Plazmové okno - Plasma window

Okno plazma (nezaměňovat s plazmovým štítem ) je technologie, která vyplňuje objem prostoru s plazmou vymezené pomocí magnetického pole . Při současné technologii je tento objem poměrně malý a plazma je generována jako plochá rovina uvnitř válcového prostoru.

Plazma je jakýkoli plyn, jehož atomy nebo molekuly byly ionizovány , a je samostatnou fází hmoty. Toho se nejčastěji dosahuje zahřátím plynu na extrémně vysoké teploty, i když existují i ​​jiné metody. Plazma se stává stále viskóznější při vyšších teplotách až do bodu, kdy jiná hmota má potíže s průchodem.

Viskozita plazmového okna umožňuje oddělit plyn při standardním atmosférickém tlaku od celkového vakua a údajně vydrží tlakový rozdíl až devět atmosfér . Současně plazmové okno umožní průchod záření, jako jsou lasery a elektronové paprsky . Tato vlastnost je klíčem k užitečnosti plazmového okna - technologie plazmového okna umožňuje, aby záření, které lze generovat pouze ve vakuu, bylo aplikováno na objekty v atmosféře. Svařování elektronovým paprskem je hlavní aplikací plazmových oken, díky nimž je EBW praktický i mimo tvrdé vakuum.

Dějiny

Okno plazmy byl vynalezen v Brookhaven National Laboratory o Ady Hershcovitch a patentována v roce 1995.

Další vynálezy využívající tento princip zahrnují plazmový ventil v roce 1996.

V roce 2014 vydala skupina studentů z Leicesterské univerzity studii popisující fungování štítů plazmových deflektorů kosmické lodi.

V roce 2015 získal Boeing patent na systém silového pole určený k ochraně před rázovými vlnami generovanými výbuchy. Není určen k ochraně před střelami, zářením nebo energetickými zbraněmi, jako jsou lasery. Toto pole údajně funguje pomocí kombinace laserů, elektřiny a mikrovln k rychlému ohřátí vzduchu a vytvoření pole (ionizované) přehřáté vzduchové plazmy, které narušuje nebo alespoň tlumí rázovou vlnu. Od března 2016 není známo, že by byly předvedeny žádné funkční modely.

Michio Kaku navrhuje silová pole skládající se ze tří vrstev. Prvním je vysoce výkonné plazmové okno, které dokáže odpařovat přicházející objekty, blokovat záření a částice. Druhá vrstva bude sestávat z tisíců laserových paprsků uspořádaných do těsné mřížkové konfigurace, aby se laserovými paprsky odpařily všechny objekty, které dokázaly projít plazmovou obrazovkou. Třetí vrstva je neviditelná, ale stabilní vrstva materiálu, jako jsou uhlíkové nanotrubičky nebo grafen, který má tloušťku pouze jednoho atomu, a je tedy průhledný, ale silnější než ocel, která blokuje možné úlomky ze zničených předmětů.

Plazmový ventil

Příbuznou technologií je plazmový ventil, který byl vynalezen krátce po plazmovém okénku. Plazmový ventil je vrstva plynu v plášti urychlovače částic . Prstenec urychlovače částic obsahuje vakuum a jeho porušení je obvykle katastrofální. Pokud však dojde k porušení akcelerátoru vybaveného technologií plazmových ventilů, je plynná vrstva ionizována během nanosekundy a vytváří těsnění, které zabraňuje rekompresi akcelerátoru. To dává technikům čas na vypnutí paprsku částic v akcelerátoru a pomalé opětovné stlačení akceleračního prstence, aby nedošlo k poškození.

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti plazmového okna se liší v závislosti na aplikaci. Původní patent uváděl teploty kolem 15 000 K (14 700 ° C; 26 500 ° F).

Jediným omezením velikosti plazmového okna jsou aktuální energetická omezení, protože generování okna spotřebovává kolem 20 kilowattů na palec (8 kW / cm) v průměru kulatého okna.

Plazmové okno vyzařuje jasnou záři, přičemž barva závisí na použitém plynu.

Podobnost s „silovými poli“

Ve sci-fi , jako je televizní seriál Star Trek , se jako zařízení často používá fiktivní technologie známá jako „ silové pole “. V některých případech se používá jako vnější „dveře“ do hangárů na kosmické lodi , aby se zabránilo odvětrávání vnitřní atmosféry lodi do vesmíru . Plazmová okna by teoreticky mohla sloužit tomuto účelu, pokud by bylo k dispozici dostatek energie na jejich výrobu. Návrh StarTram plánuje použití energeticky náročného MHD okna nad odpalovací trubicí o průměru několika metrů pravidelně, ale krátce po sobě, aby se zabránilo nadměrné ztrátě vakua během okamžiků, kdy se mechanická clona dočasně otevře před hypervelocity kosmickou lodí .

Viz také

Jiné zdroje

  • BNL získává cenu R & D 100 za `` plazmové okno ''
  • Ady Hershcovitch. Technologie plazmových oken pro šíření paprsků částic a záření z vakua do atmosféry

Bibliografie

  • Ady Hershcovitch (1995). Vysokotlaké oblouky jako rozhraní vakua a atmosféry a plazmová čočka pro svařovací stroje bez vakuového elektronového paprsku, tavení elektronového paprsku a modifikace materiálu bez vakuového iontu, Journal of Applied Physics , 78 (9): 5283-5288

Reference

externí odkazy