El selector de velocidades deja pasar iones con v = E/B; el sector magnético los separa por el radio r = mv/(qB): a igual carga, masas distintas caen en puntos distintos del detector.
Sobre el modelo
El espectrómetro de masas de sector separa iones por la relación masa-carga. Primero el selector de velocidades: E y B uniformes, perpendiculares entre sí; las fuerzas qE y q[v × B] se equilibran en v = E/B — esos iones siguen casi en recta, los demás ya se desvían en el selector. Luego el haz entra en una región solo de campo magnético: la trayectoria es un arco de radio r = mv/(qB). A igual q y a la v seleccionada, los iones más pesados llegan más lejos en el detector. En pantalla, dos partículas de masas distintas. Campos rectangulares y uniformes, sin efectos de borde; mecánica no relativista, unidades convencionales. No se modelan sectores eléctricos, esquemas de tiempo de vuelo ni la óptica de enfoque de un aparato real.
Para quién: Electrodinámica de facultad: fuerza de Lorentz, selector de velocidades, bases de la espectrometría de masas.
Conceptos clave
selector de velocidades
fuerza de Lorentz
sector magnético
relación masa-carga
campos cruzados
espectrometría de masas
Cómo funciona
En el selector de velocidades, con E y B perpendiculares, las fuerzas qE y qv × B se equilibran en v = E/B: siguen adelante los iones con esa velocidad. En el sector magnético uniforme el movimiento es un arco: r = mv/(qB) si la entrada es perpendicular a B, de modo que a igual q masas distintas caen en puntos distintos del detector. En pantalla, dos iones con la misma carga y masas distintas; campos uniformes, sin efectos de borde.
Preguntas frecuentes
¿Para qué fijar la velocidad antes del sector magnético?
El radio r = mv/(qB) depende de la masa y de la velocidad. Sin selector (u otra forma de fijar v) se mezclarían en el detector energías y masas distintas. Los campos cruzados E y B recortan una franja estrecha de velocidades.
¿Están el sector eléctrico y los cuadrupolos?
No. En los aparatos reales mejoran el enfoque y la resolución. Aquí solo el par «selector + B uniforme».
¿Qué significa la razón v/(E/B)?
En el valor 1 el haz está ajustado al selector ideal. Apartarse de 1 es un desajuste: los iones ya se curvan en la primera zona.
¿Coincide la estimación del radio con la trayectoria numérica?
La fórmula r ≈ v/((q/m)B) vale para B puro y entrada perpendicular. A la salida del selector el arco puede diferir un poco del ideal.