Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с жертвоприношением или омовением .
Абляция возле электрода в лампе-вспышке . Электрическая дуга высокой энергии медленно разъедает стекло, оставляя матовый вид.

Абляция - это удаление или разрушение материала с объекта путем испарения , скалывания или других эрозионных процессов. Примеры абляционных материалов описаны ниже и включают материал космического корабля для подъема и входа в атмосферу , лед и снег в гляциологии , биологические ткани в медицине и материалы пассивной противопожарной защиты .

Искусственный интеллект [ править ]

Дополнительная информация: Абляция (искусственный интеллект)

В искусственном интеллекте (ИИ), особенно в машинном обучении , абляция - это удаление компонента системы ИИ. [1] Термин по аналогии с биологией: удаление компонентов организма.

Биология [ править ]

Дополнительная информация: Конститутивная абляция

Биологическая абляция - это удаление биологической структуры или функциональности.

Генетическая абляция - это еще один термин, обозначающий молчание генов , при котором экспрессия генов отменяется посредством изменения или удаления информации о генетической последовательности . При абляции клеток отдельные клетки в популяции или культуре разрушаются или удаляются. Оба могут использоваться в качестве экспериментальных инструментов, например, в экспериментах с потерей функции . [2]

Электроабляция [ править ]

Электроабляция - это процесс удаления материала с металлической детали для уменьшения шероховатости поверхности .

Электроабляция разрушает высокорезистивные оксидные поверхности, такие как поверхности титана и других экзотических металлов и сплавов, без плавления нижележащего неокисленного металла или сплава. Это позволяет очень быстро отделывать поверхность

Этот процесс обеспечивает чистовую обработку поверхности широкого спектра экзотических и широко используемых металлов и сплавов, включая: титан, нержавеющую сталь, ниобий, хром-кобальт, инконель , алюминий и ряд широко доступных сталей и сплавов.

Электроабляция очень эффективна для достижения высокого уровня отделки поверхностей отверстий, впадин, а также скрытых или внутренних поверхностей металлических заготовок (деталей).

Этот процесс особенно применим к компонентам, произведенным в процессе аддитивного производства, таким как металлы, напечатанные на 3D-принтере. Эти компоненты, как правило, производятся с уровнем шероховатости значительно выше 5–20 микрон. Электроабляция может использоваться для быстрого уменьшения шероховатости поверхности до менее 0,8 микрон, что позволяет использовать постобработку для обработки поверхности в серийном производстве.

Гляциология [ править ]

Дополнительная информация: Зона абляции

В гляциологии и метеорологии абляция - противоположность накопления - относится ко всем процессам, которые удаляют снег, лед или воду с ледника или снежного поля. [3] [ необходима страница ] Абляция относится к таянию снега или льда, стекающего с ледника, испарению , сублимации , отелу или эрозионному удалению снега ветром. Температура воздуха обычно является основным фактором контроля абляции, а осадки - второстепенным контролем. В умеренном климате во время сезона абляции скорость абляции обычно составляет около 2 мм / ч. [4]Там , где солнечное излучение является доминирующей причиной снежной абляции (например, если температура воздуха низкая при ясном небе), характерная для абляции текстура , таких как suncups и Penitentes может развиваться на поверхности снега. [5]

Абляция может относиться либо к процессам удаления льда и снега, либо к количеству удаленного льда и снега.

