Глава 1. Введение в химию

Модель 1.2.  Масс-спектрометр

Масс-спектрометром называют устройство, с помощью которого можно измерить массы заряженных частиц, например, ядер различных атомов. Масс-спектрометры используются для разделения изотопов, то есть ядер атомов с одинаковым зарядом, но разными массовыми числами (например, ²³⁵U и ²³⁸U).

Масс-спектрометр состоит из высоковакуумной камеры, помещенной в однородном магнитном поле между полюсами электромагнита. Заряженные частицы влетают в камеру, предварительно пролетев через селектор скоростей. Частицы движутся в камере в плоскости, перпендикулярной магнитному полю, под действием силы Лоренца. Траектории частиц представляют собой окружности радиуса
где m и q – масса и заряд частицы, v – ее скорость, B – индукция магнитного поля. Измеряя радиус траектории при известных значениях v и B, можно определить отношение . В случае изотопов (q₁ = q₂) масс-спектрометр позволяет разделить частицы с разными массами.

Компьютерная программа моделирует работу масс-спектрометра – прибора, предназначенного для разделения изотопов и измерения отношения зарядов частиц к их массам. Для проведения компьютерного эксперимента предусмотрен выбор двух изотопов некоторого химического элемента. Возможен также выбор величин магнитного поля и скорости частиц. Разность радиусов круговых траекторий изотопов выводится на экран.