Spectromètre de masse
On présente ici le principe du spectromètre de masse de Bainbridge.
Les matériaux à analyser
sont introduit dans un ionisateur accélérateur (non représenté).
Les ions produits
sont introduits dans le sélecteur de vitesse.
Dans cette zone
représentée en jaune les ions ( masse m et charge +q ) sont soumis à champ
électrique E et à un champ magnétique
uniformes et perpendiculaires.
Les ions sont soumis à la force électrique
Fe = q.E et à la force magnétique Fm = q (V ^ Bo).
La déviation
du faisceau est nulle si ces forces se compensent. La vitesse initiale V des ions qui
peuvent pénétrer dans la chambre d'analyse est donc égale à : V =
E / Bo (1).
Les ions sont ensuite soumis à l'action d'un seul champ magnétique et
décrivent dans la chambre d'analyse (ou règne un vide poussé) une trajectoire
circulaire dont le rayon est donné par la relation :
R = m.V / q.B (2).
Si n est le nombre de nucléons (nombre massique) de l'ion, sa
masse m est sensiblement égale à n.1,6710-27 kg.
On ne prend en compte que les ions de
charge q = +1,6.10-19 C.
Les spectromètres modernes comportent de systèmes évolués pour l'ionisation, la déflexion et la détection mais tous sont basés sur le même principe : la déviation d'un ion par un champ magnétique est fonction de sa masse.
L'applet
:
Avec la liste de choix sélectionner le composé à étudier.
Avec
les ascenseurs modifier les valeurs de
E et de B pour obtenir des trajectoires de rayons corrects. Bo est fixe
et vaut 20 gauss.
En utilisant
les formules (1) et (2) déterminer les nombres massiques des isotopes des matériaux
proposés.
Attention aux unités. 1 gauss correspond à 10-4 teslas. La graduation de la base de la chambre est en
cm.
Le bouton [Réponse] permet d'obtenir la solution.
Kenneth BAINBRIDGE (1904-1996) Physicien américain inventeur du premier spectromètre de masse.