Abitur Physik am Gymnasium Trittau/Versuche/Wien-Filter

Funktion und Anwendung

Der Wien- oder Geschwindigkeitsfilter ist mithilfe von einem elektrischem und magnetischem Feld in der Lage Teilchen welche einee bestimmte Geschwindigkeit haben aus einer Ionen- oder Elektronenqelle herrauszufiltern.

Anwendung finder der Wienfilter zum Beispiel in Massenspektrometern oder Teilchenbeschleunigern, wo er genutzt wird um verschiedene Massen der Geschwindigkeiten aus einem Teilchenstrahl herrauszufiltern.

Erklärung

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht der Wien Filter grundlegend aus einem magnetischem Feld ${\overrightarrow {B}}$ welches hier vom Beobachter weg verläuft, einem elektrischen Feld ${\overrightarrow {E}}$, dass von Plus nach Minus also in deisem Fall von Oben nach Unten verläuft, sowie einer Lochblende als Ausgang.

Kommt ein Teilchen von links in den Filter, wird es bei einer Geschwindigkeit von $v\neq v_{0}$ aufgrund der Lorenzkraft nach oben oder unten abgelenkt und kommt nicht mehr durch die Lochblende. Es kommen also nur Teilchen mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den Filter.

Die Ablenkungsrichtung kann anhand der Drei Finger Regel ermittelt werden.

Formeln

Die Durchlassgeschwindigkeit lässt sich von $qE=qvB$ ableiten und lautet daher:

$v={\frac {E}{B}}={\frac {|{\overrightarrow {E}}|}{|{\overrightarrow {B}}|}}$

Quellen

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Geschwindigkeitsfilter