동위원소와 상대 원자 질량 시뮬레이션

이 실험 소개

한 원소의 동위원소를 혼합하고 평균 원자 질량을 계산한 다음, 이온을 자기 섹터에 통과시킵니다. 존재비의 변화와 질량, 이온 전하 및 기기 구조의 변화를 구분해 보세요.

m ˉ = x m_{1} + (1 - x) m_{2}

평균은 중성 원자의 동위원소 질량과 지정된 개수 분율을 사용합니다.

\frac{1}{2} m v^{2} = q V, r = \frac{m v}{q B} = \frac{1}{B} \frac{2 mV}{q}

모든 이온은 동일한 전위차로 가속됩니다.

t_{1/2} = \frac{π m}{q B}, d_{detector} = 2∣ r_{2} - r_{1} ∣

검출기는 반원형 궤적의 끝에서 이온을 포착합니다.

질량과 대표적인 존재비 값은 NIST 자료를 바탕으로 합니다. 자연 상태의 동위원소 존재비는 시료에 따라 달라질 수 있습니다.
이온은 선택된 동일한 양의 정수 전하를 가집니다. 전자의 정지 질량은 빼며, 이온화 결합 에너지에 따른 질량 보정은 무시합니다.
주입 시 가속은 순간적으로 이루어지며 자기장은 균일합니다. 충돌, 빔 폭, 검출기 응답은 고려하지 않습니다. 도면의 축척을 맞춰도 밀리미터 단위 판독값은 달라지지 않습니다.

가중 평균은 원자 하나의 질량인가요?

보통은 아닙니다. 이는 동위원소 집단의 개수 가중 평균이며, 개별 원자는 하나의 동위원소 질량을 가집니다.

전하가 클수록 빔이 더 강하게 휘나요?

전압과 질량이 일정할 때 반지름은 전하의 제곱근에 반비례합니다. 이온은 가속기에서 더 빠른 속도로 나옵니다.