
【化】 electromagnetic separation
電磁分離法(Electromagnetic Separation)是一種利用電磁場對物質進行分離的物理技術,其核心原理是通過不同物質在電磁場中受到的洛倫茲力或電磁場梯度力的差異實現分離。以下是詳細解釋:
漢英對照
該方法通過施加電場和磁場,使帶電粒子或磁性物質在電磁場中産生差異化運動軌迹,從而分離目标組分。例如,同位素分離中利用離子在磁場中的偏轉半徑差異(公式:$r = frac{mv}{qB}$),實現鈾-235與鈾-238的分離 。
物理機制
帶電粒子在電磁場中受洛倫茲力作用:
$$vec{F} = q(vec{E} + vec{v} times vec{B})$$
其中 $q$ 為電荷量,$vec{v}$ 為粒子速度,$vec{E}$ 和 $vec{B}$ 分别為電場與磁場強度。非均勻磁場還會對磁性物質産生梯度力,推動其向強磁場區域移動 。
同位素分離
在核工業中用于濃縮鈾,如曼哈頓計劃中的"Calutron"裝置通過磁場偏轉離子束,分離鈾同位素(來源:美國能源部曆史檔案)。
礦物分選
磁性礦物(如磁鐵礦)在交變磁場中受磁力吸引,與非磁性脈石分離。例如鐵礦選礦的磁選機(來源:《礦物加工工程手冊》)。
實驗室物質純化
質譜儀利用電磁分離原理分析樣品成分,生物醫學領域用于分離蛋白質或細胞(來源:Nature Methods期刊)。
注:參考文獻來源基于學術出版物及權威機構公開資料,具體鍊接可在中國科學院文獻情報中心(http://www.las.ac.cn)或IEEE Xplore(https://ieeexplore.ieee.org)檢索相關論文獲取。
電磁分離法是一種利用磁場對帶電粒子運動軌迹的影響來分離同位素的技術。以下是其核心要點:
電磁分離法基于帶電粒子在均勻磁場中的圓周運動特性。當不同質量的同位素帶電粒子(如離子)以相同速度進入磁場時,由于它們的質量差異,運動軌迹的半徑會不同。具體表現為:
這種半徑差異使得不同質量的同位素最終落在磁場中不同位置,從而實現分離。
電磁分離法最早用于核工業中鈾同位素分離(如鈾-235和鈾-238),尤其是在曼哈頓計劃期間發揮了關鍵作用。隨着技術進步,其應用場景逐漸減少,但作為同位素分離的基礎原理,仍具有重要科學意義。
現代工業中,電磁分離法雖不再是主流技術,但其原理仍被用于實驗室級别的同位素分析或特定高純度材料制備中。
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