Le Spectromètre de masse Matthieu Marinangeli & Gael Lederrey Travaux Pratique de Physique 2012 Groupe 39 http://www.edgeent.com/v2_fr/edge_foros_discusion.asp?efpag=868&efid=81&efcid=3&efidt=458 http://www.culture.gouv.fr/culture/conservation/fr/methodes/spectrom.htm
Introduction Un Spectromètre de masse est composé de : http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon - de la source de ionisation http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon - de la source de ionisation - de l'analyseur http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon - de la source de ionisation - de l'analyseur - du détecteur et du système de traitement http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon - de la source de ionisation - de l'analyseur - du détecteur et du système de traitement Cas particulier : Source de ionisation électronique http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Un Spectromètre de masse est composé : - d'un système d'introduction de l'échantillon - de la source de ionisation - de l'analyseur - du détecteur et du système de traitement Cas particulier : Source de ionisation électronique Analyseur à secteur magnétique http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/limites/Temps/datation-isotopique/comprendre/le-spectrometre-de-masse
Introduction Source de ionisation électronique : - Rendement de 0.1 % (1 molécule ionisée pour 1000) http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrometrie_de_masse
Introduction Source de ionisation électronique : - Rendement de 0.1 % (1 molécule ionisée pour 1000) - On accélère un faisceau d'électrons http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrometrie_de_masse
Introduction Source de ionisation électronique : - Rendement de 0.1 % (1 molécule ionisée pour 1000) - On accélère un faisceau d'électrons - Energie cinétique : http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrometrie_de_masse
Introduction Analyseur à secteur magnétique : - Plonger un ion dans un champ magnétique http://www.chimix.com/an12/bts12/chim1.html
Introduction Analyseur à secteur magnétique : - Plonger un ion dans un champ magnétique - Force de Lorentz apparaît : http://www.chimix.com/an12/bts12/chim1.html
Introduction Analyseur à secteur magnétique : - Plonger un ion dans un champ magnétique - Force de Lorentz apparaît : - Rayon de courbure : http://www.chimix.com/an12/bts12/chim1.html
Introduction Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
Introduction 4 Expériences : Ce qui nous intéresse : - H3 : Expérience de Millikan - H2 : Expérience de Schuster - K1 : Technique du Vide - H6 : Tension de Hall Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
Introduction 4 Expériences : Ce qui nous intéresse : - H3 : Expérience de Millikan - H2 : Expérience de Schuster - K1 : Technique du Vide - H6 : Tension de Hall Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
Introduction 4 Expériences : Ce qui nous intéresse : - H3 : Expérience de Millikan - H2 : Expérience de Schuster - K1 : Technique du Vide - H6 : Tension de Hall Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
Introduction 4 Expériences : Ce qui nous intéresse : - H3 : Expérience de Millikan - H2 : Expérience de Schuster - K1 : Technique du Vide - H6 : Tension de Hall Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
Introduction 4 Expériences : Ce qui nous intéresse : - H3 : Expérience de Millikan - H2 : Expérience de Schuster - K1 : Technique du Vide - H6 : Tension de Hall Ce qui nous intéresse : - La source de ionisation électronique - L'analyseur à secteur magnétique
H3 : Exp de Millikan But : Déterminer la charge élémentaire : e
H3 : Exp de Millikan But : Déterminer la charge élémentaire : e Méthode : Charger des gouttes d'huiles et les faire bouger dans un champ électrique et mesurer leur charge :
H3 : Exp de Millikan But : Déterminer la charge élémentaire : e Méthode : Charger des gouttes d'huiles et les faire bouger dans un champ électrique et mesurer leur charge : Résultats :
H3 : Exp de Millikan But : Déterminer la charge élémentaire : e Méthode : Charger des gouttes d'huiles et les faire bouger dans un champ électrique et mesurer leur charge : Résultats : Moyenne :
H3 : Exp de Millikan Valeur de e :
H3 : Exp de Millikan Valeur de e : Lien avec la source de ionisation : - Arracher un électron => donner une charge positive valant e au ion
H3 : Exp de Millikan Valeur de e : Lien avec la source de ionisation : - Arracher un électron => donner une charge positive valant e au ion Lien avec l'analyseur :
H3 : Exp de Millikan Valeur de e : Lien avec la source de ionisation : - Arracher un électron => donner une charge positive valant e au ion Lien avec l'analyseur : q = e
H2 : Exp Schuster But : Déterminer la charge spécifique : e/m
H2 : Exp Schuster But : Déterminer la charge spécifique : e/m Méthode : Analyser un faisceau d'électrons à partir du rayon de l'orbite de ce faisceau
H2 : Exp Schuster But : Déterminer la charge spécifique : e/m Méthode : Analyser un faisceau d'électrons à partir du rayon de l'orbite de ce faisceau Résultats :
H2 : Exp Schuster Courant I constant à 1.2 [A]
H2 : Exp Schuster Tension U constante à 150 [V]
H2 : Exp Schuster But : Déterminer la charge spécifique : e/m Méthode : Analyser un faisceau d'électrons à partir du rayon de l'orbite de ce faisceau Résultats :
H2 + H3 Grâce aux expérience de Millikan et de Schuster, on peut déterminer la masse de l'électron.
