Plasma-vindu - Plasma window

Den plasma-vindu (som ikke må forveksles med en plasma-skjerm ) er en teknologi som fyller et volum på plass med plasmaet avgrenset av et magnetisk felt . Med dagens teknologi er dette volumet ganske lite, og plasmaet genereres som et flatt plan inne i et sylindrisk rom.

Plasma er en hvilken som helst gass hvis atomer eller molekyler er ionisert , og er en egen fase av materie. Dette oppnås oftest ved å varme opp gassen til ekstremt høye temperaturer, selv om det finnes andre metoder. Plasma blir stadig viskøst ved høyere temperaturer, til det punktet hvor andre materier har problemer med å passere gjennom.

Et plasmavinduets viskositet gjør det mulig å skille gass ved standard atmosfæretrykk fra totalt vakuum , og kan angivelig tåle en trykkdifferanse på opptil ni atmosfærer . Samtidig vil plasmavinduet tillate stråling som lasere og elektronstråler å passere. Denne egenskapen er nøkkelen til plasmavinduets nytte - teknologien til plasmavinduet tillater at stråling som bare kan genereres i et vakuum kan brukes på gjenstander i en atmosfære. Elektronstrålesveising er en viktig applikasjon av plasmavinduer, noe som gjør EBW praktisk utenfor et hardt vakuum.

Historie

Plasma-vinduet ble oppfunnet ved Brookhaven National Laboratory av Ady Hershcovitch og patentert i 1995.

Ytterligere oppfinnelser som bruker dette prinsippet inkluderer plasmaventilen i 1996.

I 2014 ga en gruppe studenter fra University of Leicester ut en studie som beskriver funksjon av romskjermplasma-deflektorskjold.

I 2015, Boeing ble gitt et patent på et kraftfelt system utviklet for å beskytte mot sjokkbølger generert av eksplosjoner. Det er ikke ment å beskytte mot prosjektiler, stråling eller energivåpen som lasere. Feltet fungerer angivelig ved å bruke en kombinasjon av lasere, elektrisitet og mikrobølger for raskt å varme opp luften og skape et felt med (ionisert) overopphetet luftplasma som forstyrrer, eller i det minste demper, sjokkbølgen. Fra mars 2016 er det ikke kjent at det er demonstrert noen arbeidsmodeller.

Michio Kaku foreslår styrkefelt som består av tre lag. Den første er det kraftige plasmavinduet som kan fordampe innkommende gjenstander, blokkere stråling og partikler. Det andre laget vil bestå av tusenvis av laserstråler anordnet i en tett gitterkonfigurasjon for å fordampe gjenstander som klarte å gå gjennom plasmaskjermen, av laserstrålene. Det tredje laget er et usynlig, men stabilt ark av materiale som karbonnanorør , eller grafen som bare er ett atom tykt, og dermed gjennomsiktig, men sterkere enn stål for å blokkere mulig rusk fra ødelagte gjenstander.

Plasma ventil

En relatert teknologi er plasmaventilen, oppfunnet kort tid etter plasmavinduet. En plasmaventil er et lag med gass i skallet på en partikkelakselerator . Ringen til en partikkelakselerator inneholder et vakuum, og vanligvis er et brudd på dette vakuumet katastrofalt. Hvis imidlertid en akselerator utstyrt med plasmaventilteknologi bryter, ioniseres gasslaget i et nanosekund, og skaper en tetning som forhindrer akseleratorens kompresjon. Dette gir teknikere tid til å slå av partikkelstrålen i gasspedalen og sakte komprimere gasspedalen for å unngå skade.

Eiendommer

Plasmavinduets fysiske egenskaper varierer avhengig av applikasjon. Det opprinnelige patentet siterte temperaturer rundt 15.000 K (14.700 ° C; 26.500 ° F).

Den eneste grensen for plasmavinduets størrelse er nåværende energibegrensninger, da generering av vinduet bruker rundt 20 kilowatt per tomme (8 kW / cm) i diameteren til et rundt vindu.

Plasma-vinduet avgir en lys glød, med fargen avhengig av gassen som brukes.

Likhet med "kraftfelt"

I science fiction , som TV- serien Star Trek , brukes ofte en fiktiv teknologi kjent som " kraftfeltet " som en enhet. I noen tilfeller brukes den som en ekstern "dør" til hangarerromfartøy , for å forhindre at skipets indre atmosfære renner ut i verdensrommet . Plasmavinduer kunne teoretisk tjene et slikt formål hvis det var nok energi til å produsere dem. De StarTram forslag planer på bruk av en kraftkrevende MHD vindu i løpet av en multi-meter diameter utskytningsrøret med jevne mellomrom, men kort av gangen, for å hindre for stort tap av vakuum i løpet av det øyeblikk når en mekanisk lukker midlertidig åpnes i forkant av en hypervelocity romfartøy .

Se også

Andre kilder

  • BNL vinner FoU 100-pris for `` Plasma Window ''
  • Ady Hershcovitch. Plasma-vindueteknologi for forplantning av partikkelbjelker og stråling fra vakuum til atmosfære

Bibliografi

  • Ady Hershcovitch (1995). Høytrykksbuer som vakuum-atmosfære grensesnitt og plasmalinser for ikke-vakuum elektronstrålesveisemaskiner , elektronstrålesmelting og modifisering av ikke-vakuumionmateriale, Journal of Applied Physics , 78 (9): 5283-5288

Referanser

Eksterne linker