Zadanie 10.
Za czas narodzin spektrometrii mas należy przyjąć lata 1899–1913, w których fizycy zbudowali urządzenia pozwalające wyznaczyć masę, a właściwie stosunek masy do ładunku elektrycznego m/q. Pomysł, by poddać promienie kanalikowe (jak dawniej nazywano jony) działaniu pól elektrycznego i magnetycznego, należał do W. Wiena. W efekcie Wien stwierdził, że stosunek m/q zależny jest od rodzaju badanego gazu. J.J. Thomson, odkrywca elektronu, udoskonalił aparat Wiena, stosując niskie ciśnienie w części roboczej urządzenia. Kolejnym ulepszeniem był spektrometr F.W. Astona, za pomocą którego dokonał on odkrycia wielu izotopów, a w 1922 r. otrzymał za te prace Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Spektrometria masowa rozwijała się, powstawały nowe urządzenia, a jednemu z nich, spektrometrowi Bainbridge’a poświęcimy więcej uwagi.
W obszarze roboczym spektrometru na poruszające się w polu magnetycznym o indukcji B
1 jony działa siła Lorentza, pełniąca rolę siły dośrodkowej. Powoduje ona zakrzywienie toru jonów, które po zatoczeniu półokręgu o promieniu ? uderzają w detektor. Jak każdy spektrometr służy on do pomiaru mas jonów.
Widać więc, że aby dokonać pomiaru masy jonu, musimy mieć pewność, że cząstka porusza
się ze ściśle określoną prędkością o wartości V . Zapewnia to selektor prędkości. Spośród
różnych jego typów najlepszy jest taki, w którym użyjemy statycznych, wzajemnie
prostopadłych pól elektrycznego i magnetycznego. Naładowane elektrycznie płyty
wytwarzają między sobą jednorodne pole elektryczne, w przestrzeni między nimi panuje
również pole magnetyczne.
Jak widać na rysunku, przez selektor przejdą tylko te cząstki, na które będą działać
równoważące się siły elektryczna FE i magnetyczna FL. Aby było to możliwe, należy
odpowiednio dobrać wartości i zwroty natężenia pola E i indukcji pola magnetycznego B.
