العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الفيزياء العامة


فيزياء تطبيقية: دَوّامـات إلكترونيـة سـاطعـة

كل ما يخص الفيزياء العامة


إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1  
قديم 04-21-2016, 10:43 PM
mo7med غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 647
 تاريخ التسجيل : Apr 2016
 فترة الأقامة : 2016 يوم
 أخر زيارة : 11-09-2017 (06:56 PM)
 المشاركات : 101 [ + ]
 التقييم : 30
 معدل التقييم : mo7med is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
Post فيزياء تطبيقية: دَوّامـات إلكترونيـة سـاطعـة



فيزياء تطبيقية: دَوّامـات إلكترونيـة سـاطعـة

تم استخدام طريقة هولوجرامية جديدة لتحويل أشعة إلكترونية عادية إلى أشعة حلزونية. تظهر هذه الأشعة الواعدة في تطبيقات معينة، مثل التحليل الطيفي للمواد غير الانطباقية، ومعالجة جزيئات النانو.
  • المتن
  • References

الأشعة الإلكترونية الحلزونية، المعروفة أيضًا باسم الحلزونات أو الدوّامات الإلكترونية، هي موجات كمّية من الإلكترونات، لها حركة دورانية تشبة شكليًّا السحب الإلكترونية التي تدور حول نواة الذرة، إلا أنه لا توجد قوة كولوم مركزية للسيطرة على الإلكترونات، وبالتالي فإن موجة الكم يمكنها التحرك على طول محور انتشارها وهي تدور. بقيت هذه الأشعة بدعة نظرية1، حتى تحققت عمليًّا منذ أربع سنوات2-4. وهي تملك العديد من الخصائص الفيزيائية المثيرة، كعزوم مغناطيسية يُمكن أن تكون عالية، والتفاعل مع المادة والمجالات الكهرومغناطيسية5. ولدراسة تلك الأشعة معمليًّا، يجب أن تكون ساطعة. وفي دراسة نشرت في "أبلايد فيزيكس ليترز" Applied Physics Letters، أوضح جريلو وزملاؤه6 كيف يمكن تحقيق ذلك.

في إطار ميكانيكا الكَمّ، نجد أن سرعة دوران شعاع إلكتروني حلزوني، وقيمة الزخم الزاوي المرتبط به، تتناسب مع الميل الزاوي للطور الكميّ (مقياس السعة المحلية لموجة كمّية تتأرجح جيئة وذهابًا بين الحد الأقصى والحد الأدنى من قيمتها). وبسبب هذا الميل الطوري، تدور قمة الموجة الكمّية حول محور الشعاع، مما يُعطي واجهة الموجة شكلًا حلزونيًّا كاملًا. ويشبه هذا خطوط الرغوة البيضاء لأمواج المحيط التي تميّز الأمواج المستوية التي تقترب من الشاطئ.

توحي الطبيعة الحلزونية لواجهة موجات الأشعة الإلكترونية الحلزونية بأنه يمكن الحصول عليها عن طريق إضافة طور ميل زاويّ إلى واجهة موجة مستوية عادية لشعاع إلكتروني. إحدى الطرق الصعبة لإحداث هذا التحويل هي استخدام أداة بصرية معروفة باسم قرص الطور، الذي يتباين سُمْكه بطريقة لولبية (شكله الجانبي ذو سُمْك حلزوني)2. وهناك طريقة أكثر فعالية3،4 وهي استخدام الهولوجرام، الذي اخترعه الفيزيائي دنيس جابور7 في أواخر أربعينات القرن الماضي؛ لإنتاج صور ثلاثية الأبعاد للأجسام. والهولوجرام يغيّر الطور الموجي لشعاع ضوئي عبر تغيير اتجاه تحرك واجهة الموجة عن طريق حيودها من خلال غطاء منقوش الحواف.

