חלון פלזמה

חלון פלזמה (מכונה גם מגן פלזמה) הוא נפח של פלזמה, תחומה על ידי שדה מגנטי. פלזמה היא גז שכל חלקיקיו מיוננים, כלומר נשארים בו חלקיקים טעונים. בשיטות הנוכחיות הפלזמה נוצרת בדרך כלל כמישור שטוח בתוך מרחב גלילי.

הצמיגות של הפלזמה הופכת אותה למחסום שעשוי להפריד בין אוויר בלחץ אטמוספרי לבין ריק. ריק הוא חלל כמעט ללא חלקיקים וללא אוויר. עם זאת, החלון מאפשר מעבר של קרינה, כמו לייזר או אלומת אלקטרונים. תכונה זו חשובה כי היא מאפשרת להשתמש בקרינה שנוצרת בריק על פריטים שנמצאים באטמוספירה.

את חלון הפלזמה המציא עדי הרשקוביץ במעבדה הלאומית ברוקהייבן. הפטנט אושר ב-1995. בשנת 1996 הומצא גם שסתום הפלזמה, מבוסס על אותו רעיון.

שסתום הפלזמה הוא שכבה של גז מיוננת במעטפת של מאיץ חלקיקים. במאיץ יש טבעת שמכילה ריק, ופריצה לריק זה יכולה להיות מסוכנת. במקרה של דליפה השסתום מיינן את הגז בתוך ננו-שניות, וכך יוצר אטם שמונע כניסת אוויר. זה נותן זמן לכבות את אלומת החלקיקים ולמלא את הטבעת באוויר האיטי והמבוקר.

מאפייני חלון הפלזמה תלויים בשימוש. ברוב הדגמים נעשים שימוש בטמפרטורות סביב 15,000 קלווין. יצירת חלון דורשת אנרגיה גבוהה: בערך 20 קילו-ואט לכל אינץ' בקוטר החלון (כ-8 קילו-ואט לכל סנטימטר בקוטר). החלון זוהר בעוצמה, וצבעו תלוי בגז שבו משתמשים.

היישום המרכזי כיום הוא עדשה אנרגטית שמפרידה בין ריק לאטמוספירה. זה מאפשר שימוש נוח וזול יותר בקרינה שנוצרת בריק. דוגמה חשובה היא ריתוך בעזרת אלומת אלקטרונים: בעבר נדרש תא ריק גדול כדי לבצע ריתוך כזה. חלון הפלזמה מאפשר לבצע ריתוך באוויר, כי רק צינור דק צריך ריק כדי להעביר את האלומה. בנוסף, החלון מקל על יצירת קרינות מיוחדות למחקר מדעי.

אוהדי מדע בדיוני התרשמו מהדמיון בין חלון פלזמה לשדות כוח בסדרות כמו מסע בין כוכבים. תאורטית, חלון פלזמה חזק מספיק יכול לעצור ולהשמיד קליעים פיזיים, אבל זה ידרוש אנרגיה עצומה. בנוסף, חלון כזה יהיה חם מאוד ויכול לפגוע במה שהוא מגן עליו, ובכל מקרה לא יבלום קרני לייזר או כלי נשק מבוססי אנרגיה. שימוש בגזים כמו ארגון יכול לתת זוהר כחול דמוי שדות הכוח המוכרים, אבל הבעיה העיקרית נשארת הטמפרטורה הגבוהה.

חלון פלזמה הוא מחיצה עשויה מפלזמה. פלזמה היא גז שחלקיקיו טעונים. היא נראית כמו שכבה זוהרת.

חלון כזה מפריד בין אוויר לבין ריק. ריק הוא חלל בלי אוויר. אבל החלון נותן לקרניים לעבור, למשל לייזר או קרן אלקטרונים.

עדי הרשקוביץ הציע את הרעיון במעבדה ברוקהייבן. הפטנט אושר ב-1995. שנה אחר כך הומצא שסתום פלזמה. שסתום הוא מעין ברז שמסתום דליפות מהר.

אם יש פריצה במאיץ חלקיקים, השסתום מיינן את הגז מהר מאוד. זה יוצר אטם ומונע כניסת אוויר. כך אפשר לכבות את האצה בצורה בטוחה.

חלונות פלזמה עובדים בטמפרטורות מאוד גבוהות. הם זוהרים, וצבע הזוהר תלוי בגז שבהם משתמשים. הם צורכים הרבה חשמל ליצירה.

משתמשים בהם כדי לבצע ריתוך בקרן אלקטרונים מבלי לבנות תא ריק גדול. זה חוסך זמן וכסף בעבודה על מתכות. גם מדענים משתמשים בהם כדי להפיק קרינות מיוחדות.

אנשים אוהבים לחשוב על זה כמו שדה כוח מסיפורי מדע בדיוני. רעיון כזה אפשרי רק עם הרבה מאוד אנרגיה. בנוסף, חלון כזה יהיה חם מאוד ולא יעצור קרני לייזר.