МАСС-СЕПАРА́ТОР
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАСС-СЕПАРА́ТОР, электромагнитная установка для разделения изотопов. Осн. элементами М.-с. являются ионный источник, электромагнит и приёмник изотопов. Источник ионов, область их разделения и приёмник размещены в вакуумной камере (с давлением ок. 10–3 Па).
В ионном источнике исходное вещество ионизуется; из ионов, ускоренных электрич. полем, формируется ионный пучок. В совр. М.-с. обычно применяется плазменный источник ионов (напр., с дуговым разрядом), обеспечивающий высокую плотность получаемого ионного пучка. Пучок ионов направляют в электромагнит, в магнитном поле которого ионы пространственно разделяются в соответствии с отношением $m/q$ ($m$ – масса иона, $q$ – его заряд). Радиус кривизны $ρ$ траектории ионов определяется соотношением $\rho=(1/B)\sqrt{2Vm/q}$, где $B$ – величина магнитной индукции, $V$ – ускоряющий потенциал. Т. о., исходный пучок ионов разделяется на неск. сфокусированных пучков, в каждом из которых содержатся ионы с определённым значениемmПри разделении смеси однозарядных ионов конкретного химич. элемента ионы одного изотопа попадают в один и тот же пучок, который направляется в свой отсек приёмника («карман») и собирается на пластинку. Собранные изотопы соскабливают с пластин приёмника и в спец. лаборатории переводят в химич. соединение, удобное для применения.
Использование М.-с. – исторически первый метод изотопов разделения, однако производительность этого метода невысока. Для разделения изотопов урана в пром. масштабах в 1940-х гг. в США был создан гигантский М.-с. (длина электромагнита достигала 75 м, масса – 4000 т). На этом М.-с., названном калутроном, получали уран для ядерного заряда первой атомной бомбы. Ныне калутроны меньших размеров применяются для получения небольших количеств высокообогащённых изотопов разл. химич. элементов, применяемых в ядерной физике, медицине, геофизике и др.