题目内容
【题目】飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.如图所示,在真空状态下,脉冲阀喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自板小孔进入、间的加速电场,从板小孔射出,沿中线方向进入、板间的偏转控制区,到达探测器.已知、间的电压为, 、板间距为,极板、的长度和间距均为.不计离子重力及进入板时的初速度.
()若、板间无电场和磁场,请导出离子的全部飞行时间与比荷的关系式.
()若、间加上适当的偏转电压,请论证说明不同正离子的轨迹是否重合.
()去掉偏转电压,在、间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,已知进入、间的正离子有一价和二价的两种,离子质量均为,元电荷电量为要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,求所加磁场的磁感应强度的最大值?
【答案】(1)(2)见解析;(3)
【解析】()、间为粒子加速,有,运动为匀加速直线运动,可得, ;进入区域后,粒子为匀速直线运动, .
.
()粒子进入部分,运动时间为, .
偏转位移, .
则,因此不同正离子的轨迹重合.
()区域为磁场,粒子做匀速圆周运动.运动半径,若要粒子均能通过控制区域,半径出现, ,可得.
.
, .
因此.
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