概述

单聚焦质谱仪(丹普斯特质谱仪 班布瑞基质谱仪)

概述

自从1919年阿斯顿发明了第一台质谱仪以来，到现在发展成形形色色的质谱仪，广泛用于科技生活和医疗卫生等领域。

质谱仪的工作原理，通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。带电粒子在电场中受到库仑力，在磁场中受到洛仑兹力。由于力的作用，微观粒子会加速并同时偏转，形成明显的运动轨迹。微观粒子质量不同带点量不同，其运动轨迹就会不同。通过对微观粒子运动情况的研究，可以测定微观粒子的核质比。

下面重点介绍单聚焦质谱仪

单聚焦质谱仪

仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪，单聚焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因此，也称为磁扇形分析器。

丹普斯特质谱仪

如下图，原理是利用电场加速，磁场偏转，测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。

例1　质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具，现有一质谱仪，粒子源产生出质量为m电量为的速度可忽略不计的正离子，出来的离子经电场加速，从点沿直径方向进入磁感应强度为B半径为R的匀强磁场区域，调节加速电压U使离子出磁场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上，测出点与磁场中心点的连线物夹角为，求证：粒子的比荷 。

证明：离子从粒子源出来后在加速电场中运动由

得

，离子以此速度垂直进入磁场

即

班布瑞基质谱仪

在丹普斯特质谱仪上加一个速度选择器，利用两条准直缝，使带电粒子平行进入速度选择器，只有满足即的粒子才能通过速度选择器，由知，求质量。

例2　如图是一个质谱仪原理图，加速电场的电压为U，速度选择器中的电场为E，磁场为B1，偏转磁场为B2，一电荷量为q的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器，刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动，测得直径为d，求粒子的质量。不考虑粒子的初速度。

解：粒子在电场中加速，由动能定理有，粒子通过速度选择器有，进入偏转磁场后，洛仑兹力提供向心力有，而联立。