Elektrizitätslehre

Bewegte Ladungen in Feldern

BAINBRIDGE-Massenspektrometer

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BAINBRIDGE-Massenspektrometer

 
Kenneth BAINBRIDGE (1904 - 1996); von Sgt. Erne Wallis, U. S. Army (Los Alamos National Laboratory) [Public domain], via Wikimedia Commons

Eine relativ einfache Ausführung eines Gerätes zur Trennung geladener Teilchen mit verschiedener spezifischer Masse \(\frac{q}{m}\) (Massenspektrometer) geht auf Kenneth BAINBRIDGE (1904 - 1996) zurück.

Durch ein sogenanntes WIEN-Filter (gekreuztes \(E\)- und \(B\)-Feld) gelingt es, aus dem Strahl von Teilchen mit verschiedenem \(\frac{q}{m}\) solche herauszufiltern, die alle die gleiche Geschwindigkeit \(v\) besitzen.

In dem an das Filter anschließenden homogenen Magnetfeld durchlaufen die Teilchen mit gleicher Geschwindigkeit aber verschiedenem \(\frac{q}{m}\) Halbkreisbahnen mit unterschiedlichem Radius.

In der hübschen Animation von Krahmer-Christians können die Geschwindigkeit der Teilchen, sowie die Beträge von \(E\) und \(B\) im Wien-Filter eingestellt werden. Man sieht, dass nur bei bestimmten Kombinationen von \(v\), \(E\) und \(B\) die Teilchen das WIEN-Filter passieren können.

Haben die Teilchen, welche das WIEN-Filter passieren können, unterschiedliche spezifische Ladung, so durchlaufen diese im nachfolgenden homogenen Magnetfeld Halbkreisbahnen mit unterschiedlichem Radius. Auf diese Weise ist eine Trennung der Teilchen nach ihrer spezifischen Ladung möglich.

Sorgt man dafür, dass die Teilchen, welche in die Anordnung gelangen alle die gleiche Ladung besitzen, so ist mit der Anordnung eine Trennung nach den Massen der Teilchen möglich.

In der folgenden Animation wird der Aufbau des BAINBRIDGE-Spektrometers schrittweise erklärt.

3 Funktionsweise eines BAINBRIDGE-Massenspektrometers
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