Los físicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han encontrado una manera de evitar que el plasma, el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, provoque cortocircuitos en las máquinascomo propulsores de naves espaciales, amplificadores de radar y aceleradores de partículas. En los resultados publicados en línea en el Revista de Física Aplicada , Charles Swanson e Igor Kaganovich informan que la aplicación de estructuras microscópicas que se asemejan a plumas y bigotes a las superficies dentro de estas máquinas los mantiene funcionando al máximo rendimiento.
Los físicos calcularon que las fibras diminutas llamadas "fractales", porque se ven iguales cuando se ven a diferentes escalas, pueden atrapar electrones desalojados de las superficies interiores por otros electrones que se acercan desde el plasma. Los investigadores se refieren a los electrones de superficie desalojados como "emisiones de electrones secundarios "VER; atraparlos evita que tales partículas causen corriente eléctrica que interfiere con las funciones de las máquinas.
Basándose en experimentos anteriores
Este trabajo se basa en experimentos previos que muestran que las superficies con texturas fibrosas pueden reducir la cantidad de emisión secundaria de electrones. Investigaciones anteriores han indicado que las superficies con fibras planas llamadas "terciopelo" que carecen de ramas similares a plumas pueden prevenir aproximadamente el 50 por ciento de las secundariaslos electrones escapan al plasma. El terciopelo solo atrapa la mitad de dichos electrones, ya que si los electrones del plasma golpean las fibras en un ángulo poco profundo, los electrones secundarios pueden rebotar sin obstrucción.
"Cuando observamos el terciopelo, observamos que no suprimía bien el SEE de los electrones poco incidentes", dijo Swanson. "Así que agregamos otro conjunto de fibras para suprimir los electrones secundarios restantes y el enfoque fractal parece funcionar"bien."
La nueva investigación muestra que las fibras emplumadas pueden capturar electrones secundarios producidos por los electrones que se aproximan desde un ángulo poco profundo. Como resultado, las fibras fractales pueden reducir la emisión secundaria de electrones hasta en un 80 por ciento.
Swanson y Kaganovich verificaron los hallazgos realizando cálculos por computadora que compararon texturas con plumas de terciopelo y fractales. "Simulamos numéricamente la emisión de electrones secundarios, inicializando muchas partículas y permitiéndoles seguir trayectorias balísticas en línea recta hasta que interactuaran con la superficie", Dijo Swanson." Era evidente que agregar bigotes a los lados de los bigotes primarios reducía drásticamente el rendimiento de electrones secundarios ".
Patente provisional
Los dos científicos ahora tienen una patente provisional sobre la técnica de textura emplumada. Esta investigación fue financiada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, y sigue un trabajo experimental similar realizado en PPPL por otros físicos. Específicamente, Yevgeny Raitses, trabajando en PPPL; Marlene Patino, estudiante graduada de la Universidad de California, Los Ángeles; y Angela Capece, profesora del Colegio de Nueva Jersey, han publicado en el último año hallazgos experimentales sobre cómo la emisión secundaria de electrones se ve afectada por los diferentes materiales y estructuras de las paredes., según la investigación que hicieron en PPPL.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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