Было также показано, что покрытые обломками ледники сильно влияют на процесс абляции. На вершине ледников может находиться тонкий слой обломков, который усиливает процесс абляции подо льдом. Покрытые обломками части ледника, подвергающегося абляции, разделены на три категории, включая ледяные скалы, пруды и обломки. Эти три раздела позволяют ученым измерить тепло, усваиваемое покрытой мусором площадью, и рассчитываются. Расчеты зависят от площади и чистого количества поглощенного тепла по отношению ко всем зонам, покрытым мусором. Эти типы расчетов выполняются для различных ледников, чтобы понять и проанализировать будущие закономерности таяния. [6]

Морена (ледниковый мусор) перемещается естественными процессами, которые позволяют материалам на теле ледника двигаться вниз по склону. Следует отметить, что если уклон ледника слишком высок, обломки продолжат движение по леднику в другое место. Размеры и расположение ледников различаются по всему миру, поэтому в зависимости от климата и физической географии разновидности обломков могут различаться. Размер и величина обломков зависят от площади ледника и могут варьироваться от осколков размером с пыль до блоков размером с дом. [7]

Было проведено множество экспериментов, чтобы продемонстрировать влияние обломков на поверхность ледников. Йошиюки Фуджи, профессор Национального института полярных исследований, разработал эксперимент, который показал, что скорость абляции увеличивается под тонким слоем обломков и замедляется под толстым слоем по сравнению с естественной снежной поверхностью. [8] Эта наука имеет большое значение из-за важности долгосрочной доступности водных ресурсов и оценки реакции ледников на изменение климата . [9] Доступность природных ресурсов - главный двигатель исследований, проводимых в отношении процесса абляции и общего изучения ледников.

Лазерная абляция [ править ]

Основная статья: лазерная абляция
Nd: YAG - лазер сверлит отверстие через блок нитрила . Интенсивный всплеск инфракрасного излучения разрушает сильно поглощающую резину, вызывая выброс плазмы .

На лазерную абляцию сильно влияет природа материала и его способность поглощать энергию, поэтому длина волны абляционного лазера должна иметь минимальную глубину поглощения. Хотя эти лазеры могут усреднять малую мощность, они могут обеспечивать максимальную интенсивность и флюенс, определяемые:

в то время как пиковая мощность

Поверхностная абляция роговицы при некоторых типах рефракционной хирургии глаза в настоящее время является обычным явлением с использованием эксимерной лазерной системы ( LASIK и LASEK ). Поскольку роговица не растет, лазер используется для изменения преломляющих свойств роговицы для исправления ошибок рефракции , таких как астигматизм , миопия и дальнозоркость . Лазерная абляция также используется для удаления части стенки матки у женщин с менструациями и проблемами аденомиоза в процессе, называемом аблацией эндометрия .

Недавно исследователи продемонстрировали успешную технику удаления подповерхностных опухолей с минимальным термическим повреждением окружающей здоровой ткани с помощью сфокусированного лазерного луча от источника диодного лазера с ультракороткими импульсами. [10]

Покрытия морской поверхности [ править ]

Необрастающие краски и другие родственные покрытия обычно используются для предотвращения скопления микроорганизмов и других животных, таких как ракушки для нижней поверхности корпуса прогулочных, коммерческих и военных морских судов. Для этой цели часто используются абляционные краски, чтобы предотвратить разбавление или дезактивацию противообрастающего агента. Со временем краска медленно разлагается в воде, оставляя на поверхности свежие необрастающие составы. Разработка противообрастающих агентов и скорость абляции могут обеспечить долгосрочную защиту от пагубных последствий биообрастания.

Медицина [ править ]

В медицине абляция - это то же самое, что удаление части биологической ткани , обычно хирургическим путем . Поверхностная абляция кожи ( дермабразия , также называемая шлифовкой, поскольку она вызывает регенерацию ) может выполняться химическими веществами (химиоабляция), лазером ( лазерная абляция ), замораживанием ( криоабляция ) или электричеством ( фульгурация ). Его цель - удалить пятна на коже, постаревшую кожу , морщины , тем самым омолаживая ее. Поверхностная абляция также используется в отоларингологии для нескольких видов хирургических вмешательств, например, при храпе.. Абляционная терапия с использованием радиочастотных волн на сердце используется для лечения различных сердечных аритмий, таких как суправентрикулярная тахикардия , синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта (WPW), желудочковая тахикардия и, в последнее время, для лечения фибрилляции предсердий . Этот термин часто используется в контексте лазерной абляции , процесса, при котором лазер растворяет молекулярные связи материала . Чтобы лазер удалял ткани, плотность мощности или флюенс должны быть высокими, в противном случае происходит термокоагуляция, которая представляет собой просто тепловое испарение тканей.

