在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图,一粒子源于A处不断释放质量为m,带电量为
的离子,其初速度视为零,经电压为U的加速电场加速后,沿图中半径为
的圆弧形虚线通过
圆弧形静电分析器(静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场)后,从P点沿直径PQ方向进入半径为
的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转,离子最后垂直打在平行PQ放置且与PQ等高的硅片上,硅片到PQ的距离为
, 不计离子重力。求:
(1)静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E;
(2)磁感应强度大小B;
(3)若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节,离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动,要让从P点沿直径PQ方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上,求加速电压的变化范围。(结果用U表示)