按照电磁学公式,可知,磁场的作用力等于qbv,向心加速度等于v2r。
所以,能导出:qbv=v2r→q
=v。
公式中,q为粒子电量,v为粒子运动速度,为粒子质量,b为磁感应强度,r为粒子作圆周运动的偏转半径。
又因为粒子电量q、磁感应强度b都是确定的,由此运动粒子的动量与偏转半径成正比。
带相同电荷q而质量不同的离子,通过相同的加速电压u,获得的电势能是相等的,且等于进入磁场时的动能为:=(12)v2。
前面已知粒子的动量v=q
,两式消去v,即得=qb2r22u。
对于质量等于(+d)的粒子,(+d)=qb2(r+dr)22u。
由此可得出d=2drr,即质量的相对偏差,是半径相对偏差的2倍。
由于入射粒子的质量不同,它们经过相同电压加速后获得的能量相等,但动量不同。进入磁场后,动量大的弯曲半径大,动量小的弯曲半径小。
如果同一种动量的离子进入磁场的角度存在偏斜,导致它们共同聚焦在d的范围。那么d的范围与入射角的关系,经过计算可得到如下公式:drr≈05q2。
当q小于50时,r的相对误差是41000,可能引起的质量偏差为81000。而铀235与铀238的相对质量差等于131000,从而让质谱分离法的用于实际……”
李察读完,挑了挑眉毛。
这显然是一种很浅显易懂的方法,原理就是:质量不同而带电量相同的粒子,经过相同电压加速后动量不同,从而导致进入磁场发生偏转的半径不同。
举个例子的话,这就像是轨道上行驶的火车,在一个弯道处,速度适宜的火车能够正常通过。而速度过快的火车,则因为受力不平衡,会带着车厢直接冲出轨道,导致出轨。