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Massenspektrometer - Der Massenanalysator - Magnetfeld

Wirkprinzip des Magnetfeldes

Die in der Ionenquelle erzeugten Ionen mit der Masse m und der Ladung z werden mit Hilfe des Blendensystems auf eine bestimmte Geschwindigkeit v beschleunigt.

Beim Eintreten in das Magnetfeld mit der magnetischen Induktion B, dessen Feldlinien senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ionen stehen, wirken auf das Ion die ablenkende Lorentz-Kraft FL und die Zentrifugalkraft FZ.

F L = z e B v F Z = m v 2 / r
m z = e B 2 r 2 2 U

Dadurch wird das Ion auf eine Kreisbahn mit dem Radius r gelenkt. Im Kräftegleichgewicht erhält man durch Umstellen der Gleichungen und Einsetzen des im Abschnitt Ionenbeschleunigung abgeleiteten Ausdruckes für die Geschwindigkeit der Ionen die Grundgleichung der Magnetfeldgeräte

Herleitung der Grundgleichung für Magnetfeld-Geräte

Abb.1
Massentrennung im Magnetfeld

Eine Massentrennung erfolgt, weil der Radius der Kreisbahn bei konstanter Beschleunigungsspannung vom Masse/Ladungsverhältnis der Ionen abhängt. Man bezeichnet dieses Prinzip als massendispergierende Wirkung des Magnetfeldes. Die Wirkung ist vergleichbar mit der eines Prismas in der Optik.

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