Ионный циклотронный резонанс - это явление, связанное с движением ионов в магнитном поле . Он используется для ускорения ионов в циклотроне и для измерения масс ионизированного аналита в масс-спектрометрии , особенно с масс-спектрометрами ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье . Его также можно использовать для отслеживания кинетики химических реакций в разбавленной газовой смеси, если в них участвуют заряженные частицы.
Определение резонансной частоты
Ион в постоянном и однородном магнитном поле будет двигаться по кругу под действием силы Лоренца . Угловая частота этого циклотронного движения для заданной напряженности магнитного поля B задается
где z - количество положительных или отрицательных зарядов иона, e - элементарный заряд, а m - масса иона. [1] Сигнал электрического возбуждения, имеющий частоту f , поэтому будет резонировать с ионами, имеющими отношение массы к заряду m / z, определяемое выражением
Круговое движение может быть наложено на равномерное осевое движение, приводящее к спирали , или на равномерное движение, перпендикулярное полю (например, в присутствии электрического или гравитационного поля), приводящее к циклоиде .
Ионный циклотронный резонансный нагрев
Ионный циклотронный резонансный нагрев (или ICRH) - это метод, в котором электромагнитные волны с частотами, соответствующими ионной циклотронной частоте, используются для нагрева плазмы . [2] Ионы в плазме поглощают электромагнитное излучение и, как следствие, увеличивают кинетическую энергию . Этот метод обычно используется при нагревании плазмы токамаков . [3] [4] [5] [6]
В солнечном ветре
8 марта 2013 года НАСА опубликовало статью, согласно которой ионные циклотронные волны были идентифицированы его космическим космическим аппаратом под названием ВЕТЕР как основная причина нагрева солнечного ветра, когда он поднимается с поверхности Солнца. До этого открытия было неясно, почему частицы солнечного ветра нагреваются, а не остывают, когда они уносятся от поверхности Солнца. [7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ В единицах СИ элементарный заряд e имеет значение 1,602 × 10 −19 Кл , масса иона m часто выражается в единой атомной единице массы или дальтоне: 1 u = 1 Да ≈ 1,660539040 (20) × 10 −27 кг, магнитное поле B измеряется в теслах , а угловая частота ω измеряется в радианах в секунду.
- ^ "ICRH" . www.ipp.mpg.de . Проверено 19 июня 2020 .
- ^ Старт, DFH; Жакино, Дж .; Bergeaud, V .; Бхатнагар, вице-президент; Коттрелл, Джорджия; Clement, S .; Эрикссон, LG .; Fasoli, A .; Gondhalekar, A .; Gormezano, C .; Гроссхог, Г. (1998). «DT-синтез с ионно-циклотронным резонансным нагревом в JET Tokamak» . Письма с физическим обзором . 80 (21): 4681–4684. DOI : 10.1103 / PhysRevLett.80.4681 .
- ^ Bécoulet, M .; Colas, L .; Pécoul, S .; Gunn, J .; Ghendrih, Ph .; Bécoulet, A .; Heuraux, S. (2002). «Краевая конвекция плотности плазмы при ионном циклотронном резонансном нагреве на Tore Supra» . Физика плазмы . 9 (6): 2619–2632. DOI : 10.1063 / 1.1472501 . ISSN 1070-664X .
- ^ Рейнке, М.Л .; Хатчинсон, штат Айленд; Райс, Дж. Э .; Говард, NT; Бадер, А; Ведьма, S; Линь, У; Темп, округ Колумбия; Хаббард, А; Хьюз, JW; Подпалы, Ю. (2012). «Полоидальное изменение плотности примесей с высоким Z из-за циклотронного резонансного нагрева неосновных ионов водорода на Alcator C-Mod» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 54 (4): 045004. DOI : 10,1088 / 0741-3335 / 54/4/045004 . hdl : 1721,1 / 84058 . ISSN 0741-3335 .
- ^ Ван Эстер, Д .; Lerche, E .; Ragona, R .; Мессиан, А .; Воутерс, Т. (2019). "Сценарии нагрева ионным циклотронным резонансом для DEMO" . Ядерный синтез . 59 (10): 106051. DOI : 10,1088 / 1741-4326 / ab318b . ЛВП : 10138/324306 . ISSN 0029-5515 .
- ^ «Обнаружен источник энергии солнечного ветра - НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 20 января 2014 .