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313 Massenspektrometer Physik 11 14 NP 11177
Kurzbeschreibung
nur eine kurze Zusammenfassung!!!!
Inhalt des Referats
Massenspektrometer Funktionsweise: -von einer Ionenquelle treten positiv geladene Ionen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus -danach treten sie in ein gekreuztes elektrisches und magnetisches Feld ein -dieses wirkt als Geschwindigkeitsfilter -das elektrische Feld übt auf positiv geladene Ionen mit der Ladung Q die Kraft Fel = Q·E nach unten aus -das magnetische Feld übt die entgegengesetzte Lorentzkraft FL = Q·v·B nach oben aus -nur die Ionen, bei denen beide Feldkräfte gleichgroß sind, durchlaufen das gekreuzte Feld geradlinig -diese Ionen haben die gleiche Geschwindigkeit v = E/B -eine Blende am Ende des Filters lässt nur Ionen durch, die nicht abgelenkt wurden -Es gilt: Fel = FL Q·E = Q·v·B1 , und damit: v = E/B1 -anschließend treten die restlichen geladenen Teilchen in ein Magnetfeld mit konstanter Stärke ein -die Lorentzkraft zwingt die Ionen auf eine Kreisbahn -Es gilt: Fel = Fr Q·v·B2 = m·(v2/r) -treffen die Ionen auf eine Fotoplatte (der Abstand zum Kreismittelpunkt muss bekannt sein), so lässt sich der Bahnradius ermitteln: mit v = E/B1 folgt: Q/m = E/(r·B1) Anwendungen: -zum Ermitteln von Massen von Elementarteilchen und Atomkernen (in der Physik) -Analyseverfahren zur Bestimmung chemischer Elemente oder Verbindungen ( in der Chemie) -Nachweis sehr kleiner Substanzen (ca. >10-15g = 1fg) möglich -Untersuchung von Atomen, Ionen, Radikalen und Molekülen Geschichte: 1886: Kanalstrahlen werden von Eugen Goldstein erfunden 1897: Entwicklung des Parabelspektrographen durch J. J. Thomson 1898: Entwicklung des nach Willhelm Wien benannten Wienfilter, einen Geschwindigkeitsfilter 1918: A. J. Dempster verwendet eine energiescharfe Ionenquelle, die mit Elektronenstoß funktioniert 1919: entwickelte F. Aston den ersten Spektrographen mit genauer Massenbestimmung => erste experimentelle Bestätigung der Äquivalenz von Masse und Energie von Einstein
Quellenangaben des Verfassers
am "Basiswissen Schule Physik Abitur" hauptsächlich orientiert