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  • 1. (2022·诸暨模拟) 图甲是离子注入系统,它是一种对半导体进行掺杂的方法,可以改变半导体材料的成分和性质。图乙是它的简化示意图,由离子源、加速器、质量分析器、磁偏转室和注入靶组成。初速度近似为0的正离子从离子源飘入加速器,加速后的成为高能离子,离子沿质量分析器的中轴线运动并从F点射出,然后垂直磁偏转室的边界从P点进入,离子在磁偏转室中速度方向偏转90°后垂直边界从Q点射出,最后垂直打到注入靶上。已知质量分析器的C、D两极板电势差为U,板长为L,板间距离为d;磁偏转室的圆心为O,O与P之间的距离为L,内部匀强磁场的磁感应强度为B;正离子的质量为m、电荷量为q,不考虑离子的重力及离子间的相互作用。

    1. (1) 求加速器A、B两极板的电势差和质量分析器内磁场的磁感应强度
    2. (2) 若每秒打到注入靶的离子数为 , 其中90%的离子进入注入靶中,10%的离子被反向弹回,弹回的速度大小为原来的一半,求注入靶受到的作用力大小;
    3. (3) 假设质量分析器两极板间电势差发生极小的波动,则离子在质量分析器中不再沿直线运动,但可近似看作是匀变速曲线运动。要使这些离子经磁偏转室后仍能全部会聚到一点,求P点与F点之间的距离。

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