Massenspektrometer - Formel für Masse

Blairx · Anmeldungsdatum: 22.06.2017 Beiträge: 1

Meine Frage:
Ich brauche unbedingt eure Hilfe...
Ich muss in einer Woche eine Präsentation halten zum Thema: Das Massenspektrometer zur Unterscheidung verschiedener Isotope. Dabei muss ich auf folgende Themen eingehen: Versuchsaufbau, Theorie, Geschichte, Herleitung der Formel, mögliche Fehlerquellen bei Messungen .
Versuchaufbau , Theorie & die Geschichte beherrsche ich soweit.
Mein größtes Problem ist die Formel zur Berechnung der Masse m sowie die möglichen Fehlerquellen bei den Messungen. Und genau das ist auch mein Schwerpunkt.

Meine Ideen:
Im Internet finde ich mehrere Formeln dazu z.B m= q r B² / v ,
m=q r² B²/ 2 U oder m= q r B² / E ...
Aber welche ist jetzt nun die richtige davon ?
Zu möglichen Fehlerqullen bei den Messungen finde ich auch rein gar nichts.
Ich bitte euch um Hilfe !

Danke im voraus

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

Die zweite Formel ist die richtige.

Zum einen betrachtet man die auf das Ion wirkenden Kräfte: Die Lorentzkraft, die auf bewegte Ladungsträger im Magnetfeld wirkt, und die Zentrifugalkraft auf das Ion, wenn es auf einer kreisbogenförmigen Bahn abgelenkt wird:

Zum anderen betrachtet man die Energie: Die kinetische Energie des Ions ist die Energie, die es bei der Beschleunigung durch die Hochspannung erhalten hat:

Man löst beide Gleichungen jeweils nach v auf und setzt die rechten Seiten gleich. Dann erhält man

Die linke Seite trägt der Tatsache Rechnung, daß in Ausnahmefällen ein Ion auch einmal doppelt ionisiert werden kann. Der Quotient wäre z. B. derselbe für ein doppelt ionisiertes Stickstoffmolekül der Masse 28 und ein einfach ionisiertes Stickstoffatom der Masse 14 (28/2 = 14/1). Diese beiden könnte man im Massenspektrometer nicht unterscheiden. (Das wäre also schon eine Fehlermöglichkeit!)
Zum Glück sind die Fälle doppelter Ionisierung aber so selten, daß sie zumeist vernachlässigt werden können.