Ressonància del ciclotró iònic
La ressonància del ciclotró iònic és un fenomen relacionat amb el moviment dels ions en un camp magnètic. S'utilitza per accelerar ions en un ciclotró i per mesurar les masses d'un analit ionitzat en espectrometria de masses, especialment amb espectròmetres de massa de ressonància de ciclotró d'ions de transformació de Fourier. També es pot utilitzar per seguir la cinètica de les reaccions químiques en una mescla de gasos diluïts, sempre que incloguin espècies carregades.
Definició de la freqüència de ressonància
modificaUn ió en un camp magnètic estàtic i uniforme es mourà en cercle a causa de la força de Lorentz. La freqüència angular d'aquest moviment de ciclotró per a una intensitat de camp magnètic determinada B ve donada per
on z és el nombre de càrregues positives o negatives de l'ió, e és la càrrega elemental i m és la massa de l'ió.[Nota 1] Per tant, un senyal d'excitació elèctrica amb una freqüència f ressonarà amb ions que tinguin una relació massa-càrrega m/z donada per
El moviment circular es pot superposar amb un moviment axial uniforme, que resulta en una hèlix, o amb un moviment uniforme perpendicular al camp (per exemple, en presència d'un camp elèctric o gravitatori) que resulta en una cicloide.
Escalfament per ressonància de ciclotró iònic
modificaL'escalfament per ressonància de ciclotró iònic (cyclotron resonance heating, ICRH) és una tècnica en què s'utilitzen ones electromagnètiques amb freqüències corresponents a la freqüència del ciclotró iònic per escalfar un plasma.[1] Els ions del plasma absorbeixen la radiació electromagnètica i com a conseqüència d'això augmenten l'energia cinètica. Aquesta tècnica s'utilitza habitualment en l'escalfament de plasmes al tokamak.[2][3][4][5]
En el vent solar
modificaEl 8 de març de 2013, la NASA va publicar un article segons el qual les ones del ciclotró iònic van ser identificades per la seva sonda solar anomenada WIND com la principal causa de l'escalfament del vent solar quan surt de la superfície del Sol. Abans d'aquest descobriment, no estava clar per què les partícules del vent solar s'escalfarien en lloc de refredar-se quan s'allunyaven de la superfície del Sol.[6]
Notes
modifica- ↑ En unitats SI, la càrrega elemental e té el valor de 1,602×10−19 C, la massa de l'ió m es dona sovint en unitat de massa atòmica unificada o dalton: 1 u = 1 Da ≈ 1,660539040(20) × 10−27 kg, el camp magnètic B es mesura en tesles, i la freqüència angular ω es mesura en radians per segon.
Referències
modifica- ↑ «ICRH» (en anglès).
- ↑ Start et al., Cottrell, p. 4681-4684.
- ↑ Bécoulet et al., Ghendrih, p. 2619-2632.
- ↑ Reinke et al., Bader, p. 045004.
- ↑ Van Easter et al., Wauters, p. 106051.
- ↑ «Solar Wind Energy Source Discovered» (en anglèsv). NASA Science. Arxivat de l'original el 2013-03-11. [Consulta: 1r juliol 2023].
Bibliografia
modifica- Bécoulet, M.; Colas, L.; Pécoul, S.; Gunn, J.; Ghendrih, Ph. «Edge plasma density convection during ion cyclotron resonance heating on Tore Supra» (en anglès). Physics of Plasmas, 9(6), 2002. Bibcode: 2002PhPl....9.2619B. DOI: 10.1063/1.1472501. ISSN: 1070-664X.
- Reinke, M. L.; Hutchinson, I. H.; Rice, J. E.; Howard, N. T.; Bader, A. «Poloidal variation of high- Z impurity density due to hydrogen minority ion cyclotron resonance heating on Alcator C-Mod» (en anglès). Plasma Physics and Controlled Fusion, 54(4), 2012. Bibcode: 2012PPCF...54d5004R. DOI: 10.1088/0741-3335/54/4/045004. ISSN: 0741-3335.
- Start, D. F. H.; Jacquinot, J.; Bergeaud, V.; Bhatnagar, V. P.; Cottrell, G. A. «D-T Fusion with Ion Cyclotron Resonance Heating in the JET Tokamak» (en anglès). Physical Review Letters, 80(21), 1998. Bibcode: 1998PhRvL..80.4681S. DOI: 10.1103/PhysRevLett.80.4681.
- Van Eester, D.; Lerche, E.; Ragona, R.; Messiaen, A.; Wauters, T. «Ion cyclotron resonance heating scenarios for DEMO» (en anglès). Nuclear Fusion, 59(10), 2019. Bibcode: 2019NucFu..59j6051V. DOI: 10.1088/1741-4326/ab318b. ISSN: 0029-5515.