• Massenspektrometer
  • KaKuDu
  • 30.06.2020
  • Chemie, Physik
  • 12, 13
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Ionen eines ein­fach io­ni­sier­ten Chlor-​Gases wer­den zu­nächst in einem ho­mo­ge­nen ele­tri­schen Feld be­schleu­nigt. Dabei pas­sie­ren die Ionen eine Be­schleu­ni­gungs­span­nung von 40 kV und tre­ten da­nach in ein senk­recht zum elek­tri­schen Feld ste­hen­des ho­mo­ge­nes Ma­gnet­feld der ma­gne­ti­schen Fluss­dich­te 1 Tesla ein.

Nach Durch­lau­fen des Ma­gnet­fel­des tref­fen die Ionen auf einen Schirm, der im Ab­stand von d=34 cm, ge­mes­sen von der Ein­tritts­öff­nung, eine Aus­tritts­öff­nung hat, durch die die Ionen den Schirm pas­sie­ren kön­nen.

Auf diese Weise sol­len die bei­den Chlor­iso­to­pe 35-Cl und 37-Cl von­ein­an­der ge­trennt wer­den.

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Aufbauskizze
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Er­klä­re die Wir­kungs­wei­se des Mas­sen­spek­tro­me­ters
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  • Be­schrei­be die Bahn, auf der die Ionen das Ma­gnet­feld pas­sie­ren.
  • Wel­che La­dung tra­gen die Ionen?
  • Wo­durch un­ter­schei­den sich die bei­den Iso­to­pe?
  • Wel­ches Ge­setz der Elek­tro­dy­na­mik kann hier an­ge­wen­det wer­den?
  • Wes­we­gen ist es wich­tig, dass beide Fel­der ho­mo­gen sind?
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Be­stim­me die Ge­schwin­dig­keit, mit der die je­wei­li­gen Ionen aus dem elek­tr­si­chen Feld aus­tre­ten.
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Weise rech­ne­risch nach, dass der Ra­di­us der Kreis­bahn durch die fol­gen­de Glei­chung be­schrie­ben wer­den kann.
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Be­rech­ne, welch der bei­den Iso­to­pe die Aus­tritts­öff­nung er­rei­chen würde
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Be­rech­ne die Be­schleu­ni­gungs­span­nung, die not­wen­dig wäre, damit das an­de­re Iso­top die Öff­nung pas­sie­ren würde. Gehe davon aus, dass die ma­gne­ti­sche Fluss­dich­te kon­stant bleibt.
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Not­wen­di­ge Daten

m (35-Cl) = 5,81 10-26 kg

m (37-Cl) =6,14 10-26 kg

e- = 1,60 10-19 C

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