Ротоабляция - это тип очищения артерий, который заключается во введении крошечного сверла с ромбовидным наконечником в пораженную артерию для удаления жировых отложений или налета. Процедура применяется при лечении ишемической болезни сердца для восстановления кровотока.

Радиочастотная абляция (РЧА) - это метод удаления аберрантной ткани внутри тела с помощью минимально инвазивных процедур.

Микроволновая абляция (MWA) похожа на RFA, но использует более высокие частоты электромагнитного излучения.

Абляция с помощью высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (HIFU) удаляет ткань изнутри тела неинвазивно.

Абляция костного мозга - это процесс, при котором клетки костного мозга человека удаляются при подготовке к трансплантации костного мозга . Это выполняется с помощью высокоинтенсивной химиотерапии и облучения всего тела . По сути, это не имеет ничего общего с методами испарения, описанными в оставшейся части этой статьи.

Абляция ткани головного мозга используется для лечения некоторых неврологических расстройств , особенно болезни Паркинсона , а иногда и психических расстройств .

Недавно некоторые исследователи сообщили об успешных результатах генетической абляции. В частности, генетическая абляция потенциально является гораздо более эффективным методом удаления нежелательных клеток, таких как опухолевые клетки, потому что может быть создано большое количество животных, у которых отсутствуют определенные клетки. Генетически удаленные линии можно поддерживать в течение длительного периода времени и делиться ими с исследовательским сообществом. Исследователи из Колумбийского университета сообщают о комбинированных реконструированных каспазах C. elegans и человека, которые сохраняют высокую степень целевой специфичности. Описанные методы генетической абляции могут оказаться полезными в борьбе с раком. [11]

Пассивная противопожарная защита [ править ]

Противопожарные и противопожарные продукты могут иметь абляционный характер. Это может означать эндотермические материалы или просто материалы, которые являются жертвоприношениями и со временем «расходуются» под воздействием огня , такие как силиконовые противопожарные продукты. При длительном воздействии огня или тепла эти продукты обугливаются, рассыпаются и исчезают. Идея состоит в том, чтобы поместить достаточно этого материала на путь огня, чтобы можно было поддерживать уровень огнестойкости , как продемонстрировано в испытании на огнестойкость . Абляционные материалы обычно имеют большую концентрацию органического вещества [ необходима цитата ]огнем превращается в пепел. В случае силикона органический каучук окружает очень мелкодисперсную кремнеземную пыль (до 380 м² общей площади поверхности всех частиц пыли на грамм этой пыли [ необходима цитата ] ). Когда органический каучук подвергается воздействию огня, он сгорает до золы и оставляет после себя кремнеземную пыль, с которой был создан продукт.

Абляция протопланетного диска [ править ]

Протопланетные диски - это вращающиеся околозвездные диски из плотного газа и пыли, окружающие молодые, новообразованные звезды. Вскоре после звездообразования звезды часто имеют остатки окружающего материала, который все еще гравитационно привязан к ним, образуя примитивные диски, которые вращаются вокруг экватора звезды - не так уж сильно отличается от колец Сатурна . Это происходит потому, что уменьшение радиуса протозвездного материала во время формирования увеличивает угловой момент., что означает, что этот оставшийся материал попадает в сплющенный околозвездный диск вокруг звезды. Этот околозвездный диск может со временем превратиться в так называемый протопланетный диск: диск из газа, пыли, льда и других материалов, из которых могут формироваться планетные системы . В этих дисках вращающееся вещество начинает срастаться в более холодной средней плоскости диска из-за слипшихся частиц пыли и льда. Эти небольшие наслоения разрастаются от гальки до скал , затем появляются планеты-младенцы, называемые планетезимали , затем протопланеты и, в конечном итоге, целые планеты . [12]

