Фильтр Вина

Фильтр Ви́на — прибор для фильтрации заряженных частиц в скрещенном магнитном и электрическом поле. Может применяться как анализатор энергетического спектра, монохроматор или масс-спектрометр.

Принципиальная схема фильтра Вина

История создания

Впервые создан в 1898 году Вильгельмом Вином для исследования анодных лучей.

Принцип работы

В приборе перпендикулярно потоку заряженных частиц создаётся скрещенное электрическое и магнитное поле, соответственно, суммарная сила действующая на частицу равна нулю при условии $E=Bv/c$, где $v$ — скорость частицы. Частицы ускоряются разницей потенциалов $V$ до энергии $QV$, где $Q$ — заряд частицы. Таким образом только частицы удовлетворяющие соотношению $M/Q=(Ec/B)^{2}$ не отклоняются в данных полях и успешно проходят через коллиматор.

Характеристики

Разрешение фильтра зависит от разброса скоростей частиц (зависящий в свою очередь от начального распределения скоростей частиц), напряжённости полей и ширины коллиматора. Для достижения высокой разрешающей способности необходимо уменьшать ширину коллиматора, увеличивать напряжённость полей, а также увеличивать разгоняющую разность потенциалов для уменьшения влияния начального распределения скоростей. На практике разрешение $\delta M/M$ фильтра Вина обычно составляет порядка $10^{-2}$. Обычно диапазон измеряемых масс равен 1-5000 а.е.м. и ограничен в основном напряжённостью полей.

Ссылки

• The Wien filter: History, fundamentals and modern applications, E.Plies, K.Marianowski, T.Ohnweiler, NIM A, Vol.645, Issue 1, July 2011, pp. 7-11.
• Об использовании фильтра Вина в исследованиях на низкоэнергетических пучках радиоактивных ядер