
【化】 electromagnetic separation
电磁分离法(Electromagnetic Separation)是一种利用电磁场对物质进行分离的物理技术,其核心原理是通过不同物质在电磁场中受到的洛伦兹力或电磁场梯度力的差异实现分离。以下是详细解释:
汉英对照
该方法通过施加电场和磁场,使带电粒子或磁性物质在电磁场中产生差异化运动轨迹,从而分离目标组分。例如,同位素分离中利用离子在磁场中的偏转半径差异(公式:$r = frac{mv}{qB}$),实现铀-235与铀-238的分离 。
物理机制
带电粒子在电磁场中受洛伦兹力作用:
$$vec{F} = q(vec{E} + vec{v} times vec{B})$$
其中 $q$ 为电荷量,$vec{v}$ 为粒子速度,$vec{E}$ 和 $vec{B}$ 分别为电场与磁场强度。非均匀磁场还会对磁性物质产生梯度力,推动其向强磁场区域移动 。
同位素分离
在核工业中用于浓缩铀,如曼哈顿计划中的"Calutron"装置通过磁场偏转离子束,分离铀同位素(来源:美国能源部历史档案)。
矿物分选
磁性矿物(如磁铁矿)在交变磁场中受磁力吸引,与非磁性脉石分离。例如铁矿选矿的磁选机(来源:《矿物加工工程手册》)。
实验室物质纯化
质谱仪利用电磁分离原理分析样品成分,生物医学领域用于分离蛋白质或细胞(来源:Nature Methods期刊)。
注:参考文献来源基于学术出版物及权威机构公开资料,具体链接可在中国科学院文献情报中心(http://www.las.ac.cn)或IEEE Xplore(https://ieeexplore.ieee.org)检索相关论文获取。
电磁分离法是一种利用磁场对带电粒子运动轨迹的影响来分离同位素的技术。以下是其核心要点:
电磁分离法基于带电粒子在均匀磁场中的圆周运动特性。当不同质量的同位素带电粒子(如离子)以相同速度进入磁场时,由于它们的质量差异,运动轨迹的半径会不同。具体表现为:
这种半径差异使得不同质量的同位素最终落在磁场中不同位置,从而实现分离。
电磁分离法最早用于核工业中铀同位素分离(如铀-235和铀-238),尤其是在曼哈顿计划期间发挥了关键作用。随着技术进步,其应用场景逐渐减少,但作为同位素分离的基础原理,仍具有重要科学意义。
现代工业中,电磁分离法虽不再是主流技术,但其原理仍被用于实验室级别的同位素分析或特定高纯度材料制备中。
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