La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse chimique et de séparation d’isotopes. Des ions de masse m et de charge q sont accélérés par un champ électrique (tension accélératrice U). Ils pénètrent avec une vitesse v dans un champ magnétique d’intensité B. Ils adoptent alors un mouvement circulaire et uniforme. Seuls les ions possédant une trajectoire de rayon R bien déterminé arrivent au détecteur (plaque photographique par exemple).
Schéma simplifié du spectromètre de masse
L’énergie cinétique acquise par l’ion lorsqu’il pénètre dans l’analyseur est donnée par \(\displaystyle\mathrm{ E_C=\mid q \mid U } \) (avec les grandeurs exprimées dans l’unité du système international). L’ion de poids négligeable est alors soumis à \(\displaystyle\mathrm{ F= \left| q \right| v \ B } \)
une force radiale centripète d’intensité .
Données : B = 0,10 T ; U = 1000 V ; q =1,6·10-19 C ; 1eV=1,6·10-19 J.
A l’entrée de l’analyseur, l’ion a une énergie cinétique de 1,6·10-16 eV.
La vitesse de l’ion est donnée par \(\displaystyle\mathrm{ v= \sqrt{ \frac{ 2 \ \left| q \right| \ U}{ m}} } \)
L’accélération est nulle car le mouvement est uniforme.
Le rayon de la trajectoire est donné par \(\displaystyle\mathrm{ R= \frac{m \ v}{\left| q \right| \ B} } \)