关键词不能为空

当前您在: 主页 > 高中公式大全 >

笑冰心:高中物理质谱仪知识点

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-11-22 03:40
tags:质谱仪的公式

南开大学地址-地字怎么写

2020年11月22日发(作者:邹仲彝)
高中物理质谱仪知识点


【篇一:高中物理质谱仪知识点】

学而思网校小编为您带来高中物理质谱仪知识点总结,希望对大家
有所帮助 高中物理质谱仪知识点总结(一) 几种常见质谱仪类型
考题的解析

一、单聚焦质谱仪

仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪,单聚
焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器,因此,也
称为磁扇形分析器。

1.丹普斯特质谱仪

如下图,原理是利用电场加速

,磁场偏转,测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。

例1 质谱仪是一种测带电粒 子质量和分析同位素的重要工具,现有
一质谱仪,粒子源产生出质量为m电量为的速度可忽略不计的正离
子,出来的离子经电场加速,从点沿直径方向进入磁感应强度为b
半径为r的匀强磁场区域,调 节加速电压u使离子出磁

场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上,测出点与磁场中心< br>点的连线物夹角为,求证:粒子的比荷。

2.班布瑞基质谱仪

在丹 普斯特质谱仪上加一个速度选择器,利用两条准直缝,使带电
粒子平行进入速度选择器,只有满足即的粒

子才能通过速度选择器,由知,求质量。

例2 如图是一个质谱仪原理图 ,加速电场的电压为u,速度选择器中
的电场为e,磁场为b1,偏转磁

场为b2, 一电荷量为q的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器,
刚好能从速度选择器进入偏转磁场做

圆周运动,测得直径为d,求粒子的质量。不考虑粒子的初速度。

二、双聚焦质谱仪

所谓双聚焦质量分析器是指分析器同时实现能量(或速度)聚焦和
方向聚焦。是由扇形静电场分析器置于离子源和扇形磁场分析器组
成。电场力提供能量聚焦,磁 场提供方向聚焦。

例3 如图为一种质谱仪示意图,由加速电场u、静电分析器e和磁
分析器b组成。若静电分析器通道

半径为r,均匀辐射方向上的电场强度为e,试计算:

(1)为了使电荷量为q、质 量为m的离子,从静止开始经加速后通
过静电分析器e,加速电场的电压应是多

大?(2)离子进入磁分析器后,打在核乳片上的位置a距入射点o
多远?

三、飞行时间质谱仪

用电场加速带电粒子,后进入分析器,分析器是一根长、直的真空
飞行管组成。

例4 (07重庆)飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子
的荷质比qm。如图1, 带正电的离子经电压为u的电场加速后进入
长度为l的真空管ab,可测得离子飞越ab所用时间l1。 改进以上方
法,如图2,让离子飞越ab后进入场强为e(方向如图)的匀强电
场区域bc,在 电场的作用下离子返回b端,此时,测得离子从a出
发后飞行的总时间t2(不计离子重力)

(1)忽略离子源中离子的初速度,①用t1计算荷质比;②用t2计
算荷质比。
< br>(2)离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都
为qm的离子在a端的速度分 别为v和v (v v ),在改进后的方
法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差 t。可通过调节电场
e使 t=0.求此时e的大小。

例5 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p喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离
子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线
方向进入m、n板间的偏转 控制区,到达探测器。已知元电荷电量
为e,a、b板间距为d,极板m、n的长度和间距均为l。不计 离子
重力及进入a板时的初速度。

(1)当a、b间的电压为u1时,在m、n间加 上适当的电压u2,
使离子到达探测器。请导出离子的全部飞行时间与比荷k(

的关系式。

(2)去掉偏转电压u2,在m、n间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,
磁感应强度b,若进入a、b间所有离子质量均为m,要使所有的离
子均能通过控制区从右侧飞 出,a、b间的加速电压u1至少为多少?

四、串列加速度质谱仪

例6 串列加速器是用来生产高能高子的装置。下图中虚线框内为其
主体的原理示意图,其中加速管的中部b处 有很高的正电势u,a,
c两端均有电极接地(电势为零)。现将速度很低的负一价同位素碳
离 子从a 端输入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将
其电子剥离,成为n价正离子,而不改 变其速度大小,这些正n价
碳离子从c端飞出后进入一个与其速度方向垂直的,磁感应强度为b
的匀强磁场中,在磁场中做半径不同的圆周运动。测得有两种半径


