L'utilisation d'un filtre de Wien est un moyen facile de sélectionner des particules chargées à une vitesse spécifique.
Configuration:
Le sélecteur de vitesse est un dispositif constitué par des champs électriques et magnétiques perpendiculaires. Un condensateur à plaques produisant un champ électrique, est placé dans un champ magnétique. Au bout de la plaque de condensateur se trouve une ouverture qui laisse passer les particules se trouvant au milieu du condensateur.
Le faisceau de particules entre dans le filtre de vitesse de telle sorte que la direction du mouvement des particules, le champ électrique et le champ magnétique sont deux à deux perpendiculaires..
Fonction:
En entrant dans le filtre de Wien les champ électrique et magnétique engendrent deux forces différentes (poids négligé).
Le champ E engendre une force électrique (Force de Coulomb) $F_{el}$:$$F_{el}=q\cdot E$$
Le mouvement de charge dans un champ magnétique engendre une force de Lorentz:$$F_{\rm{Lorentz}}=q\cdot v\cdot B$$
Seules les particules dans lesquelles la force électrique$F_{el}$ et la force de Lorentz $F_{\rm{Lorentz}}$ sont égales et de sens contraire, ne sont pas déviées dans le filtre. Pour ces particules on a:$$F_{el}=F_{\rm{Lorentz}}\qquad bzw.\qquad q\cdot E=q\cdot v\cdot B$$
La résolution de $v$ fournit la vitesse,les particules devant passer le filtre de Wien:
$$v_{\text{passage}}=\frac{E}{B}$$
Si les particules ont une vitesse $v_0 < v_{\text{passage}}$ la force $F_{el}$ est plus grande que$F_{\rm{Lorentz}}$.
Si les particules ont une vitesse $v_0 > v_{\text{passage}}$ la force de Lorentz $F_{\rm{Lorentz}}$ est plus grande que $F_{el}$.
Limites:
Ni la masse des particules, ni leur charge des sont importantes pour ce filtre de vitesse. Toutes les particules à vitesse $v_{\text{passage}}$ passent le filtre de Wien quelque soit leur masse et leur charge.
Aussi toutes les particules non chargées passent le filtre, quelque soit leur vitesse.
Champ B
$$F_{el}=q\cdot E$$
Le mouvement de charge dans un champ magnétique engendre une force de Lorentz:$$F_{\rm{Lorentz}}=q\cdot v\cdot B$$
Seules les particules dans lesquelles la force électrique$F_{el}$ et la force de Lorentz $F_{\rm{Lorentz}}$ sont égales et de sens contraire, ne sont pas déviées dans le filtre. Pour ces particules on a:$$F_{el}=F_{\rm{Lorentz}}\qquad bzw.\qquad q\cdot E=q\cdot v\cdot B$$
La résolution de $v$ fournit la vitesse,les particules devant passer le filtre de Wien:
$$v_{\text{passage}}=\frac{E}{B}$$
Si les particules ont une vitesse $v_0 < v_{\text{passage}}$ la force $F_{el}$ est plus grande que$F_{\rm{Lorentz}}$.