Espectrómetro de Massa

Referência : Ferreira, M., (2013) Espectrómetro de Massa, Rev. Ciência Elem., V1(1):036
Autor: Miguel Ferreira
Editor: Joaquim Agostinho Moreira
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2013.036]

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Um espectrómetro de massa é um aparelho que permite a medição de massas de isótopos ou radicais moleculares, estudando a trajectória de partículas carregadas num campo magnético uniforme. Partículas com a mesma velocidade, ao entrarem numa região onde existe campo magnético vão descrever trajectórias circulares cujo raio depende da sua massa.

Representação esquemática de um espectrómetro de massa. FI é a fonte de iões que são acelerados pela diferença de potencial $\Delta V$ e ao entrarem na zona onde existe o campo magnético $\vec{B}$ (neste caso a apontar para fora da página), descrevem uma trajectória cujo raio depende da sua massa

Antes de entrar na região onde existe campo magnético, as partículas, de carga $q$ e massa $m$, são aceleradas por uma diferença de potencial $\Delta V$ adquirindo assim energia cinética:

$E_c = q \Delta V \Leftrightarrow \frac{1}{2} m v^2 = q \Delta V$.

Posteriormente, de modo a garatir que as partículas tem a mesma velocidade, o feixe passa por um filtro de velocidades. Este dispositivo permite determinar o valor da velocidade do feixe. O feixe assim preparado, pode entrar no espectrómetro de massa.

Ao entrar na região onde existe o campo magnético uniforme $\vec{B}$, orientado perpendicularmente à velocidade, cada partícula descreve uma trajectória circular, cujo raio é dado por (ver Força de Lorentz):

$r = \frac{mv}{qB}$.

Conhecida a velocidade com que as partículas entram no espectrómetro (filtro de velocidades) e o medido o raio da trajectória, é possível determinar a respectiva massa:

$m = \frac{q B r}{v}$.

Desta maneira, a partir de uma amostra é possível determinar as abundâncias relativas e as massas das partículas.

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Criada em 18 de Julho de 2011
Revista em 03 de Outubro de 2011
Aceite pelo editor em 03 de Outubro de 2011