МАГНИ́ТНЫЙ СПЕКТРО́МЕТР

МАГНИ́ТНЫЙ СПЕКТРО́МЕТР, при­бор для из­ме­ре­ния за­ви­си­мо­сти ин­тен­сив­но­сти по­то­ка за­ря­жен­ных час­тиц от их им­пуль­сов. Для раз­де­ле­ния час­тиц ис­поль­зу­ет­ся связь тра­ек­то­рии час­ти­цы в маг­нит­ном по­ле с её им­пуль­сом. Ес­ли все час­ти­цы по­то­ка име­ют оди­на­ко­вую мас­су, М. с. по­зво­ля­ет за­пи­сать энер­ге­тич. спектр час­тиц. При ана­ли­зе по­то­ка час­тиц, имею­щих оди­на­ко­вую энер­гию, за­пи­сы­ва­ют спектр час­тиц по мас­се. Энер­ге­тич. раз­ре­ше­ние М. с. (от­но­ше­ние по­греш­но­сти оп­ре­де­ле­ния энер­гии к ве­ли­чи­не энер­гии) дос­ти­га­ет 10^–3 и вы­ше, раз­ре­ше­ние по мас­сам (от­но­ше­ние мас­сы к по­греш­но­сти её оп­ре­де­ле­ния) – 10⁴ и вы­ше.

Про­стей­ший М. с. вклю­ча­ет ис­точ­ник за­ря­жен­ных час­тиц, маг­нит, де­тек­тор за­ря­жен­ных час­тиц и уст­рой­ст­во за­пи­си ин­тен­сив­но­сти по­то­ка за­ря­жен­ных час­тиц, ре­ги­ст­ри­руе­мых де­тек­то­ром. В маг­нит­ном по­ле с ин­дук­ци­ей $\boldsymbol B$ за­ря­жен­ные час­ти­цы дви­жут­ся по кри­вой с ра­диу­сом кри­виз­ны $R = mv/qB = p/qB$, где $m$, $v$, $q$ и $p$ – со­от­вет­ст­вен­но мас­са, ско­рость, элек­трич. за­ряд и им­пульс час­ти­цы. В од­нород­ном маг­нит­ном по­ле, соз­да­вае­мом в М. с., час­ти­цы дви­жут­ся по ок­руж­но­стям и, раз­де­ля­ясь по им­пуль­сам, по­сту­па­ют на де­тек­тор, рас­по­ло­жен­ный ли­бо на ок­руж­но­сти фик­си­ро­ван­но­го ра­диу­са, ли­бо на ка­са­тель­ной к ней при вы­хо­де из об­лас­ти маг­нит­но­го по­ля. Де­тек­тор вы­ра­ба­ты­ва­ет элек­трич. сиг­нал, про­пор­цио­наль­ный ко­ли­че­ст­ву по­сту­пив­ших на не­го час­тиц. В отд. слу­ча­ях для раз­де­ле­ния час­тиц в М. с. при­ме­ня­ет­ся по­ле, соз­да­вае­мое со­ле­нои­дом, или не­од­но­род­ное ак­си­аль­но-сим­мет­рич­ное по­ле.

М. с. яв­ля­ет­ся ос­но­вой пре­ци­зи­он­ных β-спек­тро­мет­ров и маг­нит­ных масс-спек­тро­мет­ров. В β-спек­тро­мет­рах за­пи­сы­ва­ет­ся энер­ге­тич. спектр β-из­лу­че­ния, при­чём при­ме­ня­ют­ся как од­но­род­ные маг­нит­ные по­ля (сек­тор­ные или от­кло­няю­щие пу­чок час­тиц на 180°), так и не­од­но­род­ные и ак­си­аль­но-сим­мет­рич­ные маг­нит­ные по­ля. В маг­нит­ных масс-спек­тро­мет­рах фор­ми­ру­ет­ся пу­чок ио­нов прак­ти­че­ски по­сто­ян­ной энер­гии, что по­зво­ля­ет ре­ги­ст­ри­ро­вать спектр масс этих час­тиц при из­ме­не­нии маг­нит­но­го по­ля.

Впер­вые про­то­тип М. с. был ис­поль­зо­ван в 1907 нем. фи­зи­ком И. Клас­се­ном для оп­ре­де­ле­ния от­но­ше­ния мас­сы элек­тро­на к его за­ря­ду. На ос­но­ве при­бо­ра Клас­се­на в 1918 ка­над. фи­зик и хи­мик А. Дем­п­стер по­стро­ил масс-спек­тро­метр для из­ме­ре­ния кон­цен­тра­ций изо­то­пов. В 1940-х гг. К. Сиг­бан (см. в ст. Сиг­бан) про­вёл де­таль­ные ис­сле­до­ва­ния свойств М. с. для ана­ли­за β-спек­тров. В нач. 21 в. М. с. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в пром. изо­топ­ных масс-спек­тро­мет­рах, а так­же в экс­пе­рим. ядер­ной фи­зи­ке и фи­зи­ке вы­со­ких энер­гий как часть ка­ло­ри­мет­ров 4π-гео­мет­рии.