關於此實驗
混合同一元素的同位素，計算平均原子質量，並使離子通過磁分析器。區分豐度變化與質量、離子電荷及儀器幾何結構的變化。
學習目標
- 計算按豐度加權的平均質量。
- 將質荷比與質譜連結起來。
- 測試加速電壓和磁場如何影響離子軌跡。
使用方法
- 1記錄具代表性的氯同位素混合物，並將其平均質量與35和37進行比較。
- 2將較輕同位素的比例提高至1，並預測剩餘的質譜峰。
- 3發射離子，並比較它們的半徑和到達時間。
- 4將磁場強度加倍，檢驗兩個半徑是否都減半，同時平均原子質量維持不變。
模型
假設
- 質量和具代表性的豐度值來自NIST。天然同位素豐度可能因樣品而異。
- 離子具有相同的選定正整數電荷。計算時扣除電子的靜止質量，並忽略游離束縛能造成的質量修正。
- 離子注入時瞬間加速；磁場均勻。忽略碰撞、束流寬度及偵測器響應。調整圖示比例不會改變以毫米為單位的讀數。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼豐度變化會改變峰高，卻不改變峰的位置？
- Q2為什麼同位素質量不同於整數質量數？
常見問題
加權平均值是一個原子的質量嗎？
通常不是。它是同位素群體按原子數加權的平均值；個別原子只有一個同位素質量。
電荷越高，束流的偏轉程度越大嗎？
在電壓和質量固定時，半徑與電荷的平方根成反比。離子離開加速器時的速度也更快。