МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ

Долгое время оставался загадкой вопрос, почему атомные веса многих химических элементов дробные. Английский ученый Ф. Содди в 1910 г. предположил, что существуют атомы с одинаковыми химическими свойствами, но разными массами. Теперь такие атомы называют изотопами.

Требовались экспериментальные доказательства гипотезы Содди. Прошло почти 10 лет, прежде чем английский физик Ф. Астон сумел электрическим и магнитным полем «взвесить» атомы неона. Оказалось, что природный неон состоит из смеси изотопов, главным образом, с массовыми числами 20 и 22. Массы атомов Астон измерил с помощью масс-спектрометра — прибора, определяющего массу по отклонению и она в магнитном поле.

На рис. 1 представлено устройство масс-спектрометра Демпстера. Из источника ионов (ИИ) выходят однозарядные ионы исследуемого элемента, ускоряются в промежутке 1—2 до энергии и движутся по траектории с радиусом г.

Если магнитное поле h постоянно, то кривизна траектории иона зависит только от величины . Когда подобрано так, что , из щели Д выходит максимальный ток, а масса иона будет равна . Такой спектрометр весьма точно измеряет массу атомов (рис. 2).

Современные масс-спектрометры измеряют массы ядер с погрешностью порядка одной десятимиллионной атомной единицы. По значениям масс ядер получают сведения о «прочности» ядра — энергии, необходимой для разделения его на отдельные нуклоны или какие-либо другие комбинации (см. Ядро атомное).

Массы ядер отражены в специальных таблицах. Так, масса изотопа олова равна а. е., а энергия связи нуклонов МэВ. и — массы протона и нейтрона.) На каждый нуклон приходится по 8,4 МэВ энергии.

Ядерные нуклоны в миллионы раз прочнее связаны, чем атомные электроны.