Por lo general, cuando se realizan estudios con partículas cargadas, los científicos necesitan estudiar partículas cuyas velocidades sean bien definidas. La forma en que ellos recurren a tal estudio es construyendo un filtro de iones, que en realidad tiene la función de bloquear partículas cuyas velocidades sean diferentes de las velocidades determinadas por ellos.
Para ello, los científicos construyen un filtro de forma cilíndrica, poseyendo pequeños orificios en sus bases, y dos electrodos que tienen la función de producir un campo eléctrico constante en su interior. Todo ese conjunto es colocado en un campo magnético B, cuya dirección es perpendicular al campo eléctrico. E, como podemos apreciar en la figura superior. El filtro separa la región donde son producidos los iones de la región donde se quiere estudiar los iones.
De acuerdo con la figura, podemos ver que sólo los iones que entran con la velocidad correcta pueden pasar a través del segundo orificio. Los otros iones son desviados de su trayectoria y chocan con las paredes del cilindro.
El ion que entra con velocidad v queda sujeto a una fuerza total dada por la suma vectorial de las fuerzas eléctricas y magnéticas. En ese tipo de filtro, las fuerzas, tanto la magnética como la eléctrica, tienen la misma dirección, pero poseen sentidos contrarios. Cuando esas dos fuerzas poseen el mismo valor, es decir, poseen el mismo módulo, la fuerza total pasa a ser cero. Eso sucede cuando tenemos:
qE = qvB
Sólo iones con velocidad v = E/B pasarán por el cilindro sin sufrir ninguna fuerza, saliendo por el orificio de salida. Todos los iones que tuvieron velocidades diferentes quedarán sujetos a una fuerza total diferente de cero y serán desviados de la trayectoria inicial, errando el orificio de salida. Controlando el campo eléctrico E dentro del filtro, es posible seleccionar la velocidad de los iones que pueden pasar por él.
