13. Принцип действия масс-спектрометра?

масс-спектрометром состоит из источника ионов, вакуумной камеры и приемника зарядов (рис. 2.1). Нуклиды, ионизированные в источнике ионов, сначала ускоряются в электрическом поле. Кинетическая энергия ионов, входящих в вакуумную камеру через диафрагму, равна энергии, полученной ионом от электрического поля: M и(Z, A) v²/2= eU, (2.13)

где − u M масса иона; U − ускоряющее напряжение; e =1,60 ⋅10−19Кл −

элементарный электрический заряд. Скорость ионов v обратно пропорциональна Mu , поэтому при одном и том же ускоряющем напряже-

нии U ионы более тяжелых нуклидов движутся с меньшей скоростью,

чем ионы более легких нуклидов. Вакуумную камеру помещают в одно-

родном магнитном поле в таком положении, что вектор магнитной ин-

дукции B перпендикулярен к скорости ионов v . Вследствие этого ионы

в вакуумной камере движутся по окружности радиусом R. На движу-

щиеся ионы действует центростремительная сила, равная силе Лоренца:

M u v²/ R =evB (2.14)

Исключив из последних двух уравнений скорость v , получим:

M u =e B² R²/2 U. (2.15)

Приемник зарядов в вакуумной камере расположен на окружно-

сти радиусом Rп . Поэтому ионы массой Mu попадают в приемник

только в том случае, когда ускоряющее напряжение

U= a /2M u (Z, A) (2.16) где a= e B² R n² постоянная величина.

14. Пояснить составляющие уравнения (2.16).

где a= e B² R n² постоянная величина. M u масса иона

15. Запишите уравнение спектра Максвелла и поясните составляющие?

спектра Максвелла

dn(v)=f(v)dv=4П*n*(m/2П kT)^3/2 v²exp(-m v²/2kT)dv

где v −скорость молекулы, м/c; m −масса молекулы, кг; k =1,380622 ⋅10−23 – постоянная Больцмана, Дж/К; T – температура газа, К; n −число молекул газа в единице объема, мол/м3.

16. При какой скорости спектр Максвелла имеет максимум?

Скорость молекул газа изменяется от нуля до больших значений. Однако большинство молекул движутся со скоростями, близкими к наиболее вероятной скорости p v , при которой спектр Максвелла имеет максимум.

17. Как влияет на спектр Максвелла изменение температуры газа?

При нагревании газа происходит перераспределение молекул газа

по скоростям. Как следствие этого процесса максимум спектра Мак-

свелла сдвигается в направлении больших скоростей или к более высо-

ким температурам газа.

18. Как связаны кинетическое уравнение Больцмана и Максвелловское распре-

деление?

Максвелловское распределение является частным случаем реше-

ния кинетического уравнения Больцмана для статистического равнове-

сия, поэтому иногда говорят о распределении Максвелла- Больцмана.

19. Каковы отличия между нейтронным газом и обычным?

1)плотность нейтронов по сравнению с плотностью газа при нормальных условиях очень мала. Например, концентрация тепловых нейтронов в активной зоне теплового реактора составляет примерно n ≈1010 см−3 , в то время как концентрация молекул любого газа, например, азота, при нормальных условиях составит 3⋅1019 молекул ⋅ см−3 .

2) распределение Максвелла соблюдается только приближенно вследствие интенсивного поглощения и утечек нейтронов из рассматриваемой среды активной зоны. Это вызывает повышение температуры нейтронного газа, которая, как правило, превышает температуру среды на 50 − 200 K .