Q-машина - Q-machine

Для суперкомпьютера Q machine см. ASCI Q.

А Q-машина это устройство, которое используется в экспериментальных физика плазмы. Название Q-machine происходит от первоначального намерения создать спокойную плазму, свободную от флуктуаций, которые присутствуют в плазме, создаваемой электрическими разрядами. Q-машина была впервые описана в публикации Ринна и Д'Анджело.[1]

Плазма Q-машины создается на пластине, нагретой примерно до 2000 К и, следовательно, называется горячей пластиной. Электроны испускаются горячей пластиной посредством термоэлектронной эмиссии, а ионы создаются посредством контактная ионизация атомов щелочных металлов с низким потенциалом ионизации. Конфорка изготовлена ​​из металла, имеющего большой рабочая функция и может выдерживать высокие температуры, например вольфрам или рений. Щелочной металл кипятят в печи, которая предназначена для направления пучка паров щелочного металла на горячую плиту. Высокое значение работы выхода горячей пластины и низкий потенциал ионизации металла позволяют электрону в щелочном металле преодолевать низкий потенциальный барьер, тем самым делая процесс ионизации более эффективным. Иногда барий используется вместо щелочного металла из-за его прекрасных 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 аналогичны. Хотя эта температура (около 2000 K) высока по сравнению с комнатной температурой, она намного ниже температуры электронов, которые обычно наблюдаются в плазме разряда. Низкая температура позволяет создать плазменный столб поперечником в несколько радиусов ионного гироскопа. Поскольку щелочные металлы являются твердыми веществами при комнатной температуре, они будут прилипать к стенкам устройства при ударе, и поэтому нейтральное давление можно поддерживать на таком низком уровне, что для всех практических целей плазма полностью ионизируется.

Плазменные исследования, проведенные с помощью Q-машины, включают в себя ионно-циклотронные волны, управляемые током,[2] Волны Кельвина-Гельмгольца,[3] и дырки в электронном фазовом пространстве.[4]

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ринн, Натан; Д'Анджело, Никола (1960). «Устройство для создания низкотемпературной высокоионизированной цезиевой плазмы». Обзор научных инструментов. Издательство AIP. 31 (12): 1326–1333. Дои:10.1063/1.1716884. ISSN  0034-6748.
  2. ^ Motley, R.W .; Д'Анджело, Н. (1963). «Возбуждение электростатических колебаний плазмы вблизи ионной циклотронной частоты». Физика жидкостей. Издательство AIP. 6 (2): 296. Дои:10.1063/1.1706728. ISSN  0031-9171.
  3. ^ D'Angelo, N .; фон Гёлер, С. (1966). «Исследование неустойчивости Кельвина-Гельмгольца в цезиевой плазме». Физика жидкостей. Издательство AIP. 9 (2): 309. Дои:10.1063/1.1761674. ISSN  0031-9171.
  4. ^ Saeki, K .; Michelsen, P .; Pécseli, H.L .; Расмуссен, Дж. Юул (19 февраля 1979 г.). «Образование и слияние одиночных электронных дырок». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 42 (8): 501–504. Дои:10.1103 / Physrevlett.42.501. ISSN  0031-9007.