(2011?豐臺區(qū)二模)飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進行分析.飛行時間質(zhì)譜儀主要由脈沖閥、激光器、加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和探測器組成,探測器可以在軌道上移動以捕獲和觀察帶電粒子.整個裝置處于真空狀態(tài).加速電場和偏轉(zhuǎn)電場電壓可以調(diào)節(jié),只要測量出帶電粒子的飛行時間,即可以測量出其比荷.如圖11所示,脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的離子,自a板小孔進入a、b間的加速電場,從b板小孔射出,沿中線方向進入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū),到達探測器.已知加速電場ab板間距為d,偏轉(zhuǎn)電場極板M、N的長度為L
1,寬度為L
2.不計離子重力及進入a板時的初速度.
(1)設(shè)離子的比荷為k(k=q/m),如a、b間的加速電壓為U
1,試求離子進入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v
0;
(2)當(dāng)a、b間的電壓為U
1時,在從M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣
2,離子從脈沖閥P噴出到到達探測器的全部飛行時間為t.請推導(dǎo)出離子比荷k的表達式:
(3)在某次測量中探測器始終無法觀察到離子,分析原因是離子偏轉(zhuǎn)量過大,打到極板上,請說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子?