Wirkprinzip des Magnetfeldes

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

Beim Eintreten in das Magnetfeld mit der magnetischen Induktion $\mathit{B}$, dessen Feldlinien senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ionen stehen, wirken auf das Ion die ablenkende Lorentz-Kraft ${\mathit{F}}_{\mathit{L}}$ und die Zentrifugalkraft ${\mathit{F}}_{\mathit{Z}}$.

$$F_L=z\cdot e\cdot B\cdot v\begin{array}{}{F}_Z=m\cdot v^2/r\end{array}$$

$$\frac{m}{z}=\frac{e\cdot B^2\cdot r^2}{2U}$$

Dadurch wird das Ion auf eine Kreisbahn mit dem Radius $\mathit{r}$ 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

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.