الجيل الأول من الأغطية الهولوجرافية لإنتاج حلزونات إلكترونية ينطوي عادةً على شكل نقش بسيط (ثنائي) من "الأبيض والأسود"، على أن يُرمّز وضع النقوش النسبي لمعلومات حول طور موجة الشعاع الدوّامي. والمناطق "البيضاء" من غطاء الهولوجرام تتم ميكنتها ميكرويًّا بطريقة تسمح للشعاع الإلكتروني بالمرور دون عوائق، بينما تمتلئ المناطق "السوداء" بمواد تعوق مرورها. ومع ذلك.. فإن الكفاءة القصوى لهولوجرام ثنائي السعة – يُعّرف بالنسبة من الأشعة الإلكترونية غير الحلزونية التي تحوّلت إلى أشعة حلزونية بزخم زاويّ مداري معين – تبلغ فقط حوالي %10 (المرجع 6). ويرجع ذلك، ليس فقط إلى عدم نفاذ ما يقرب من نصف الأشعة غير الحلزونية بسبب المناطق السوداء، ولكن أيضًا لأن نصف الأشعة المتبقية النافذة يتوزّع بين عديد من المسارات المنحرفة.

دخل جريلو وزملاؤه المنافسة العلمية بكتابة تقرير عن جهاز لإنتاج حلزونات إلكترونية بكفاءة بلغت %25. فقد استطاعوا تحقيق هذه القيمة من خلال الجمع بين مزايا أسلوبي الهولوجرام وقرص الطور. في هذا النهج المُركّب، يتم استبدال الغطاء الثنائي التقليدي بغطاء لا يحتوي على مناطق تمنع نفاذ الأشعة ولديه بنية ذات سُمْك أسنان المنشار (الشكل 1)، تعمل بمثابة قرص الطور لتوجه الإلكترونات في اتجاه واحد. وفي مجال العلوم البصرية، يُسمى مثل هذا الجهاز هولوجرام الطور المسنن Blazed Phase Hologram، وله كفاءة نظرية تقترب من %100.






فيزياء تطبيقية: دَوّامـات إلكترونيـة سـاطعـة


الشكل 1 | تحويل واجهة الموجات. قام جريلّو وزملاؤه6 بتصميم هولوجرام طور مسنن، يتميز ببنية ذات سُمك أسنان المنشار. الجهاز يحول الشعاع الإلكتروني الذي تكون فيه واجهة الموجات مستوية إلى أشعة بقمة موجة تدور حول محور انتشارها، لترسم بذلك واجهة موجة حلزونية.



وهناك محاذير لهذا النهج.. فالحصول على أشعة إلكترونية حلزونية ساطعة بهذه الطريقة يُعَدّ تحديًا، لأنه يتطلب التحكم في سُمْك التشكيل الجانبي لهولوجرام الطور المسنن بدقة نانومترية. أيضًا، هناك جزء من الشعاع الإلكتروني النافذ خلال الهولوجرام سيفقد حتمًا بعض الطاقة خلال عملية تسمى بالتشتت غير المرن، الأمر الذي يؤدي إلى نشوء إشارة خلفية غير حلزونية. لتشخيص الشعاع، يمكن إزالة هذا الجزء غير المرن من الشعاع باستخدام أساليب ترشيح الطاقة. ومع ذلك.. فإن استخدام أجهزة تحويل الطور المحضة، مثل تلك التي تستخدم تأثير يُعرف بالزيغ البصري8، بدلًا من طور الهولوجرام المسنن، قد يكون أفضل لتطبيقات مثل التحليل الطيفي المعتمِد على لاانطباقية (Chirality) جزيئات الأشعة الحلزونية.

الشكل الحلزوني لواجهة موجة أشعة الإلكترونات الحلزونية يعني أن القيمة الدقيقة لطور موجة الشعاع في وسطها ليس محددًا بدقة، مما يؤدي إلى تجويف في منتصف بنية كثافة الشعاع (تشبه الدونات)، التي يمكن أن يكون قطرها أقل من 1 نانومتر9. وهذا طول أصغر حوالي ألف مرة من الأشعة الضوئية الحلزونية الموجودة حاليًا، التي تُستخدم لحصار وتحريك جزيئات ميكرومترية الحجم. والحلزونات الإلكترونية الساطعة المنتجة باستخدام طريقة جريلو وزملائه قد تفسح المجال للتلاعب بسهولة بالجزيئات النانوية والذرات الفردية. في الواقع، الحلزونات الإلكترونية الخافتة الموجودة تم بالفعل استخدامها لنقل الزخم الزاوي المداري من أشعة إلى جزيئات نانُوِيّة3،10،11.

