Citat:
Ursprungligen postat av
osmiumkaka
Bindningsenergin för väte är 13.6 eV, så om man ska jonisera med hjälp av fotoner behövs det en energi som överstiger 13.6 eV vilket är långt över den i radiovågor. I LHC joniserar man istället vätgasen med hjälp av elektroner. Man börjar med ett mycket hett filament, som i en gammal glödlampa, som avger elektroner. Dessa elektroner accelereras (lite grann) av ett första elektriskt fält så att de sliter loss elektronen från väteatomerna som leds in i kammaren. Det blidas då ett plasma med fria elektroner och protoner. Protonerna leds ut via en liten öppning med hjälp av ett till elektriskt fält på ca 15 kV och fokuseras med hjälp av magneter till en stråle som sedan accelereras i flera steg (bland annat med RF). Du behöver alltså ett ganska bra vakuum, ett filament och ca 15 kV spänning och en hel del magneter. Sen är det bara att köra.
Eller så väljer du en annan metod. Den så kallade duoplasmatronen som man använder i LHC är faktiskt oerhört komplicerad i sina detaljer även om grunden är förförande enkel.
Tack, det var siffran 13,6 eV jag var ute efter för joniseringsenergin.
Att jonisera med hjälp av fotoner är inga svårigheter. Speciellt inte på så låga nivåer som 13,6 eV, alltså 13,6 volt, i och med att en elektronvolt är en volt. Tänk brinnande tändsticka i mikrovågsugn vilket ger plasma.
Om du är bekant med den numera tyvärr bortgångne Dr. Robert Bussard pionjärsarbete med fissionsreaktorer innan man kom fram till att tokamak-lösningen var den mest effektiva så joniserade han gasen i sin kammare med en magnetron urplockad från en mikrovågsugn.
(För sakens skulle så länkar jag ett av hans föredrag i ämnet då det är intressant i sig:
https://www.youtube.com/watch?v=rk6z1vP4Eo8 )
Jo, jag är bekant med hur LHC gör, vilket är just med en duoplasmatron som du säger. Jag är väl införstådd i hur dessa fungerar och jag är inte intresserad av några detaljer om vacuum, energinivåer för primäracceleration, eller ens hur vågledare leder radiovågor in i kryogeniska resonanskaviteter, hur olika magnetiska eller elektrostatiska linser fungerar.
Så tack för ditt svar, det är inte min mening att vara otacksam, men du svarade inte på någonting jag frågade över, vilket lika väl kan vara jag som var otydlig med vad jag var ute efter.
Min fråga är, och jag citerar ett stycke från dig: "Dessa elektroner accelereras (lite grann) av ett första elektriskt fält så att de sliter loss elektronen från väteatomerna som leds in i kammaren."
Min fråga är, med vilken spänning under vilka förhållanden? För om joniseringsenergin för en väteatom med en elektron är 13,6 eV, så är vi båda överens om att jag inte kan ha två metallplattor som är en meter från varandra med en potentialskillnad på 13,6 V, utan vi kommer behöva en funktion som beror på den elektriska potentialen mellan plattorna som ger en kinetisk energi på de fria elektronerna som överstiger 13,6 eV eftersom vi även måste överbrygga Coulombkraften elektronerna emellan, det är inte alltid en rät kollision, samt ha denna potentialskillnad i fältet över ett avstånd som är kortare än avståndet mellan elektronen och protonen och en massa andra konstigheter.
Jag kan såklart överdriva och använda mig av en gnista på låt säga en miljon volt och låta denna gå igenom vätgasen, vilket garanterat leder till några fria protoner, både genom den kinetiska effekten som du argumenterar för här ovan, samt att jag försätter saker i plasmatillstånd, vilket inte är ett problem. Jag kan även göra det med en magnetron, men dessa är läskiga och jag vill gärna undvika detta.
Så om jag ska förfina min fråga något. Om jag har vätgas innesluten i en behållare, och jag har två plattor med avstånd, låt säga 1 cm mellan varandra, vilken elektrisk potentialskillnad måste jag ha mellan dessa plattor för att separera elektronen från protonen?
Alternativt om jag ska använda mig av den kinetiska principen som du argumenterar för här ovan, hur mycket måste jag accelerera en elektron för att den vid en kollision med en annan elektron ska ha låt säga 50% chans att slå bort denna?
