O seletor de velocidades deixa passar íons com v = E/B; o setor magnético os separa pelo raio r = mv/(qB): com a mesma carga, massas diferentes chegam a pontos diferentes do detector.
Sobre o modelo
O espectrômetro de massa setorial separa íons pela relação massa/carga. Primeiro o seletor de velocidades: E e B uniformes e perpendiculares entre si; as forças qE e q[v × B] equilibram-se em v = E/B — esses íons seguem quase em linha reta, os demais já desviam no seletor. Em seguida o feixe entra numa região só de campo magnético: a trajetória é um arco de raio r = mv/(qB). Com o mesmo q e a v selecionada, íons mais pesados caem mais longe no detector. Na tela, duas partículas de massas diferentes. Os campos são retangulares e uniformes, sem efeitos de borda; a mecânica é não relativística e as unidades, convencionais. Setores elétricos, esquemas de tempo de voo e a ótica de focalização dos aparelhos reais não entram.
Para quem: Eletrodinâmica na graduação: força de Lorentz, seletor de velocidades, noções de espectrometria de massa.
Conceitos-chave
seletor de velocidades
força de Lorentz
setor magnético
relação massa/carga
campos cruzados
espectrometria de massa
Como funciona
No seletor de velocidades, com E e B perpendiculares, as forças qE e qv × B equilibram-se em v = E/B — passam adiante os íons com essa velocidade. No setor magnético uniforme o movimento é em arco: r = mv/(qB) na entrada perpendicular a B; com o mesmo q, massas diferentes chegam a pontos diferentes do detector. Na tela, dois íons com a mesma carga e massas distintas; campos uniformes, sem efeitos de borda.
Perguntas frequentes
Por que fixar a velocidade antes do setor magnético?
O raio r = mv/(qB) depende da massa e da velocidade. Sem seletor (ou outro modo de fixar v), energias e massas diferentes se misturariam no detector. Os campos cruzados E e B selecionam uma faixa estreita de velocidades.
O modelo inclui setor elétrico e quadrupolos?
Não. Nos aparelhos reais eles melhoram a focalização e a resolução. Aqui só o conjunto «seletor + B uniforme».
O que significa a razão v/(E/B)?
No valor 1 o feixe está ajustado ao seletor ideal. Afastar-se de 1 é desajuste: os íons já se curvem na primeira zona.
A estimativa do raio coincide com a trajetória numérica?
A fórmula r ≈ v/((q/m)B) vale para B puro e entrada perpendicular. Na saída do seletor o arco pode diferir um pouco do ideal.