Lektion 2: Geschwindigkeitsfilter
In dieser Lektion wird beschrieben, wie man durch eine geschickte Anordnung von einem Magnetfeld und einem elektrischen Feld nur Ionen mit einer bestimmten Geschwindigkeit herausfiltert.
1. Elektrisches und magnetisches Feld zwischen den Kondensatorplatten
Will man Ionen haben, die eine definierte Geschwindigkeit haben, nutzt man die Kräfte aus, die Ionen gleichzeitig in elektrischen und magnetischen Feldern erfahren. Das elektrische Feld und das magnetische Feld sind hierfür orthogonal zueinander gerichtet.
1. Schritt:
Im homogenen Feld eines Kondensators werden wie hier abgebildet positiv geladene Ionen wie bereits aus der Lektion Geladene Teilchen in elektrischen Feldern bekannt abgelenkt. Die Bahn der Ionen beschreibt in diesem Feld eine Parabel.
Die Ablenkung hängt auch ab von der Geschwindigkeit der Ionen in x-Richtung.
2. Schritt:
Wenn am Kondensator keine Spannung anliegt, lassen sich die Ionen - wie nebenstehend gezeigt - aber auch durch ein Magnetfeld ablenken, das der Einfachheit halber möglichst homogen sein soll.
Die Bahn der Ionen im Magnetfeld kann durch eine Kreisbewegung beschrieben werden. Dabei braucht die Bahn aber nicht unbedingt einen ganzen Kreis beschreiben, so wie man dies in der Abbildung 2 sieht.