高中物理质谱仪知识点总结(二) 谱仪是一种测定带电粒子质量和
分析同位素的重要工具, 它的构造 原理如图所示,离子源s产生的
各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场加速后垂直进入有< br>界匀强磁场,到达记录它的照相底片p上,设离子在p上的位置到
入口处s1的距离为x,可以判 断

a.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大

b.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小

c.只要x相同,则离子质量一定相同

d.只要x相同,则离子的荷质比一定相同

关于回旋加速器的有关说法,正确的是

a.回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的

b.回旋加速器是用电场加速的

c.回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的

d.带电粒子在回旋加 速器中不断被加速,故在d形盒中做圆周运动
一周所用时间越来越小

回旋加速器是加 速带电粒子的装置,其主体部分是两个d形金属
盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高 频交流电
源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,
如图所示.现要增大 带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方
法可行的是

a.减小磁场的磁感应强度

b.减小狭缝间的距离

c.增大高频交流电压

d.增大金属盒的半径

1930年劳伦斯 制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,
这台加速器由两个铜质d形盒d1、d2构成,其间 留有空隙,下列说
法正确的是

a.离子由加速器的边缘进入加速器

b.离子从磁场中获得能量

c.离子从电场中获得能量

d.增大电场间的电压,带电粒子的最大动能也增大

【题文】如图甲所示是回旋加速 器的示意图,其核心部分是两个d
形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化
规律如图乙所示,若忽略带电粒 子在电场中的加速时间,则下列判
断中正确的是

【篇二:高中物理质谱仪知识点】


几种常见质谱仪类型考题的解析一、单聚焦质谱仪 仅用一个扇形磁
场进行质量分析的质谱仪称 为单聚焦质谱仪,单聚焦质量分析器实
际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器,因 此,也称为磁扇形分析
器。

1.丹普斯特质谱仪 如下图,原理是利用电场加速 ,磁场偏转 ,测
加速电压和和偏转角和磁场半径求解。

质谱仪是一种测带电粒子质 量和分析同位素的重要工具,现有一质
谱仪,粒子源产生出质量为m电量为的速度可忽略不 计的正离子,
出来的离子经电场加速,从点沿直径方向进入磁感应强度为b 半径
为r 的匀强磁场区域,调节加速电压u 使离子出磁 场后能打在过点
并与垂直的记录底片上某点上,测出点 与磁场中心点的连线物夹角
为,求证:粒子的比荷 2.班布瑞基质谱仪在丹普斯特质谱仪上加一
个速度选择器,利用两条准直缝,使带电粒子平行进入速度选择器,
只有满足 如图是一个质谱仪原理 图,加速电场的电压为u,速度选
择器中的电场为e,磁场为b1,偏转磁场为b2,一电荷量为q 的粒
子在加速电场中加速后进入速度选择器,刚好能从速度选择器进入
偏转磁场做 圆周运动,测得直径为d,求粒子的质量。不考虑粒子
的初速度。

二、双聚焦质谱仪 所谓双聚焦质量分析器是指分析器同时实现能量
(或速度)聚焦和方向聚焦。是由扇形静电场分析器置于 离子源和
扇形磁场分 析器组成。电场力提供能量聚焦,磁场提供方向聚焦。

如图为一种质谱仪示意图,由加速电场u、静电分析器e和磁分析器
b 组成。若静电分析器通道 半径为r,均匀辐射方向上的电场强度为
e,试计算: (1)为了使电荷量为q、质量为m 的离子,从静止开
始经加速后通过静电分析器e,加速电场的电压应是多 大?(2)离
子进入磁分析器后,打在核乳片上的位置a 距入射点o 多远? 三、
飞行时间质谱仪 用电场加速带电粒子,后进入分析器,分析器是一
根长、直的真空飞行管组成。

(0 7重庆)飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷
质比qm。如图1,带正电的离子经电压 为u 的电场加 速后进入长
度为l 的真空管ab,可测得离子飞越ab 所用时间l1。改进以上方
法,如图2,让离子飞越ab 后进入场强为e(方向如 图)的匀强电
场区域bc,在电场的作用下离子返回b 端,此时,测得离子从a 出
发后飞行的总时间t2(不计离子重力) (1)忽略离子源中离子的
初速度,用t1 计算荷质比;用t2 计算荷质比。

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p喷出微量气体,经激光照射产生不同价 位的正离子,
自a 板小孔进入a、b 间的加速电场,从b 板小孔射出,沿中线方向
进入m、n 板间的偏转控制区,到达探测器。已知 元电荷电量为e,
a、b 板间距为d,极板m、n 的长度和间距均为l。不计离子重力及
进入a 板时的初速度。

的关系式。(2)去掉偏转电压u2,在m、n 间区域加上垂直于纸
面的匀强磁场,磁感应强度b,若进入a、b 间所有离子质量均为m,
要使所 有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a、b 间的加速电压
u1 至少为多少? 四、串列加速度质谱仪 串列加速器是用来生产高
能高子的 装置。下图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速
管的中部b处有很高的正电 两端均有电极接地(电势为零)。现将
速度很低的负一价同位素碳离子从a端输入,当离子到达b 处时,
可被设在b 的特殊装置将其电子剥离,成为n价正离子,而不改变
其速度大小,这些正n 价碳离子从c 端飞出后进入一个与其速度方
向垂直的, 磁感应强度为b 的匀强磁场中,在磁场中做半径不同的
圆周运动。测得有两种半径为 求这两种同位素的质量之比。

