Resonancia de ciclotrón de iones

La resonancia de ciclotrón de iones es un fenómeno relacionado con el movimiento de iones en un campo magnético . Se utiliza para acelerar iones en un ciclotrón y para medir las masas de un analito ionizado en espectrometría de masas , particularmente con espectrómetros de masas de resonancia de ciclotrón de iones de transformada de Fourier . También se puede utilizar para seguir la cinética de reacciones químicas en una mezcla de gases diluidos, siempre que impliquen especies cargadas.

Definición de la frecuencia resonante.

Un ion en un campo magnético estático y uniforme se moverá en círculo debido a la fuerza de Lorentz . La frecuencia angular de este movimiento ciclotrón para una intensidad de campo magnético dada B está dada por

${\displaystyle \omega =2\pi f={\frac {zeB}{m}},}$

donde z es el número de cargas positivas o negativas del ion, e es la carga elemental y m es la masa del ion. ^[1] Por lo tanto , una señal de excitación eléctrica que tiene una frecuencia f resonará con iones que tienen una relación masa-carga m/z dada por

${\displaystyle {\frac {m}{z}}={\frac {eB}{2\pi f}}.}$

El movimiento circular puede superponerse a un movimiento axial uniforme, dando como resultado una hélice , o con un movimiento uniforme perpendicular al campo (por ejemplo, en presencia de un campo eléctrico o gravitacional) dando como resultado una cicloide .

Calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones

El calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones (o ICRH) es una técnica en la que se utilizan ondas electromagnéticas con frecuencias correspondientes a la frecuencia del ciclotrón de iones para calentar un plasma . ^[2] Los iones en el plasma absorben la radiación electromagnética y, como resultado, aumentan la energía cinética . Esta técnica se utiliza habitualmente en el calentamiento de plasmas tokamak . ^{[3] [4] [5] [6]}

en el viento solar

El 8 de marzo de 2013, la NASA publicó un artículo según el cual las ondas de ciclotrón de iones fueron identificadas por su sonda solar llamada WIND como la principal causa del calentamiento del viento solar a medida que se eleva desde la superficie del Sol. Antes de este descubrimiento, no estaba claro por qué las partículas del viento solar se calentarían en lugar de enfriarse cuando se alejaban rápidamente de la superficie del Sol. ^[7]

Ver también

• resonancia ciclotrón
• Resonancia de ciclotrón electrónico

Referencias

1. En unidades SI, la carga elemental e tiene el valor 1,602×10 ⁻¹⁹ C , la masa del ion m a menudo se da en unidad de masa atómica unificada o dalton: 1  u = 1  Da ≈ 1,660539040(20) ×  10 ⁻²⁷  kg, el campo magnético B se mide en teslas y la frecuencia angular ω se mide en radianes por segundo.
2. "CIRH". www.ipp.mpg.de. ​Consultado el 19 de junio de 2020 .
3. Inicio, DFH; Jacquinot, J.; Bergeaud, V.; Bhatnagar, vicepresidente; Cottrell, Georgia; Clemente, S.; Eriksson, LG.; Fasoli, A .; Gondhalekar, A.; Gormezano, C.; Grosshoeg, G. (1998). "DT Fusion con calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones en el JET Tokamak". Cartas de revisión física . 80 (21): 4681–4684. Código bibliográfico : 1998PhRvL..80.4681S. doi : 10.1103/PhysRevLett.80.4681.
4. Becoulet, M.; Colas, L.; Pécoul, S.; Gunn, J.; Ghendrih, Ph.; Bécoulet, A.; Heuraux, S. (2002). "Convección de densidad de plasma de borde durante el calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones en Tore Supra". Física de Plasmas . 9 (6): 2619–2632. Código Bib : 2002PhPl....9.2619B. doi :10.1063/1.1472501. ISSN  1070-664X.
5. Reinke, ML; Hutchinson, HI; Arroz, JE; Howard, NT; Bader, A; Wukitch, S; Lin, Y; ritmo, CC; Hubbard, A; Hughes, JW; Podpaly, Y (2012). "Variación poloidal de la densidad de impurezas de alta Z debido al calentamiento por resonancia del ciclotrón de iones minoritarios de hidrógeno en Alcator C-Mod". Física del Plasma y Fusión Controlada . 54 (4): 045004. Código bibliográfico : 2012PPCF...54d5004R. doi :10.1088/0741-3335/54/4/045004. hdl : 1721.1/84058 . ISSN  0741-3335. S2CID  6053900.
6. Van Eester, D.; Lerche, E.; Ragón, R.; Messiaen, A.; Wauters, T. (2019). "Escenarios de calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones para DEMO". Fusión nuclear . 59 (10): 106051. Código bibliográfico : 2019NucFu..59j6051V. doi :10.1088/1741-4326/ab318b. hdl : 10138/324306 . ISSN  0029-5515. S2CID  199118064.
7. "Descubierta una fuente de energía eólica solar - Ciencia de la NASA". ciencia.nasa.gov . Consultado el 20 de enero de 2014 .