Coulomb patlaması - Coulomb explosion
Coulomb patlamaları , yoğun elektromanyetik alanlardaki enerjiyi atomik harekete dönüştürmek için bir mekanizmadır ve bu nedenle nispeten sağlam moleküllerin kontrollü imhası için faydalıdır. Patlamalar, lazer tabanlı işlemede öne çıkan bir tekniktir ve belirli yüksek enerjili reaksiyonlarda doğal olarak ortaya çıkar.
mekanizma
Kulomb itme aynı olan parçacıkların elektrik yükü birlikte katı tutan bağları kırmak. Dar bir lazer ışını, bir haline katı patlar küçük bir miktarı ile yapıldığı zaman plazma içinde iyonize atom parçacıkları. Coulomb patlamasının, süperradyant faz geçişi ile aynı kritik parametre rejiminde meydana geldiği gösterilebilir, yani, dengesizleştirici etkileşimler ezici hale geldiğinde ve aynı zamanda elmas sentezi için karakteristik olan doğal salınımlı fonon katı küme bağlama hareketlerine hakim olduğunda .
Düşük kütleleriyle, kimyasal bağdan sorumlu dış değerlik elektronları , atomlardan kolayca sıyrılarak onları pozitif yüklü bırakır. Kimyasal bağları kopmuş atomlar arasında karşılıklı olarak itici bir durum göz önüne alındığında , malzeme, termal emisyonda görülenden daha yüksek hızlara sahip, enerjik iyonlardan oluşan küçük bir plazma bulutu halinde patlar.
teknolojik kullanım
Bir Coulomb patlaması, daha az yoğun ışınlar kullanarak moleküllerin ve atomların lokal olarak ısınmasına, erimesine ve buharlaşmasına bağlı olan termal ablasyonun baskın lazer aşındırma tekniğine "soğuk" bir alternatiftir . Sadece nanosaniye rejimine kadar darbe kısalığı, termal ablasyonu lokalize etmek için yeterlidir - ısı uzağa iletilmeden önce, enerji girişi (darbe) sona erer. Bununla birlikte, termal olarak aşındırılmış malzemeler, kataliz veya pil işleminde önemli olan gözenekleri kapatabilir ve alt tabakayı yeniden kristalleştirebilir ve hatta yakabilir, böylece aşındırma bölgesindeki fiziksel ve kimyasal özellikleri değiştirebilir. Buna karşılık, hafif köpükler bile Coulomb patlamasıyla ablasyondan sonra açık kalır.
Endüstriyel işleme için Coulomb patlamaları, ultra kısa (pikosaniye veya femtosaniye) lazer darbeleriyle yapılır. Gereken muazzam ışın yoğunlukları (malzemeye bağlı olarak santimetre kare başına 10–400 terawatt eşik) yalnızca çok kısa süreler için üretmek, şekillendirmek ve iletmek için pratiktir. Coulomb patlama aşındırma, herhangi bir malzemede delik açmak, yüzey katmanlarını ve doku ve mikro yapı yüzeylerini çıkarmak için kullanılabilir; örneğin, baskı makinelerinde mürekkep yüklemesini kontrol etmek için.
Doğada görünüm
Suda patlayan alkali metallerin yüksek hızlı kamera görüntüsü , patlamanın bir coulomb patlaması olduğunu ileri sürdü.
Bir esnasında nükleer patlama dayalı fisyon uranyum, 167 MeV uranyum her öncesinde çekirdeği arasındaki sütunsal patlama şeklinde yayılan, iki fizyon arasındaki itici elektrostatik enerji kızı çekirdekleri , çevirir kinetik enerjinin bir fizyon ürünlerinin olduğu hem sıcak yoğun plazma/ nükleer ateş topu oluşumunu hızla üreten kara cisim radyasyonunun birincil itici gücü hem de daha sonra hem patlama hem de termal etkiler ile sonuçlanır .
En az bir bilimsel makale, coulomb patlamasının (özellikle, poliglutamik asidin ayrışmış karboksil gruplarının elektrostatik itmesinin), Cnidaria filumunun suda yaşayan organizmalarındaki batma hücreleri olan nematositlerin patlayıcı etkisinin bir parçası olabileceğini öne sürüyor .
Coulomb Patlama Görüntüleme
Moleküller, negatif elektronlar ve pozitif çekirdekler arasındaki yük dengesi ile bir arada tutulur. Lazer ışıması veya yüksek yüklü iyonlar kullanılarak bombardıman yoluyla birden fazla elektron atıldığında, kalan, karşılıklı itici çekirdekler bir Coulomb patlamasında ayrışır. Basit gaz fazı moleküllerinin yapısı, parça yörüngeleri izlenerek belirlenebilir.