El intercambio de carga (o colisión de intercambio de carga ) es un proceso en el que un átomo o molécula neutro choca con un ion , dando como resultado que el átomo neutro adquiera la carga del ion. [1] La reacción normalmente se expresa como
Esta reacción tiene diversas aplicaciones de diagnóstico, como en física del plasma y espectrometría de masas . [2]
Cuando un átomo neutro choca con un ion en un gas o plasma , el ion puede adquirir un electrón del átomo neutro ya que ambas capas de electrones se superponen en el curso de la colisión. Esto se puede utilizar en varias aplicaciones.
La espectroscopia de intercambio de carga (abreviada CES o CXS) es una técnica comúnmente utilizada en el diagnóstico de plasma para analizar plasmas de fusión controlados a alta temperatura . En los plasmas de fusión, los elementos ligeros tienden a ionizarse completamente durante el funcionamiento, lo que dificulta el diagnóstico de sus propiedades mediante diagnósticos ópticos convencionales. Para solucionar este problema, en la década de 1970 se desarrolló un método que consiste en la inyección de un haz de átomos neutros, como hidrógeno o deuterio, en el plasma. [3] Este proceso resulta en la ionización de átomos de hidrógeno y la excitación de iones a través del intercambio de carga, como lo representa la reacción:
donde representa los diversos estados de carga posibles de los iones en el plasma.
Luego, las fibras ópticas se colocan estratégicamente para crear " cordones ", líneas de visión a lo largo de las cuales se toman las medidas. Estas cuerdas pasan por regiones con y sin haz neutro. Restando las señales de estas dos cuerdas se pueden inferir las emisiones no generadas por el haz neutro. Esto permite determinar las propiedades de los iones, como su temperatura y densidad.
La técnica también se puede ampliar para incluir múltiples cuerdas para construir perfiles espaciales del plasma, como su rotación toroidal y poloidal . Esto proporciona información sobre cómo los iones conducen el calor y transportan el impulso dentro del plasma. [3]
La espectroscopia de intercambio de carga a menudo se denomina espectroscopia de recombinación de intercambio de carga, que se acrónimo como CXRS [4] o CER. [5]
![{\displaystyle {\ce {{H^{0}}+A^{+q}->{H+}+[A^{+(q-1)}]^{\star }}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8aeca50b9fb549cd061435362429c12aaae4258a)
