Spectromètre de masse

Dans cette vidéo, Leïla explique le fonctionnement d'un spectromètre de masse. Un spectromètre de masse permet de déterminer la composition d'un système du point de vue de la chimie, en identifiant les différents ions présents. Le dispositif vise à séparer les ions en fonction de leur masse et éventuellement de leur charge. Les ions sont accélérés par une tension appliquée entre la chambre d'ionisation et la chambre d'accélération. Le champ électrique accélère les ions dans la même direction et les fait tourner autour de l'axe de déplacement grâce à la force magnétique de Lorentz. Dans cet exercice, on nous demande de déterminer la vitesse à laquelle les ions passent par le trou O en fonction de U, Q et M. Le théorème de l'énergie cinétique permet de trouver la vitesse initiale des ions à la sortie de la chambre d'ionisation. Ensuite, on nous demande de déterminer la trajectoire des ions une fois qu'ils pénètrent dans une zone où règne un champ magnétique perpendiculaire à leur vitesse. La trajectoire des ions est circulaire et leur rayon dépend de leur masse, charge, vitesse initiale et champ magnétique. Enfin, on nous demande de calculer la distance entre les points d'impact de deux isotopes sur une plaque de détection. Les isotopes sont des ions Mg2+ avec des masses différentes (24 et 26). La différence entre les isotopes réside dans le nombre de neutrons dans leur noyau, ce qui affecte leur masse. La distance entre les points d'impact dépend du rayon de la trajectoire des ions, qui dépend à son tour de la masse, de la charge, de la vitesse initiale et du champ magnétique. Le résultat obtenu pour la distance entre les points d'impact est de 3,7 mm, ce qui paraît cohérent pour la construction d'un spectromètre de masse.