磁偏转小型质谱仪钼带电流功率 与K +信号强度关系的研究.PDF

磁偏转小型质谱仪钼带电流功率  + 与 K 信号强度关系的研究                                          肖夏   （复旦大学 物理系 200433 ）    摘要 ：  通过不断改变钼带上电流值，并同时用万用表测量法兰盘上接钼带的两个铜柱外脚间的 电势差，借以计算钼带上电流的功率，并观察收集器收集到的 K+强度，解释实验结果与理 论公式间的符合程度。    关键词 ：  钼带电流功率  钼带温度  样品电离   K+强度    引言：  元素的核质比是表征该元素基本性质的重要指标，利用带电粒子在磁场中的运动规律， 将元素原子按核质比分离，而磁偏转小型质谱仪是最简单的实现该目的的仪器，验证钼带所 加功率与信号强度的关系   应该符合实验材料上提供的金属样品电离效率 :η=r*exp[(ϕ-E)/kT]，r 为比例系数，ϕ 是钼带的表面功函数，E 为被分解样品的电离能，T 为绝对温度，即随着钼带温度的升高， KCl 样品的电离应按照此公式所给出的规律电离，收集器接收到的 K+也要照此分布，此篇 论文的目的便是要验证金属电离效率公式，并研究在小型质谱仪实验中，表达式受何种因素 影响。   理论与实验部分： 实验所要验证的公式是钼带上温度与 KCl 样品电离效率的关系，但是由于实验室中没有 可以直接测得温度的仪器，故采用了通过测量钼带上电流的功率，近似的认为电流功率与钼 带温度呈线性关系，所以这样便可以得到电流功率与电离效率的关系，进而近似研究温度与 电离的函数关系。当样品 KCl 电离后，电离出的 K 和 Cl 的原子，均会与灼热的钼带碰撞。 ‐ ‐ ‐  ‐ + ‐ + 当钼带温度足够高时，将会发生 e +K=K +2e 的过程，得到 K ，Cl ，K ，e ，K 被加速电压加 B R + 速至偏转磁场中，当加速电压满足 时，K 恰好通过收集极狭缝，被探测器探测。用 特斯拉计测得偏转磁场磁感应强度为 210mT ，计算得到的V=114V ，得到的电流信号经微电 流放大器放大后，输出到 X‐Y 记录仪的 Y 端，加速电压 V‘输出到 X‐Y 记录仪的 X 端。  用万用表 2V 档测量铜柱外脚间的电压 U ，由小质谱仪钼带加热电源读出流经钼带的电 流值 I，电流功率 P=I*U，可以得到钼带上电流的功率与计数率关系，但要得到温度与计数 率的关系，还需要知道功率与温度的关系，限制于实验时间，与实验器材，但可以假设，两 者呈线性变化。  实验选取的钼带长度为 9.80mm，取钼带宽度的 钼带宽度 平均值为 0.99mm。 01 1.01mm 查找资料得到 K 的电离能 E=4.34eV，钼的表面 02 0.97mm 功函数 ϕ=4.52eV，得到 η=r*exp（2087/T） 03 0.98mm 04 1.03mm 05 0.96mm 理论上的图像应为