Geschwindigkeitsfilter

Ein Geschwindigkeitsfilter, auf Grund seines Entwicklers Wilhelm Wien auch als Wienfilter bekannt, dient zur Bestimmung beziehungsweise Präparation der Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens. Dabei wird das Teilchen durch einen Plattenkondensator geschickt, der selbst vollständig innerhalb eines homogenen Magnetfelds liegt. Alle gerichteten Parameter dieser Anordnung (das vom Kondensator erzeugte homogene elektrische Feld, das homogene Magnetfeld und die Bahn des geladenen Teilchens) müssen dabei paarweise senkrecht aufeinander stehen.

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  Durch die Kombination von elektrostatischer und Lorentzkraft bleiben nur die Teilchen einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer geradlinigen Bahn durch den Filter, alle anderen Teilchen werden abgelenkt und lassen sich durch eine Blende am Ausgang abfangen.

Es gilt als Bedingung für nicht abgelenkte Teilchen:

B : magnetische Flussdichte, E : Elektrische Feldstärke, q : Ladung, v : Geschwindigkeit,

Für die Bewegung im Feld gilt die Lorentzkraft:

Soll das Teilchen unabgelenkt durch den Filter gelangen, muss gelten.

Stehen Geschwindigkeit, elektrisches und Magnetfeld jeweils senkrecht zueinander, gilt:

Um Teilchen einer bestimmten Geschwindigkeit herauszufiltern, müssen also entsprechend das magnetische und das elektrische Feld angepasst werden. Masse und Ladung der Teilchen spielen keine Rolle, wie aus den Formeln ersichtlich.

Geschwindigkeitsfilter werden sehr häufig in Teilchenbeschleunigern eingesetzt, zusammen mit anderen elektrostatischen und magnetischen Filtern bilden sie ein oft recht komplexes System zur Auswahl von Teilchen bestimmter Masse, Ladung und Geschwindigkeit.