【题目】近年来,京津冀地区加大了对大气污染治理工作的力度,空气质量进一步好转,2018年北京地区空气质量为优良的天数达到了227天.空气中的污染颗粒可用飞行时间质谱仪来研究.质谱仪通过测量带电粒子的飞行时间,可以得到粒子的比荷,从而进一步研究污染颗粒的特性.

某种型号的飞行时间质谱仪结构简图如图所示:主要由脉冲阀,激光器,两平行极板间的加速电场,间的无场漂移区(该区域不存在电场)以及紧邻无场漂移区的探测器组成,探测器可以接收和观察带电粒子.板上的小孔板上小孔的连线垂直于两板.已知两板间距为、电压为间的无场漂移区的长度为

测量时,仪器内部处于真空状态,脉冲阀释放微量气体,经激光照射,气体微粒成为带电粒子,带电粒子从板上的小孔进入电场,从板上小孔射出,沿方向进入无场漂移区,然后到达探测器.忽略带电粒子进入板时的速度,不计粒子所受重力和粒子间的相互作用.

1)试定性描述从小孔到达探测器的过程中,带电粒子的速度变化情况;

2)若某带电粒子从小孔到达探测器的总飞行时间为,求该粒子的比荷

3)增大带电粒子在质谱仪中的飞行时间,可以提高测量粒子比荷的准确程度.为了提高测量的准确程度,在两板间电压不变的情况下,请根据仪器的工作原理,提出一个改进仪器结构的合理设想.

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