Q-машина

Q -машина — это устройство, которое используется в экспериментальной физике плазмы . Название Q-машина происходит от первоначального намерения создать неподвижную плазму, свободную от флуктуаций, которые присутствуют в плазме, созданной в электрических разрядах. Q-машина была впервые описана в публикации Райнна и Д'Анджело. [1]

Плазма Q-машины создается на пластине, нагретой примерно до 2000 К и поэтому называемой горячей пластиной. Электроны испускаются горячей пластиной посредством термоэлектронной эмиссии, а ионы создаются посредством контактной ионизации атомов щелочных металлов с низким потенциалом ионизации. Горячая пластина изготовлена ​​из металла, который имеет большую работу выхода и может выдерживать высокие температуры, например, вольфрама или рения. Щелочной металл кипятят в печи, которая предназначена для направления пучка паров щелочного металла на горячую пластину. Высокое значение работы выхода горячей пластины и низкий потенциал ионизации металла обеспечивают низкий потенциальный барьер для электрона в щелочном металле, что делает процесс ионизации более эффективным. Иногда вместо щелочного металла используют барий из-за его превосходных спектроскопических свойств. Дробная ионизация плазмы Q-машины может приближаться к единице, что может быть на порядки больше, чем предсказывает уравнение ионизации Саха .

Температура плазмы Q-машины близка к температуре горячей пластины, а температуры ионов и электронов схожи. Хотя эта температура (около 2000 К) высока по сравнению с комнатной температурой, она намного ниже, чем температуры электронов, которые обычно встречаются в плазме разряда. Низкая температура позволяет создать плазменный столб, имеющий в поперечнике несколько радиусов ионного гироскопа. Поскольку щелочные металлы являются твердыми веществами при комнатной температуре, они будут прилипать к стенкам машины при ударе, и поэтому нейтральное давление можно поддерживать настолько низким, что для всех практических целей плазма будет полностью ионизирована.

Исследования плазмы, которые были выполнены с использованием Q-машин, включают в себя ионные циклотронные волны, возбуждаемые током, [2] волны Кельвина-Гельмгольца [3] и электронные фазовые дыры в пространстве. [4]

Сегодня Q-машины можно найти в Университете Западной Вирджинии и Университете Айовы в США, в Университете Тохоку в Сендае в Японии и в Университете Инсбрука в Австрии.

Ссылки

  1. ^ Ринн, Натан; Д'Анджело, Никола (1960). «Устройство для генерации низкотемпературной, высокоионизированной цезиевой плазмы». Обзор научных приборов . 31 (12). Издательство AIP: 1326– 1333. Bibcode : 1960RScI...31.1326R. doi : 10.1063/1.1716884. ISSN  0034-6748.
  2. ^ Motley, RW; D'Angelo, N. (1963). "Возбуждение электростатических плазменных колебаний вблизи ионно-циклотронной частоты". Physics of Fluids . 6 (2). AIP Publishing: 296. Bibcode : 1963PhFl....6..296M. doi : 10.1063/1.1706728. ISSN  0031-9171.
  3. ^ D'Angelo, N.; von Goeler, S. (1966). "Исследование неустойчивости Кельвина-Гельмгольца в цезиевой плазме". Physics of Fluids . 9 (2). AIP Publishing: 309. Bibcode : 1966PhFl....9..309D. doi : 10.1063/1.1761674 . ISSN  0031-9171.
  4. ^ Saeki, K.; Michelsen, P.; Pécseli, HL; Rasmussen, J. Juul (1979-02-19). «Формирование и коалесценция одиночных электронных дырок». Physical Review Letters . 42 (8). Американское физическое общество (APS): 501– 504. Bibcode : 1979PhRvL..42..501S. doi : 10.1103/physrevlett.42.501. ISSN  0031-9007.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Q-machine&oldid=1200717722"