H2 + H3 Grâce aux expérience de Millikan et de Schuster, on peut déterminer la masse de l'électron.
H2 + H3 Grâce aux expérience de Millikan et de Schuster, on peut déterminer la masse de l'électron.
H2 + H3 Lien avec la source de ionisation :
H2 + H3 Lien avec la source de ionisation : La masse de l'électron a été déterminée
H2 + H3 Lien avec la source de ionisation : La masse de l'électron a été déterminée => On peut déterminer la vitesse que les électrons doivent atteindre
K1 : Technique du vide But : Tester différentes techniques du vide (Primaire et Secondaire)
K1 : Technique du vide But : Tester différentes techniques du vide (Primaire et Secondaire) Méthode : Utilisation d'une pompe à palettes et d'une pompe à diffusion et calibrage d'une jauge de Pirani
K1 : Technique du vide But : Tester différentes techniques du vide (Primaire et Secondaire) Méthode : Utilisation d'une pompe à palettes et d'une pompe à diffusion et calibrage d'une jauge de Pirani Résultats :
K1 : Technique du vide
K1 : Technique du vide
K1 : Technique du vide Besoin de faire le vide pour éviter les interactions entre les ions et les molécules d'air.
K1 : Technique du vide Besoin de faire le vide pour éviter les interactions entre les ions et les molécules d'air. En moyenne, dans un Spectromètre de masse, il faut une pression de 10⁻⁵ à 10⁻⁷ Torr Pompe à palette : Pas suffisante car Pression limite trop grande. Pompe à diffusion : Presque suffisante. Pression limite d'environ 10⁻⁵ Torr
K1 : Technique du vide Besoin de faire le vide pour éviter les interactions entre les ions et les molécules d'air. En moyenne, dans un Spectromètre de masse, il faut une pression de 10⁻⁵ à 10⁻⁷ Torr Pompe à palette : Pas suffisante car Pression limite trop grande. Pompe à diffusion : Presque suffisante. Pression limite d'environ 10⁻⁵ Torr Idéal : Pompe Turbomoléculaire !! Pression limite qui peut aller jusqu'à 10⁻⁹ Torr.
H6 : Effet Hall But : Mesurer la Tension de Hall dans différents matériaux
H6 : Effet Hall But : Mesurer la Tension de Hall dans différents matériaux Méthode : Plonger un matériau dans un champ magnétique, mesurer la tension de Hall et déterminer le coefficient de Hall
H6 : Effet Hall But : Mesurer la Tension de Hall dans différents matériaux Méthode : Plonger un matériau dans un champ magnétique, mesurer la tension de Hall et déterminer le coefficient de Hall Résultats : Semiconducteur InP Conducteur Bismuth
H6 : Effet Hall Semiconducteur : InP
H6 : Effet Hall Conducteur : Bismuth
H6 : Effet Hall L'effet Hall est utilisé pour des capteurs de champ magnétique.
H6 : Effet Hall L'effet Hall est utilisé pour des capteurs de champ magnétique. Semiconducteur meilleur que conducteur.
H6 : Effet Hall L'effet Hall est utilisé pour des capteurs de champ magnétique. Semiconducteur meilleur que conducteur.
H6 : Effet Hall L'effet Hall est utilisé pour des capteurs de champ magnétique. Semiconducteur meilleur que conducteur. On peut mesurer le champ magnétique
Conclusion Rayon de Courbure totalement déterminé : La Physique atomique n'explique pas seulement les accélérateurs, cyclotrons, etc. Mais elle touche plein d'autres domaines. Il ne reste plus que m, la masse, ce qu'on cherche !!