电磁型同位素分离器（英文：Calutron） 是一种同位素质谱仪，其最初的设计和使用是为了分离铀的同位素， 由美国物理学家欧内斯特·劳伦斯在曼哈顿计划期间根据他早前发明的回旋加速器研发而成。该仪器的英文名字“Calutron”来源于加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）以及回旋加速器（Cyclotron），以纪念它的发明地也就是劳伦斯所在的加州大学伯克利分校。
研究制造
尽管以上实践证明同位素分离可行，但还需大量工作才能做出可投入使用的同位素分离器样机。欧内斯特·劳伦斯聚集了一些物理学家来解决问题，他们分别是戴维·玻姆、愛德華·康登、唐纳德·库克西、西奥多·福雷斯特、歐文·朗繆爾、肯尼斯·罗斯·麦肯齐、弗兰克·奥本海默、罗伯特·奥本海默、罗伯特·帕金斯、伯纳德·彼得斯和约瑟夫·斯莱皮恩。1943年11月，英国参与到曼哈顿计划的团队加入到这些物理学家的研究团队中。英国团队由奧利芬特带领，成员有澳大利亚物理学家、院士哈里·梅西和埃里克·伯霍普，英国物理学家比如琼·柯伦和托马斯·阿利本。
在加州大学伯克利分校，劳伦斯有一个大回旋加速器还在修建中，带有一个184英寸（470 cm）高的磁铁。这个装置被改造成了电磁型同位素分离器，并在1942年5月26日第一次开启。和37英寸的类似，整个分离器在俯瞰角度像个巨大的字母C。操作员坐在C开口的那端，控制温度、调整电极位置、甚至还能在运作过程中通过气闸更换组件。新一代更强大的电磁型同位素分离器没有被用来提炼浓缩铀，而是做有多个离子源的实验。这意味着要有更多的收集器，但也能将产量翻倍。
问题是，离子束互相冲撞会产生一系列称为混杂的振荡。于是在1942年9月，能将冲撞最小化的装置被加了进去，得到了相当好的离子束。罗伯特·奥本海默和斯坦·弗兰克尔发明了磁场垫片，调整磁场均匀度。这些垫片是大约一米宽的铁片，固定在真空仓的顶部和底部。垫片的作用是微幅加大磁场强度来帮助聚焦离子束。1943年，垫片的使用研究一直在进行。电磁型同位素分离器的主要专利有： 分离材料的方法和设备（劳伦斯）、磁场垫片（奥本海默和弗兰克尔）、以及电磁型同位素分离器系统（劳伦斯）。
后来，伯霍普和博姆研究了磁场中放电现象的特征，現稱玻姆扩散。他们研究磁控制下等离子体性质的论文在战后针对核聚变的研究中大有用处。其它技术问题较普通，但同样重要，需要克服。尽管离子束强度很低，但运作几个小时后仍可融化集电极。因此，水冷却系统又被设计安装在集电极和真空仓底部。清理流程的开发可以处理冷凝在真空仓里的”黏糊糊的东西“。一个特别的问题是积垢堵塞狭缝，导致离子束无法聚焦或不能穿过狭缝。
这些化学家不得不想办法用二氧化铀生产大量四氯化铀（UCl
4）（尼尔使用的是溴化铀）。最初，他们使用氢来把三氧化铀（UO
3）变成二氧化铀（UO
2），再和四氯化碳（CCl
4）进行反应，生成四氯化铀。查尔斯·克劳斯提出了一个更好的大规模生产办法，其中需要将氧化铀和四氯化碳在高温高压条件下进行反应，得到的产物是五氯化铀（UCl
5）和光气（COCl
2）。尽管不像气体扩散法需要用的六氟化鈾那样不好控制，但四氯化铀易潮解，因此操作必须在用五氧化二磷（P
4O
10）保持干燥的手套箱中进行。光气是一种致命的毒气，使用时化学家必须戴防毒面具。
电磁分离同位素的研究和开发耗资1960万美金，其中1800万（92%）花在了加州大学伯克利分校的放射实验室。进一步工作由布朗大学、约翰·霍普金斯大学和普渡大学以及田纳西伊士曼公司进行。1943年，工作重点从研究转移到开发、工程、培训工人，目的是操控田纳西州橡树岭克林顿工程师工程的生产设备。到1944年中，放射实验室有将近1200名工作人员。
参见
- 曼哈顿计划
- 回旋加速器
*原子弹
*小男孩原子弹
- 铀
註解
参考文献
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