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 Der Wien-Filter ist ein sogenannter Geschwindigkeitsfilter, der dazu dient, um geladene Teilchen (z.B. Ionen) bestimmter Geschwindigkeit aus einem Teilchenstrom herauszufiltern.

Das folgende Video geht nochmal zusammenfassend auf die Brownsche Röhre sowie den Wien-Filter und seine Anwendung ein.

Video: Wien-Filter

Der Teilchenstrom wird durch das elektrische Feld eines Plattenkondensators geschickt, der selbst von einem dazu senkrecht anliegenden homogenen Magnetfeld durchzogen wird. Die Richtung der Teilchen, das elektrische Feld sowie das Magnetfeld sind paarweise senkrecht zueinander.

Auf jedes Teilchen wirkt demzufolge eine elektrische Kraft $F_e$ und die vom Magnetfeld hervorgerufene Lorentzkraft $F_L$. Ist eine der beiden Kräft größer als die andere, so bewegen sich die Teilchen auf einer gekrümmten Bahn und können die Blende am Ausgang des Filters nicht passieren. Die Bedingung, um den Ausgang zu passieren, ist also eine geradlinige Bahn und dazu äquivalent ist ein Kräftegleichgewicht

$F_e=F_L$

Setzen wir nun die entsprechenden Formeln für die Kräfte ein, so erhalten wir:

$qE=qvB \quad \Rightarrow v=\frac{E}{B}$,

wobei $q$ die Ladung und $v$ die Geschwindigkeit des entsprechenden Teilchens, $E$ die elektrische Feldstärke und $B$ die magnetische Flussdichte bezeichnen.

Praktisch ist es nun so, dass man die elektrische Feldstärke nicht direkt kennt, sondern den Abstand $d$ der Kondensatorplatten und die anliegende Spannung $U$. Wir wissen aber aus den vorigen Abschnitten des Kapitels, dass

$U=E\cdot d$.

gilt. In die obige Formel eingesetzt, kommt man auf die Geschwindigkeit

$v=\frac{U}{d\cdot B}$

Beispiel

Geschwindigkeitsfilter werden eingesetzt in

  • Teilchenbeschleunigern (beispielsweise am CERN oder am FermiLab)
  • Massenspektrometern

Kommentare zum Thema: Wien-Filter

  • Konstantin Rips schrieb am 19.09.2014 um 19:49 Uhr
    Danke für den Hinweis! Der Ausdruck für die Geschwindigkeit v muss natürlich v=U/(d*B) lauten. Jedenfalls erscheint die Formel nun im Kurstext in der richtigen Form.
  • Finjo Bremeyer schrieb am 18.09.2014 um 21:26 Uhr
    Ist nicht die untere Formel in dem Text falsch? Ich ersetze doch mit E=U/d E und nicht B wie in dieser Formel?!
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    • Einleitung zu Feldkonzept- allgemeiner Überblick
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    • Elektrische Feldkonfigurationen
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      • Radialsymmetrisches Feld
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    • Einleitung zu Elektrische Ströme und magnetische Felder
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    • Einleitung zu Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern
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