带电粒子在电场中的运动演示仪（带电粒子在匀强磁场中的运动）

质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。即使被检测对象变为带电的离子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/e大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，质量不同的离子在磁场的作用下到达检测器的时间不同，其结果为质谱图。这方面大家简单了解即可。接下来我们重点来看怎么考。

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。

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就可知道比荷。

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q的速度可忽略不计的正离子，出来的离子经电场加速，从点a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b点并与ab垂直的记录底片上某点c上，测出点c与磁场中心点O的连线与Ob夹角为θ，求：粒子的比荷。

解析：不管题目如何包装，我们就抓住一点：已学知识。以本题为例，题目中说电场加速，我们就应该马上想到电场中的动能定理qu=½mv²。带电粒子在匀强磁场中运动，且磁场区域为圆形，特点有两条：一是三点一线，二是指向圆心进背向圆心出。轨迹圆大概画一下：轨迹圆的圆心在垂直ab且过a点的直线上。其它就是半径周期的公式默写了。qvB=mv²/r。补充几何知识：一是速度偏转角θ恰好为轨迹圆对应的圆心角，二是轨迹圆的半径r=R/tan(θ/2)。因此，q/m=2Utan²(θ/2)/B²R²。

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r=mv/qB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。

解析：还是按照以前的思路，加速电场qU=½mv²，速度选择器qE=qvB。所以进入匀强磁场中的离子速度大小方向已经固定了。带电粒子在匀强磁场中运动的半径r=mv/qB。所以测量直径就可以知道相关参数。可见不管什么包装，均是各种基础的组合。

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