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Concept
Résonance cyclotron
Résumé
La résonance cyclotron électronique (ECR pour electron cyclotron resonance) est un phénomène observé aussi bien en physique des plasmas qu'en physique de la matière condensée. Un électron dans un champ magnétique statique et uniforme se déplace sur un cercle en raison de la force de Lorentz. Le mouvement circulaire peut être superposé à un mouvement uniforme axial, résultant en une hélice, ou avec un mouvement uniforme perpendiculaire au champ, par exemple, en présence d'un champ électrique ou gravitationnel, résultant en une cycloïde. La pulsation (ω = 2π f ) de ce cyclotron pour un champ magnétique donné B est donnée en unités SI par la formule suivante :
où la charge élémentaire e vaut 1,602 × 10-19 coulombs, la masse de l'électron m vaut 9,109 × 10 -31 kg, le champ magnétique B est mesuré en teslas, et la pulsation ω est mesurée en radians par seconde.
Pour un rayonnement micro-onde classique de fréquence , la condition de résonance est remplie lorsque B = 875 G = 0,0875 T.
Pour des particules de charge q, une masse au repos m0 se déplaçant à des vitesses relativistes v, la formule doit être ajustée en fonction de la théorie de la relativité selon :
où
Un plasma ionisé peut être efficacement produit ou chauffé en superposant un champ magnétique statique et un champ électromagnétique à haute fréquence à la fréquence de résonance du cyclotron d'électrons. Dans les champs magnétiques toroïdaux utilisés dans la fusion par confinement magnétique, le champ magnétique décroît avec le rayon majeur, si bien que l'emplacement du dépôt de puissance peut être contrôlé dans une zone d'un centimètre environ. En outre, la puissance de chauffage peut être rapidement modulée et est déposée directement dans les électrons. Ces propriétés font du chauffage cyclotron électronique un outil de recherche précieux pour les études de transport d'énergie. En plus du chauffage, les ondes cyclotron électronique peuvent être utilisées pour l'entraînement du courant. Le processus inverse d'émission cyclotron électronique peut être utilisé comme un du profil de température électronique radial.
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