電磁型同位素分離器
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電磁型同位素分離器(英文:Calutron) 是一種同位素質譜儀,其最初的設計和使用是為了分離鈾的同位素, 由美國物理學家歐內斯特·勞倫斯在曼哈頓計劃期間根據他早前發明的回旋加速器研發而成。[1][2][3]該儀器的英文名字「Calutron」來源於加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)以及回旋加速器(Cyclotron),以紀念它的發明地也就是勞倫斯所在的加州大學伯克利分校。[1][2][3]
曼哈頓計劃期間,電磁型同位素分離器被「柯林頓工程師工程」所採用,在美國田納西州橡樹嶺的Y-12工廠內被用於大規模鈾濃縮。1945年8月6日被美軍投放於日本廣島市的「小男孩原子彈」就使用了這些濃縮鈾。[1][2][3]第二次世界大戰後,鈾的濃縮不再使用電磁分離法,而是採用一種更為複雜、高效的氣態擴散法。 雖然二戰結束時,多數曼哈頓計劃期間使用過的電磁型同位素分離器被拆毀,但有一些仍得以保存下來,用於生產天然元素的高純度同位素濃縮樣本以及用於軍事、科學和醫療。
電磁型同位素分離器是一種扇形質譜儀,可以將樣本電離,得到的離子經過電場加速、磁場偏移方向,最終碰撞金屬板,並產生強度可衡量的電流。 由於不同同位素的離子, 電荷相同但質量不同,較重的同位素在磁場方向偏移較小,就導致不同質量的粒子束分別打擊在金屬板的不同位置。同位素的質量可根據磁場強度及同位素電荷計算得出。第二次世界大戰期間,這一原則被運用於研發電磁型同位素分離器,以通過鈾的不同同位素之間細微的質量差來大量提煉高純度的鈾-235。