חלון פלסמה
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
חלון הפלסמה (מכונה גם מגן פלסמה) הוא כינוי לטכנולוגיה למילוי נפח במרחב בפלסמה, התחומה באמצעות שדה מגנטי. בשימוש בטכנולוגיות הנוכחיות, נפח זה הוא קטן למדיי והפלסמה נוצרת בו כמישור שטוח בתוך מרחב גלילי.
פלסמה היא הכינוי לגז שכל חלקיקיו (אטומים או מולקולות) מיוננים. מצב זה של החומר נחשב למצב צבירה בפני עצמו. לרוב מגיעים למצב זה ע"י חימום הגז לטמפרטורות גבוהות במיוחד, אם כי שיטות אחרות ליצירת פלסמה אפשריות גם כן. צמיגותה של הפלסמה הולכת וגוברת בטמפרטורות גבוהות, עד כדי הצגת מחסום משמעותי בפני מעבר של חומר.
צמיגותו של חלון פלסמה מאפשרת לו להפריד בין אוויר בלחץ של אטמוספירה מריק מוחלט. באותו הזמן, הוא מאפשר מעבר של קרינה, כגון לייזר וקרני אלקטרונים. מאפיין זה הוא המפתח לתועלתיות של הטכנולוגיה – היא מאפשרת שימוש בקרינה שניתנת להפקה בריק בלבד, על פריטים הנמצאים באטמוספירה.
תוכן עניינים |
[עריכה] היסטוריה
חלון הפלסמה הומצא במעבדה הלאומית ברוקהייבן, ע"י עדי הרשקוביץ ואושר כפטנט ב-1995.
קצת אחרי (1996) הומצא שסתום הפלסמה, המבוסס על אותו העיקרון.
[עריכה] שסתום הפלסמה
שסתום הפלסמה הוא שכבה של גז במעטפת של מאיץ חלקיקים. הטבעת של מאיץ החלקיקים מכילה ריק. פירצה בריק זה היא, באופן כללי, הרת אסון. במקרה של פירצה במאיץ המצויד בשסתום פלסמה, שכבת הגז מיוננת תוך ננו-שנייה, ובכך יוצרת אטם המונע כניסה של אוויר. מנגנון זה נותן בידי החוקרים זמן מספק לכבות את קרן החלקיקים במאיץ ולמלא את הטבעת באוויר באופן איטי ומבוקר, למניעת נזקים.
[עריכה] תכונות
מאפייניו הפיסיים של חלון הפלסמה משתנים עם תלות בשימוש בו. רוב חלונות הפלסמה נוצרו בטמפרטורות הסובבות את ה-15,000 קלווין.
גודלו של החלון מוגבל ברמה המעשית, היות ויצירת חלון שכזה דורשת בסביבות 20 קילו-ואט עבור כל אינץ' בקוטרו של חלון עגול שנוצר (בסביבות 8 קילו-ואט עבור ס"מ בקוטר).
חלון הפלסמה זוהר בבהירות, כשצבעו תלוי בגז בו השתמשו ליצירתו.
[עריכה] שימושים
השימוש החשוב ביותר בחלון פלסמה היום הוא כעדשה אשר מאפשרת מעבר של אנרגיה, אך אוכפת גבול ברור בין אטמוספירה לריק. תכונה זאת מאפשרת בניית סוגים חדשים של מקורות קרינה ומאפשרת הוזלת השימוש במקורות קרינה קיימים.
כיום, הלחמה והתכה מבוססות קרן אלקטרונים הם תהליכים תעשייתיים שיש בהם יתרון, במקרים רבים, על פני החלופות; עם זאת, שיטות אלה יקרות לפריסה עבור רוב המיזמים. הסיבה המקורית להיותן של שיטות אלה יקרות, הייתה היעדר אמצעים יעילים להפרדת הריק – בו קרן אלקטרונים יכולה לפעול – מהאטמוספירה. חלון הפלסמה מאפשר הלחמת מתכות בלחץ של האטמוספירה. יש צורך בריק אך ורק בצינור דק, בתוכו עוברת קרן האלקטרונים. ללא חלון הפלסמה, היה צורך בתא ייעודי לעבודות על החלקים, בו שורר ריק.
חלון הפלסמה שימושי גם עבור מחקר מדעי, היות והוא מוזיל את התהליך הדרוש ליצירת קרינה אשר ניתן ליצור רק בתנאי ריק.
[עריכה] מסע בין כוכבים
ההכרזה על הטכנולוגיה גררה התלהבות בקרב חובבי הסדרה מסע בין כוכבים, מכיוון שחלון הפלסמה דומה מאוד לשדה הכוח – טכנולוגיה בדיונית מרכזית ביותר בז'אנר המדע הבדיוני בכלל ובסדרה מסע בין כוכבים במיוחד.
בעצם, עם מספיק אנרגיה, ניתן ליצור חלון פלסמה שיעצור (ואז ישרוף) כל קליע פיסי שנורה לעברו. עם זאת, כמות האנרגיה הכרוכה בזה היא הרבה מעבר למה שניתן ליצור היום. בנוסף לזה, חלון הפלסמה יהיה חם כל כך, עד שייתכן ויפגע בדבר עצמו, עליו הוא מגן. כמו כן, החלון יאפשר מעבר של לייזרים, או כלי נשק אחרים מבוססי אנרגיה, ללא כל בעיה.
חלון הפלסמה מזכיר גם, במעט, את שדות הכוח שמונעים את בריחת האוויר מסיפון ההאנגר (מנחת החלליות). חלון שכזה אפשרי באופן תיאורטי, בהנתן זמינות בכמות מספקת של אנרגיה. בשימוש בגז ארגון, למשל, החלון יהיה אפילו בעל אותו הזוהר הכחול שמופק משדה הכוח בסדרה. הבעיה הגדולה עם הרעיון הזה היא, שוב, הטמפרטורה הגבוהה.
מקור נוסף להתלהבות למעריצי הסדרה מטכנולוגיה זאת הוא הקלות המוגברת לייצור קרינות אקזוטיות, כשאיפה לאותה הקלות בה מיוצרת קרינה מסוגים מגוונים, לבקשת אנשי הצוות בחלליות השונות בסדרה.