Поскольку считается, что массивные звезды могут играть роль в активном инициировании звездообразования (путем внесения гравитационной нестабильности среди других факторов) [13], вполне вероятно, что молодые, меньшие звезды с дисками могут жить относительно близко к более старым, более массивным звездам . Это уже было подтверждено наблюдениями в некоторых кластерах , например, в кластере Trapezium . [14] Поскольку массивные звезды имеют тенденцию коллапсировать через сверхновые в конце своей жизни, в настоящее время исследуется роль ударной волны такого взрыва и образовавшегося остатка сверхновой.(SNR), будет воспроизводиться, если это произойдет на линии огня протопланетного диска. Согласно компьютерно смоделированным симуляциям, SNR, ударяющий о протопланетный диск, приведет к значительной абляции диска, и эта абляция приведет к удалению значительного количества протопланетного материала с диска - но не обязательно полностью разрушит диск. [15] Это важный момент, потому что диск, который выживает при таком взаимодействии с достаточным количеством материала, оставшегося для формирования планетной системы, может унаследовать измененный химический состав диска от SNR, что может повлиять на планетные системы, которые формируются позже.

Космический полет [ править ]

Основная статья: вход в атмосферу § Аблатив

В конструкции космических аппаратов абляция используется как для охлаждения, так и для защиты механических частей и / или полезной нагрузки, которые в противном случае были бы повреждены чрезвычайно высокими температурами. Двумя основными приложениями являются тепловые экраны для космических аппаратов, входящих в атмосферу планеты из космоса, и охлаждение сопел ракетных двигателей . Примеры включают командный модуль Apollo, который защищал астронавтов от тепла при входе в атмосферу, и ракетный двигатель второй ступени Kestrel, предназначенный исключительно для использования в условиях космического вакуума, поскольку тепловая конвекция невозможна.

В основном абляционный материал сконструирован таким образом, что вместо передачи тепла структуре космического корабля только внешняя поверхность материала несет большую часть теплового эффекта. Внешняя поверхность обугливается и выгорает - но довольно медленно, лишь постепенно обнажая новый свежий защитный материал под ней. Тепло уносится от космического корабля газами, образующимися в процессе абляции, и никогда не проникает в поверхностный материал, поэтому металлические и другие чувствительные конструкции, которые они защищают, остаются при безопасной температуре. По мере того как поверхность горит и рассеивается в космосе, оставшийся твердый материал продолжает изолировать корабль от продолжающегося тепла и перегретых газов. Толщина абляционного слоя рассчитана таким образом, чтобы его было достаточно, чтобы выдержать тепло, с которым он столкнется при выполнении своей миссии.

Существует целая ветвь космических исследований, включающая поиск новых огнезащитных материалов для достижения наилучших абляционных характеристик; эта функция имеет решающее значение для защиты пассажиров и полезной нагрузки космического корабля от чрезмерной тепловой нагрузки. [16] Одна и та же технология используется в некоторых приложениях пассивной противопожарной защиты , в некоторых случаях одними и теми же поставщиками, которые предлагают разные версии этих огнезащитных продуктов, некоторые для аэрокосмической промышленности, а некоторые для защиты конструкций от огня .

См. Также [ править ]

