Spektrometr masowy jest obecnie podstawowym narzędziem w pracy chemików; służy do analizy chemicznej. Dzięki spektrometrowi chemicy mogą badać skład chemiczny skomplikowanych związków lub mieszanin. W fizyce to urządzenie ma właściwie znaczenie historyczne. Ale to nie znaczy marginalne!
RD76lYLOaZERI
Rys. a. Zdjęcie poglądowe przedstawia spektrometr masowy. Spektrometria masowa jest metodą badania substancji przy pomocy widma mas atomów i cząsteczek wchodzących w jej skład. Istota metody polega na tym, że zjonizowane atomy lub cząsteczki substancji są rozdzielane ze względu na wartość stosunku m/q (mała litera m oznacza masę, mala litera q oznacza ładunek jonu) i rejestrowane oddzielnie za pomocą spektrometru masowego. Z otrzymanego widma mas wyznacza się wartości mas oraz względną zawartość składników badanej substancji. Początkowo zadaniem spektrometrii masowej było badanie składu izotopowego pierwiastków oraz precyzyjne wyznaczanie mas atomów. Od pierwszych doświadczeń Thomsona w początkach XX w. spektrometria masowa uległa znacznym przemianom. Obecnie znalazła ona szerokie zastosowanie jako ogólna metoda analityczna, stosowana w fizyce doświadczalnej, chemii, biologii molekularnej, technice czy też w ochronie środowiska. W spektrometrach masowych wykorzystuje się zależność trajektorii jonów od wartości natężenia stałych pól elektrycznych bądź magnetycznych (spektrometry statyczne) lub zależność czasu przelotu jonów od źródła do kolektora oraz zależność drgań jonów w zmiennych polach od ich masy (spektrometry dynamiczne). [źródło: http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/Wystawy_archiwum/z_omegi/spekmas.html]
Rys. a. Współczesny spektrometr masowy.
Jak być może już wiesz, doświadczalne potwierdzenie istnienia izotopów zawdzięczamy spektrografowi masowemu, a właściwie twórcom tego instrumentu: Thomsonowi i Astonowi. Ale izotopy to jedno, a odkrycie deficytu masy jądra atomowego i dzięki temu pomiar energii wiązania jądra, to drugie. Można by powiedzieć, że to kluczowe osiągnięcie w rozwoju fizyki jądrowej. Właśnie pomiarem masy jądra atomowego zajmiemy się w tym e‑materiale.
Twoje cele
W tym e‑materiale:
poznasz budowę i zasadę działania najprostszego spektrografu masowego,
zrozumiesz, w jaki sposób dokonano pomiaru masy jądra atomowego za pomocą spektrometru masowego,
przeprowadzisz symulacje pomiaru masy jądra żelaza Indeks górny 5656Fe i wyznaczysz energię wiązania jądra tego izotopu żelaza.
![Rys. a. Zdjęcie poglądowe przedstawia spektrometr masowy. Spektrometria masowa jest metodą badania substancji przy pomocy widma mas atomów i cząsteczek wchodzących w jej skład. Istota metody polega na tym, że zjonizowane atomy lub cząsteczki substancji są rozdzielane ze względu na wartość stosunku m/q (mała litera m oznacza masę, mala litera q oznacza ładunek jonu) i rejestrowane oddzielnie za pomocą spektrometru masowego. Z otrzymanego widma mas wyznacza się wartości mas oraz względną zawartość składników badanej substancji. Początkowo zadaniem spektrometrii masowej było badanie składu izotopowego pierwiastków oraz precyzyjne wyznaczanie mas atomów. Od pierwszych doświadczeń Thomsona w początkach XX w. spektrometria masowa uległa znacznym przemianom. Obecnie znalazła ona szerokie zastosowanie jako ogólna metoda analityczna, stosowana w fizyce doświadczalnej, chemii, biologii molekularnej, technice czy też w ochronie środowiska. W spektrometrach masowych wykorzystuje się zależność trajektorii jonów od wartości natężenia stałych pól elektrycznych bądź magnetycznych (spektrometry statyczne) lub zależność czasu przelotu jonów od źródła do kolektora oraz zależność drgań jonów w zmiennych polach od ich masy (spektrometry dynamiczne). [źródło: http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/Wystawy_archiwum/z_omegi/spekmas.html]](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RD76lYLOaZERI/1602511643/DGjrcBjMUHy7IuDmFOeL28SVrnxrO71z.jpg)