تتكون حزم الأيونات عند تسريع الجسيمات المشحونة. وتدعم الوكالة الدولية للطاقة الذرية استخدامها لأغراض البحوث المتعلقة بآثار الإشعاع على المواد وفي تطوير تطبيقات لتحليل المواد.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن عمل الوكالة، اشترك للحصول على نشرة المستجدات الشهرية التي تحتوي على أهمّ أخبارنا ومواد الوسائط المتعدّدة وأكثر من ذلك
حزم الأيونات
الأخبار
ويمكن تقسيم تطبيقات معجلات الحزم الأيونية إلى مجالين واسعين هما: الأساليب التحليلية لتحديد التركيب العنصري والنظيري والحالة الهيكلية للمواد؛ وتعديل المواد.
وتعتمد بعض التقنيات التحليلية للحزم الأيونية على حفز إنبعاث الإشعاع من العينة، على سبيل المثال انبعاث الأشعة السينية المستحث بالجسيمات وطرق التحليل بالتفاعل النووي، وهي تقنيات حساسة للتكوين الكيميائي أو النظيري للمواد. وتستخدم تقنيات أخرى تشتت وارتداد الأيونات من العينة لتوصيف التركيب الكيميائي والهيكلي للمواد أو للحصول على نماذج عمق التركيز العنصري.
ويمكن استخدام الأساليب التحليلية من أجل:
- تحديد مصدر الملوثات مثل الأيروسولات الدقيقة في الهواء أو جسيمات الرواسب المنقولة بالماء؛
- تمييز الملوثات في الغذاء؛
- تصوير الخلايا البيولوجية الفردية؛
- تحديد توزيع العنصر النزرة في الأنسجة وآليات المرض.
ويمكن أيضاً استخدام طرائق الحزم الأيونية لتحليل عناصر التراث الثقافي بطريقة غير مدمرة. ويمكن دراسة تكوين الأحبار والدهانات وطبقات المينا على السيراميك والنظارات لتحديد المكان الذي ترد منه الأعمال الفنية أو القطع الأثرية. ويمكن أن تكشف الطريقة أيضاً ما إذا كانت المادة زائفة أم حقيقية؛ وما إذا كانت قد غُيرت في الماضي؛ وآليات التآكل والتدهور في العمل؛ وكيف يمكن الحفاظ على القطع الأثرية المتضررة.
وفي مجال تعديل المواد، فالحزم الأيونية لها تطبيقات في:
- التكنولوجيا النانوية، مثل إنشاء هياكل مصنعة بدقة؛
- أشباه الموصلات والأجهزة الإلكترونية، على سبيل المثال عن طريق زرع أيون؛
- تعديل الحمض النووي، على سبيل المثال التربية المطفرة للنباتات.
كما أنها مفيدة لإجراء دراسات أساسية للتفاعلات بين الإشعاع والمواد. وستولد الكثير من مفاهيم المفاعلات المتقدمة تدفقات كبيرة من النيوترونات ذات الطاقات الأعلى بكثير من الأجيال الحالية من المفاعلات. وتتسبب تدفقات النيوترونات السريعة هذه في إلحاق المزيد من الضرر بالمواد في المفاعل، مثل الكسوة التي تحيط الوقود النووي. ويمكن للغازات الناتجة عن التفاعلات النووية أن تؤدي إلى تفاقم انتفاخ الكسوة. ويمكن استخدام الحزم الأيونية النشيطة لتسريع معدلات الضرر الذي يلحق بهذه المواد إلى معدلات تتجاوز كثيراً تلك التي يمكن تحقيقها في مفاعل اختبار. ومن خلال التطبيق المتزامن لحزمتين أيونيتين أخريين، يمكن أن تنتج غازات الهيدروجين والهيليوم داخل المواد. ولذلك، يمكن محاكاة جميع عمليات الضرر الرئيسية التي تحدث داخل المفاعل مع الحزم الأيونية، مما يوفر فحصاً سريعاً للمواد المرشحة المحتملة.
ويمكن الاطلاع على قائمة عالمية بمعجلات الحزم الأيونية على بوابة للمعرفة المتعلقة بالمعجلات تابعة للوكالة.