المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الإسلام هو الإيمان على الحقيقة
26-11-2015
الصابرون هم الفائزون
9-11-2014
شبهات وتساؤلات حول الإمام المهدي (عليه السّلام) وغيبته
2023-07-31
العرب البائدة
8-11-2016
شارات الأفلام Film Badges
16-12-2021
Erf
18-11-2018


كيف يتم الحصول على البلازما  
  
234   03:38 مساءً   التاريخ: 3-6-2017
المؤلف : د. أ. فرانك كامنتسكي
الكتاب أو المصدر : البلازما حالة رابعة للمادة
الجزء والصفحة : ص 12
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الحديثة / البلازما /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 7-6-2017 620
التاريخ: 5-6-2017 278
التاريخ: 3-6-2017 307
التاريخ: 4-6-2017 364

كيف يتم الحصول على البلازما

لتحويل غاز الى البلازما يلزم نزع قسم من الالكترونات عن ذراته فتصبح هذه الذرات ايونات مثل هذا النزع يدعى بالتأين ولن نتعرض هنا الى لآلية التأين بالتفصيل على المستوى الذري او الجزيئي بل سنكتفي بعرض الميزة العامة لهذا الفعل .

يحصل التأين بطرق شتى في كل من الطبيعة والاجهزة التقنية. ابرز هذه الطرق ثلاثة هي:

a- التأين الحراري.   b  - التأين بالإشعاع.     C - التأين بالانفراغ الكهربائي.

يمكن ان تتأين مادة اذا سخنت الى درجة حرارة عالية وكافية . وهذا ما يدعى بالتأين الحراري (التأين بالحرارة) . تنخفض درجة الحرارة اللازمة للتأين كلما ضعف ارتباط الالكترونات بالذرات اي كلما قلت طاقة تأين الذرة او الجزئية . تتعلق طاقة تأين ذرة عنصر كيميائي بمقامه في جدول مندلييف الدوري.

فالإلكترونات في ذرات عمود المعادن القلوية احادية التكافؤ هي الاكثر ضعفا في ارتباطها وهي ذرات المعادن: الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، الروبيديوم، والسيزيوم، التي يكون فيها الكترون التكافؤ موجودا في المدار الاخير لذا ينتزع بسهولة. في حين تكون الالكترونات في ذرات الغازات النادرة ذات ارتباط اقوى (امثال: الهليوم، النيون، الارغون، الكريبتون، والكزينون)، حيث تشكل الكتروناتها حلقات مغلقة يصعب اقتلاعها من اماكنها وكلما ازدادت كتلة الذرة حسب تدرجها في اعمدة جدول مندلييف سهل اقتلاع الالكترون الخارجي منها لاحتوائها على الكترونات داخلية كثيرة تحجب النواة عن الالكترون الخارجي وبالتالي تقل طاقة تأينها كلما ازدادت ثقلا. تتوفر في الذرة الثقيلة الكترونات داخلية كثيرة تحجب حقل النواة. لذلك تكون الاسهل تأينا في عمود هذه العناصر هي الاثقل والسيزيوم مثلا هو المعدن الاثقل ولذلك يستخدم بكثرة في المختبرات والمجالات التقنية للحصول على بلازما حرارية.

يمكن ملاحظة ناقلية الغاز عند درجات الحرارة ما بين   . 2000-3000 cعند وجود ابخرة المعادن القلوية . وللحصول على بلازما كاملة التأين بالطريقة الحرارية يلزم تسخينه حتى درجات تقارب عشرات الاف الكلفن.

في الطبيعة نجد ان النجوم تتكون من البلازما الحرارية يمكن الحصول على بلازما ضعيفة التأين عالية الكثافة  في درجة الحرارة منخفضة نسبيا بطريقة حرارية باستخدام اضافات سهلة التأين فناقلية اللهب مثلا ترتبط قبل كل شيء بوجود شوائب المعادن القلوية فيها ( مثل الصوديوم الذي يجعل اللهب ذا اللون اصفر).