إنّ طريقة مجموعة جريلو ستسمح أيضًا بإنتاج حلزونات إلكترونية ساطعة ذات زخم زاويّ مداريّ عالٍ جدًّا، مما سيمكّن من دراسة الآثار الكمّية الخفية المرتبطة بالعزوم المغناطيسية الهائلة لهذه الأشعة. وأخيرًا، ونظرا إلى عدم الانطباق الذاتي لتلك الأشعة، يمكن أن تستخدم حلزونات إلكترونية مكثفة للدراسة الطيفيّة للمواد غير الانطباقية3،12، مثل المواد المغناطيسية، وبعض البوليمرات والجزيئات الحيوية الكُبرى. ومما لا شك فيه أن مستقبل الحلزونات الإلكترونية سيكون أكثر إشراقًا.
References

  • Bliokh, K. Yu., Bliokh, Y. P., Savel'ev, S. & Nori, F. Phys. Rev. Lett. 99, 190404 (2007).
  • Uchida, M. & Tonomura, A. Nature 464, 737–739 (2010).
  • Verbeeck, J., Tian, H. & Schattschneider, P. Nature 467, 301–304 (2010).
  • McMorran, B. J. et al. Science 331, 192–195 (2011).
  • Lloyd, S. M., Babiker, M., Yuan, J. & Kerr-Edwards, C. Phys. Rev. Lett. 109, 254801 (2012).
  • Grillo, V. et al. Appl. Phys. Lett. 104, 043109 (2014).
  • Gabor, D. Nature 161, 777–778 (1948).
  • Clark, L. et al. Phys. Rev. Lett. 111, 064801 (2013).
  • Idrobo, J. C. & Pennycook, S. J. J. Electron Microsc. 60, 295–300 (2011).
  • Verbeeck, J., Tian, H. & Van Tendeloo, G. Adv. Mater. 25, 1114–1117 (2013).
  • Gnanavel, T., Yuan, J. & Babiker, M. Proc. Eur. Microsc. Congr.[عزيزى الزائر لايمكنك مشاهده الروابط الا بعد التسجيلللتسجيل اضغط هنا] (2012).
  • Yuan, J., Lloyd, S. M. & Babiker, M. Phys. Rev. A 88, 031801 (2013).

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك



كلمات البحث

العاب ، برامج ، سيارات ، هاكات ، استايلات








رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
تطبيقية:, دَوّامـات, سـاطعـة, فيزياء, إلكترونيـة

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

Facebook Comments by: ABDU_GO - شركة الإبداع الرقمية

Bookmark and Share


الساعة الآن 09:20 PM.

أقسام المنتدى

لغة الفيزياء | الفيزياء العامة | الفيزياء الحديثة | الفيزياء النووية | المحاضرات عن بعد | تكنو فيز | الوسائط التعليمية | الفيديو العلمي | طرق وأساليب التدريس | الأجهزة التعليمية | البرامج والمواد التعليمية | فيزياء المرحلة الثانوية (نظام المقررات ) | الترجمة | الأخبار العلمية والتكنولوجيا | لغة الأدب | الأدب العربي | الأدب النبطي | لغتنا العربية | الركن الهادئ | لغة الذات | دورات وقراءات | الميديا التنموية | الروحانيات | اسأل طبيبك | استراحة المنتدى | لقاء العائلة | شاركنا أخبارك | التعارف والترحيب بين الأعضاء | منتدى الإدارة | القرارات الإدارية | تواصل مع الإدارة | منتدى الاقتراحات والملاحظات | ريشة فنان | منتدى المواضيع المحذوفة والمكررة | الفيزياء الطبية | مسار محاضرات الفيزياء | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الأول (1و2و3) | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الثاني (4و5و6) |



Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2021.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

أن المنتدى غير مسئول عما يطرح فيه أفكار وهي تعبر عن آراء كاتبها

This Forum used Arshfny Mod by islam servant

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت