TitelMassenspektrometer
AutorKaKuDu
veröffentlicht30.06.2020
FächerChemie, Physik
Klassenstufen12, 13

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Ionen eines einfach ionisierten Chlor-Gases werden zunächst in einem homogenen eletrischen Feld beschleunigt. Dabei passieren die Ionen eine Beschleunigungsspannung von 40 kV und treten danach in ein senkrecht zum elektrischen Feld stehendes homogenes Magnetfeld der magnetischen Flussdichte 1 Tesla ein.

Nach Durchlaufen des Magnetfeldes treffen die Ionen auf einen Schirm, der im Abstand von d=34 cm, gemessen von der Eintrittsöffnung, eine Austrittsöffnung hat, durch die die Ionen den Schirm passieren können.

Auf diese Weise sollen die beiden Chlorisotope 35-Cl und 37-Cl voneinander getrennt werden.

Aufbauskizze

Erkläre die Wirkungsweise des Massenspektrometers

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Beschreibe die Bahn, auf der die Ionen das Magnetfeld passieren.
Welche Ladung tragen die Ionen?
Wodurch unterscheiden sich die beiden Isotope?
Welches Gesetz der Elektrodynamik kann hier angewendet werden?
Weswegen ist es wichtig, dass beide Felder homogen sind?

Bestimme die Geschwindigkeit, mit der die jeweiligen Ionen aus dem elektrsichen Feld austreten.

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Weise rechnerisch nach, dass der Radius der Kreisbahn durch die folgende Gleichung beschrieben werden kann.

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r = \frac{2 m _{e} U}{e B ^{2}}

Berechne, welch der beiden Isotope die Austrittsöffnung erreichen würde

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Berechne die Beschleunigungsspannung, die notwendig wäre, damit das andere Isotop die Öffnung passieren würde. Gehe davon aus, dass die magnetische Flussdichte konstant bleibt.

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Notwendige Daten

m (35-Cl) = 5,81 10^-26 kg

m (37-Cl) =6,14 10^-26 kg

e^- = 1,60 10^-19 C

Punkte

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