|
ไอโซโทป คือนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนต่างกัน เช่น ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน แต่สมบัติทางกายภาพ ต่างกัน ไอโซโทปมีทั้งชนิดเสถียรและไม่เสถียร เช่น ตะกั่วมีไอโซโทป ดังนี้
เป็นไอโซโทปชนิดไอโซโทปกัมมันตรังสี (ไอโซโทปชนิดไม่เสถียร)
ส่วน เป็นไอโซโทปชนิดเสถียร
แมสสเปกโทรมิเตอร์ (Mass Spectrometer)
เป็นเครื่องมือวิเคราะห์มวลอะตอมของธาตุต่าง ๆ รวมทั้งการวิเคราะห์ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันด้วย โดยอาศัยหลัก
1. สมบัติทางกายภาพของไอโซโทปต่างกัน
2. อนุภาคมีประจุไฟฟ้า เคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
รูป 5 ส่วนประกอบที่สำคัญของแมสสเปกโทรมิเตอร์
ส่วนประกอบ
1. บริเวณเร่งอนุภาค ทำให้ไอโซโทปที่เป็นแก๊สมีสภาพเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า และถูกเร่ง ในสนามไฟฟ้า
ได้
2. บริเวณคัดเลือกความเร็ว มีสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก ตั้งฉากกัน โดยอนุภาคที่มา จากบริเวณเร่งอนุภาคจะเคลื่อนที่แนวตั้งฉากกับสนามทั้งสอง อนุภาคได้รับแรงจากสนามทั้งสอง โดยทิศของแรงตรงข้ามกัน
อนุภาคที่คัดความเร็วได้พอเหมาะจะทำให้แรงทั้งสองมีค่าเท่ากันเป็นผลให้อนุภาคเคลื่อนที่ผ่าน
สนามทั้งสองในแนวเดิม
รูป 6 หลักการทำงานของส่วนคัดเลือกความเร็ว
จะได้ว่า
หรือ ( 4 )
3. บริเวณวิเคราะห์ มีสนามแม่เหล็ก อย่างเดียว เมื่ออนุภาคผ่านเข้าสู่บริเวณนี้ แรงจาก สนามแม่เหล็ก ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่แนวโค้งของวงกลม โดยมีรัศมีวงกลมต่างกัน เนื่องจาก มวลของอนุภาคต่างกัน สังเกตจากลูกศรที่กระทบฟิล์มเมื่ออนุภาคเหล่านี้กระทบ กับฟิล์มเกิดรอยดำ บนฟิล์มตรงหมายเลข 1, 2, 3 ตามลำดับ ในสนามแม่เหล็ก
รูป 7 ส่วนวิเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็ก ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ
จะได้ว่า
( 5 )
แทนสมการ (4) ในสมการ (5)
จากสมการ (5) แสดงว่า มวลของอนุภาคแปรผันตรงกับรัศมีความโค้ง และเนื่องจาก มวลของแต่ละไอโซโทปแตกต่างกัน ดังนั้นรัศมีความโค้งของแต่ละไอโซโทปจะแตกต่างกัน
|