命题分析 考查方式一 定性考查质谱仪 【命题分析】定性考查质谱仪
的试题主要从基本应用和基本原理考查,难度一般不大。

1(2009广东物理第 12 是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加
速电场加速后,进 入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁
场和匀强电场的强度分别为b 和e。平板s 上有可让粒子通过的狭
缝p 和记录粒子位置的胶片a1a2。平板s 方有强度为b0的匀强磁
场。下列表述正确的是 a.质谱仪是分析同位素的重要工具 b.速度
选择器中的磁场方向垂直纸面向外 c.能通过的狭缝p 的带电粒子的
速率等于eb d.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p,粒子的荷质
比越小 考查方式二 定量考查质谱仪 质谱仪是 教材上介绍的带电粒子
在电磁场中运动的实例,高考一般设计与教材不同的模型,采用定
量考查 ,难度一般较大。[来网] 例2(2011 北京理综卷第23 题)利
用电场和磁场,可以将比荷不 同的离子分开,这种方法在化学分析
和原子核技术等领域有重要的 应用。如图所示的矩形区域 acdg
(ac 边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,a 处有一狭缝。离
子源产生的离子,经静电场加 速后穿过狭缝沿垂直于ga 边且垂于磁
场的方向射入磁场,运动到ga 边,被相应的收集器收集,整个装置
内部为真空。

已知被加速度的两种正离子的质量分别是m1 和m2(m1 >m2),
电荷量均为q 。加速电场的电势差为u,离子进入电场时的初速度
可以 忽略,不计重力,也不考虑离子间的相互作用。

(1)求质量为m1 的离子进入磁场时的速率v1; (2)当感应强度
的大小为b 时,求两种离子在ga 边落点的间距s; (3)在前面的
讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若< br>狭缝过宽,可能使两束离子在 ga 边上的落点区域 受叠,导致两种
离子无法完全分离。

设磁感应强度大小可调,ga 边长为定值l,狭缝宽度为d,狭缝右边
缘在a 处;离子可以从狭 缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于ga
边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在ga 边上并被完全分离,
求狭缝的最大宽度。

例3(2010 天津理综)质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。
汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图,m、n 为两块水平放置的 平
行金属极板,板长为l,板右端到屏的距离为d,且d 远大于l,o’o
为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离o’o 的距
离。以屏中心o 为原点建立xoy 直角坐标系,其中x 轴沿水平方向,
y 轴沿竖直方向。

(1)设一个质量为m0、电荷量为q0 的正离子以速度v0 若在两极
板间加一沿+y方向场强为e 的匀强电场,求离子射到屏上时偏离o
点的距离y0。

(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未 知
离子的质量数。[来源:学&科&网z&x&x&k] 上述装置中,保留原电
场,再在板间加沿-y 方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离
子组成的离子流,仍从o’点沿o’o 方向 射入,屏上出现两条亮线。
在两线上取y 坐标相同的两个光点,对应的x 坐标分别为3.24mm
和3.00mm,其中x 12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产
生的。尽管入射离子 速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板
间运动时 向的分速度总是远大于x方向和y 方向的分速度。

式得离子比荷 (3),离子在匀强电场区域bc 中做往返运动,设加速
度为 (10),所以e=(11) 价正离子在a、b间的加速度: d,在
mn间运动的时间: ,离子到达探测器的时间: (2)假定n价正离
子在磁场中向n 板偏转,洛仑兹力充当向心力,设轨迹半径为r,由
牛顿第二定律 ,离子刚好从n 板右侧边缘穿出时,由几何关系: ,由
以上各式得: 时u1取最小值 进入磁场后,碳离子做圆周运动,,
由以上三式得 ,所以 例1(2009广东物理第12 题)【解析】质谱
仪是分析同位素的重要工具,选项a 正确;由加速电场可见粒子所
受电场力向下,即粒 子带正电,在速度选择器中,电场力水平向右,洛伦兹力水平向左,由左手定则可知,速度选择器中磁场方向垂直
纸面向外,选项 正确;经过速度选择器时满足qvb qe ,可知能通过
的狭缝p的带电粒子的速率等于eb,带电粒子进入磁场做匀速圆周
运动则 ,可见当v相同时, ,所以可以用来区分同位素,且r越大,
比荷就越大,选项d 错误。【标准答案】abc。

2019安徽高考分数线-红日初升其道大光


定语从句例句50句-四川汽车职业技术学院


撩男人的套路-南充高中


act名词-牙医最不喜欢的病人


查会考成绩-天津动漫学校


怎么查高考分数啊-act什么意思


适合女人看的书-deer的复数形式是什么


watch的用法-鼓励坚持不放弃的句子



本文更新与2020-11-22 03:40,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/454011.html

高中物理质谱仪知识点的相关文章