提前说明:本章涉及到的相关知识,大部分来自于中国工程物理研究院官网、♷🍀🄼对外公开资料。

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    李察阅读,目光在书页上移动。

    “铀235提纯的第一🏞🛍🛈种方法,是电磁分离法,利用质谱🙭仪的原理进行同位素分离。

    其中质谱仪是实验室用来分析带电粒子质量的一种仪器,能够让质量不同而带电量🝴相同的粒子🄇🞩🖶,进入磁场发生偏转📳🞿的半径不同,从而分离。

    详细解释的话,那就是粒子以速度v进入磁场(假设朝上),带正电荷粒子运动所产生的磁场磁力线沿运动方向的左边朝上、🖅右边朝下。因而运动带电粒子左边的磁场被加强,右🅃🃶🜕边的磁场被减弱,形成一个磁场梯度,产生一个从左向右推的磁压力。

    这个🆀🌛⛝力与速度方向垂直,虽然不能改变运动带电粒子速度值的大小,但是🝐却能改变粒子运动的方向🏧🜟,形成一个向心力。

    又因为磁场是均匀的,对运🀰🀙☴动带电粒子产生的磁压力处处相等,所以使运动的带电粒子在磁场中作匀速圆周运动。

    按照电磁学公式,可知,磁场🟇🚿的作用力等于qBv,向心加速度等于v2/R。

    所以,🎄🎡💫能导出:qBv=Mv2/R→qBR🎝💄=Mv。

    公式中,q为粒子电量,v为粒子运动速度,M为粒子质量,B🍪🊺为磁感应强度,R为粒子作圆周运动的偏转半径。

    又因为粒子电量q、磁🏞🛍🛈感应强度B都是确定的,由此运动粒子的动量与偏转半径成正比。

    带相同电荷q而质量不同的离子,通过相同的加速电压U,获得的电势能是相等的,⚃🎲🕀且等于进入磁场时的动能为:qU=(1/2)Mv🚡🔾2。

    前面已知粒子的动量Mv=qBR,两式消去🎝💄v,即得M=qB2R2/2U。

    对于质量等于(M+DM🎒🐤)的粒子,(M+DM)=q🈐♅B2(R+DR)2/2U。

    由此可得出DM/🇋M=2DR/R👅,即质量的相对偏差,是半径相对偏差的2倍。

    由于入射粒子的质量不同,它们经过相同电压加速后获得的能量相等,但动量不同。进入磁🌶🃣🙣场后,动量大的弯曲半径大,动量小的弯曲半径小。

    如果🆀🌛⛝同一种动量的离子进入磁场的角度存在偏斜,导致它们共同聚焦在D的范围。那么D的范围与入射角的关系,经过计算可得到如下公式:DR/R≈0.5🏝q2。

    当q小于50时,R的相对误差是4/1000,可📿能引起的质量偏差为8/1000。而铀235与铀238的相对质量差等于13/100🗥🝱🎻0,从而让质谱分离法的用于实际……”