Massenspektrometer?
Das Prinzip eines Massenspektrometers basiert auf der Ablenkung von Ladungen in einem homogenen Magnetfeld. Einfach positive geladene lonen mit Geschwindigkeit v =10^4 m/s werden in einem Magnetfeld B = 0,3 T auf eine Kreisbahn gezwungen, deren Radius gemessen wird.
- In welche Richtung ist das magnetische Feld gerichtet?
- Welche Masse hat ein Ion, für das ein Radius von 5,5 mm detektiert wird? (Um welches Element könnte es sich handeln?)
1 Antwort
Auf bewegte Ladung in einem Magnetfeld wirkt die Lorentzkraft. Erfolgt die Bewegung senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes, können die vektoriellen Größen durch die Skalare ersetzen und man erhält:
FL = Q * v * B
Die Lorentzkraft bewirkt eine senkrecht zur Bewegungsrichtung stehende Beschleunigung, die das geladene Teilchen auf eine Kreisbahn zwingt. Die Radialkraft ist also gleich der Lorentzkraft.
FR = FL
m * v²/r = Q * v * B
m/Q = r * B/v = 5,5 * 10⁻³ m * 0,3 T/(10⁴ m/s) = 0,165 mg/C
Mit der Umrechnung von 6.241*10¹⁸ Elementarladungen pro Coulomb und der Avogadro-Konstante 6,022 * 10²³ 1/mol erhält man dann:
m/e = 15,9 g/mol
Vermutlich handelt es sich um ein ionisiertes Sauerstoffmolekül O2²⁻