 والتأين بالإشعاع يصبح ذا شأن في الغازات شديدة التخلخل لان التصادمات بين الجسيمات في كثافة معينة تبقى ذات فعل اكبر يعاكس فعل الاشعاع ولهذه الطريقة في التأين اهمية خاصة في الفيزياء الفلكية لان الاشعاع ما فوق البنفسجي الصادر عن النجوم الساخنة يحدث تأينا في الضباب الغازي المحيط بها وفي المجالات الغازية ما بين النجوم (وهي المجالات المسماة بمجالات الايون الاحادي الشحنة للهيدروجين(1) HII). فإشعاع الشمس يحدث تأينا في الطبقات العليا المخلخلة للغلاف الجوي الارضي. ومن المستبعد ان تفلح محاولات الاستفادة من التأين بالإشعاع في المجالات التقنية لان الكثافات المطلوبة هنا تجعل التفاعل المعاكس للتأين العكسي الا وهو تفاعل ضم الالكترونات الى الايونات اكثر نشاطا مما يؤدي الى حالة التوازن بين الفعلين .

يعد الحصول على البلازما بواسطة الافراغ الكهربائي في الغازات اكثر الطرق انتشارا في المختبرات والاجهزة التقنية ومن الامثلة في الطبيعة نذر البرق ونذكر في التقنيات الشرارة الكهربائية، قوس فولطا توهجات مصابيح الضوء الغازية وغيرها كثير من اجهزة الانفراغ الغازي. تكمن آلية التأين في الانفراغ في حصول انهيار الكتروني (الشكل 1).

يشبه الانهيار تفاعل الانشطار في الكيمياء او تكاثر المكروبات عند انتشار العدوى ولكي يتعاظم الانهيار يلزم ان يكون الحقل الكهربائي المطبق قادرا على تزويد الالكترون خلال مساره الحر الوسطي بطاقة اكبر مما يلزم الانتزاع الكترون واحد من الذرة وهنا يكفي ان نزود الغاز من اي مصدر ثانوي بكمية ليست كبيرة من الالكترونات الحرة بحيث يمكنها بعد تسريعها في الحقل اقتلاع الكترونات جديدة وبذلك تتكاثر وفق متوالية هندسية وذلك تماما كما تستطيع كمية قليلة من مكروبات او الصادرة عن سطوح معدنية يمكن ان تحدث تأينا لكل الغاز محولة اياه الى البلازما .

اضف الى هذه الطرق في توليد البلازما وجود طرق اخرى اقل اهمية فمثلا من بين الطرق الممكنة في الحصول على البلازما النووية الحرارية تدرس طريقة الحقن حيث تسرع الايونات الغازية في مسرعات خاصة حتى سرعات عالية ثم تقذف الى مصيدة مغنطيسية فتجذب اليها الالكترونات من الوسط المحيط . مشكلة معها على الفور بلازما حارة.

هنالك ايضا التأين بالضغط وهي طريقة في فصل الالكترونات عن الذرات وهي ذات خصوصية معينة. عند كثافة عالية جدا تنتقل كل مادة الى حالة متحللة تندفع فيها الالكترونات الى سويات طاقية عالية فاذا كانت طاقة هذه السويات (سويات طاقة فيرمي) اكبر من طاقة التأين فان الحلقات الالكترونية تنكسر وتفصل الالكترونات                

   

الشكل (1) الانهيار الالكتروني (الدوائر. ذرات النقاط السوداء. الكترونات)

عن الذرات مثل هذه الظاهرة يمكن ان تحصل في النجوم عالية الكثافة جدا وهي الاقزام البيضاء وتحص في داخل الكواكب الهيدروجينية الكبيرة وحتى في نواة الارض حسب بعض الفرضيات.

في التجارب المتعلقة بانضغاط المادة بموجبات صدم متلاحقة امكن الحصول على ناقلية كهربائية تفسر على اساس التأين بالضغط لكن الكثافات اللازمة لهذا الغرض عالية جدا لدرجة ان المادة تصبح اكثر شبها بالمعدن منها الى البلازما ومن المستبعد ان تكون مثل هذه الظاهرة تابعة لفيزياء البلازما.

___________________________________

(1) في علم الاطياف تم الاصطلاح على ان الذرة المعتدلة يرمز لها بالرمز الكيميائي لعنصرها وعلى يمينه الرقم 1 بينما للأيون احادي الشحنة بالرقم 11 الى يمين الرمز الكيميائي.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.