Risonanza ionica ciclotronica

La risonanza ionica ciclotronica è un fenomeno correlato al movimento degli ioni in un campo magnetico, che consiste nel movimento a spirale delle particelle cariche quando queste aumentano la loro energia sotto l'azione del campo magnetico e di un voltaggio di appropriata radiofrequenza.

Viene sfruttata per accelerare gli ioni in un ciclotrone, e in spettrometria di massa per la misura delle masse prodotte dalla ionizzazione dell'analita utilizzando un analizzatore a risonanza ionica ciclotronica a trasformata di Fourier. Può essere usata anche per seguire la cinetica delle reazioni chimiche in una miscela di gas diluita, a condizione che siano implicate specie cariche.

Frequenza di risonanza

Uno ione in un campo magnetico statico e uniforme si muoverà con una traiettoria circolare a causa della forza di Lorentz. Il moto circolare si può sovrapporre con un moto assiale uniforme, risultando in un moto elicoidale, o con un moto uniforme perpendicolare al campo (per esempio in presenza di un campo elettrico o gravitazionale) risultando in un cicloide. La velocità angolare di questo moto ciclotronico, ricavata eguagliando la forza centripeta con la forza di Lorentz, per un dato campo magnetico B è data dall'espressione

$\omega=\frac{ZeB}{m}$

dove Z indica il numero di cariche positive o negative dello ione, e è la carica elementare ed m la massa dello ione.

Esplicitando la velocità angolare in funzione della frequenza, tenendo conto che ω = 2πf, si nota come la frequenza f di risonanza del voltaggio di eccitazione sia inversamente proporzionale al rapporto m/Z:

$f = \frac{ZeB}{2 \pi m}$

Voci correlate

• Ciclotrone
• Analizzatore a risonanza ionica ciclotronica a trasformata di Fourier

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