  • Электрическая дуга вспышки ожоги
  • Абляционная броня

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ньюэлл, Аллен (1975). Д. Радж Редди (ред.). Учебник по системам понимания речи . В распознавании речи: Приглашенные доклады, представленные на симпозиуме IEEE 1974 г. Нью-Йорк: Академ. п. 43 .
  2. ^ Определение клеточной абляции , Change Bioscience.
  3. ^ Патерсон, WSB 1999. Физика ледников . Тарритаун, штат Нью-Йорк, Пергамон.
  4. ^ « Глоссарий метеорологии » . Архивировано из оригинала на 2011-09-17 . Проверено 5 июля 2010 .
  5. ^ Беттертона, MD (2001-04-26). «Теория структурообразования снежников на основе penitentes, suncups и конусов грязи». Physical Review E . Американское физическое общество (APS). 63 (5): 056129. arXiv : Physics / 0007099 . DOI : 10.1103 / physreve.63.056129 . ISSN 1063-651X . PMID 11414983 .  
  6. ^ Сакаи, Акико и др. «Роль надледниковых водоемов в процессе абляции покрытого мусором ледника в Гималаях Непала». ПУБЛИКАЦИЯ IAHS (2000): 119-132.
  7. ^ Пол, Франк; Хуггель, Кристиан; Кэаб, Андреас (2004). «Объединение данных спутниковых мультиспектральных изображений и цифровой модели рельефа для картирования ледников, покрытых обломками». Дистанционное зондирование окружающей среды . Elsevier BV. 89 (4): 510–518. DOI : 10.1016 / j.rse.2003.11.007 . ISSN 0034-4257 . 
  8. ↑ Fujii, Yoshiyuki (1977). «Полевой эксперимент по абляции ледников под слоем обломков» . Журнал Японского общества снега и льда . Японское общество снега и льда. 39 (специальный): 20–21. DOI : 10,5331 / seppyo.39.special_20 . ISSN 0373-1006 . 
  9. ^ Каястха, Риджан Бхакта и др. «Практический прогноз таяния льда под разной толщиной обломочного покрова на леднике Кхумбу, Непал, с использованием положительного коэффициента градусо-сутки». ПУБЛИКАЦИЯ IAHS 7182 (2000).
  10. ^ Юсеф Саджади, Амир; Митра, Кунал; Грейс, Майкл (2011). «Абляция подповерхностных опухолей ультракоротким импульсным лазером». Оптика и лазеры в технике . Elsevier BV. 49 (3): 451–456. DOI : 10.1016 / j.optlaseng.2010.11.020 . ISSN 0143-8166 . 
  11. ^ Chelur, Dattananda S .; Чалфи, Мартин (февраль 2007 г.). «Целенаправленное уничтожение клеток восстановленными каспазами» . Труды Национальной академии наук . 104 (7): 2283–8. Bibcode : 2007PNAS..104.2283C . DOI : 10.1073 / pnas.0610877104 . PMC 1892955 . PMID 17283333 . Проверено 8 марта 2007 .  
  12. ↑ Шиэн, Патрик (октябрь 2020 г.). «Раннее начало формирования планет наблюдается в зарождающейся звездной системе» . Природа . 586 (7828): 205–206. DOI : 10.1038 / d41586-020-02748-ш . PMID 33029003 . 
  13. ^ Ли, Сюй-Тай; Чен, WP (10 марта 2007 г.). "Вызванное звездообразование массивными звездами" . Астрофизический журнал . 657 (2): 884. DOI : 10,1086 / 510893 . ISSN 0004-637X . S2CID 18844691 .  
  14. ^ МакКогриан, Марк Дж .; О'делл, К. Роберт (май 1996 г.). "Прямое изображение околозвездных дисков в туманности Ориона" . Астрономический журнал . 111 : 1977. Bibcode : 1996AJ .... 111.1977M . DOI : 10.1086 / 117934 .
  15. ^ Закрыть, JL; Питтард, Дж. М. (июль 2017 г.). «Гидродинамическая абляция протопланетных дисков через сверхновые» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 469 (1): 1117–1130. arXiv : 1704.06308 . DOI : 10.1093 / MNRAS / stx897 . ISSN 0035-8711 . S2CID 119262203 .  
  16. ^ Паркер, Джон и С. Майкл Хоган, "Методы оценки абляционных материалов в аэродинамической трубе", Исследовательский центр Эймса НАСА, техническая публикация, август 1965 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Химический пилинг . Американское общество дерматологической хирургии.
  • Лазерная хирургия глаза . Информация Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
  • Физика лазерной абляции