חישוב מסנני RC. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חישוב מסנני RC. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

שקול מעגלים סלקטיביים תדרים או סלקטיביים בעלי אפקט סינון, כלומר, אותות עם תדרים מסוימים עוברים טוב יותר, עם אחרים - גרוע יותר. לפעמים תכונה זו של מעגלים מזיקה, למשל, במגברי תדר שמע איכותיים, שם הם שואפים לקבל את רוחב הפס הרחב ביותר האפשרי. ולפעמים זה שימושי, נניח, במקלטי רדיו, כאשר מתוך מסת האותות מתחנות רדיו הפועלות בתדרים שונים, אתה צריך לבחור את האות של אחד שמשדר בתדר שאתה מכיר.

מעגלי סינון (מסננים) חייבים בהכרח להכיל אלמנטים תגובתיים - קיבולים ו / או השראות, שכן ההתנגדות הפעילה של נגדים אינה תלויה בתדר (במקרה האידיאלי). במציאות, תמיד יש קיבולים ושראות טפיליים (חיווט, לידים, חיבורי p-n וכו'), כך שכמעט כל מעגל מתגלה כמסנן במידה זו או אחרת, כלומר, הפרמטרים שלו תלויים בתדר. ראשית, שקול את שרשראות ה-RC הפשוטות ביותר.

על איור. 28a מציג תרשים של מסנן נמוך-מעבר פשוט (LPF) המעביר תדרים נמוכים ומחליש תדרים גבוהים.

חישוב מסנני RC

מקדם ההעברה הוא היחס K = Uout / Uin (ליתר דיוק, זהו המודול, או הערך המוחלט של מקדם ההעברה). אנו מחשבים אותו באמצעות המידע שאנו כבר יודעים על מעגלי AC. הזרם במעגל הוא:

ומתח המוצא שווה למפל המתח על פני הקבל C:

החלפת הזרם, אנו מוצאים

מקדם ההולכה התברר כמורכב. המשמעות היא שמתח המוצא של המסנן נמצא מחוץ לפאזה ביחס לכניסה. כדי להדגיש את האופי המורכב של K, הוא מסומן לעתים קרובות כ-K(jω). בוא נמצא את המודול (ערך מוחלט) ואת הארגומנט (שלב) K

גם המודול וגם הפאזה של ההגבר תלויים בתדר, או שנאמר שהם פונקציות של תדר. הסימן השלילי של הטיעון מציין שהפאזה של אות המוצא מפגרת אחרי הפאזה של אות הקלט. אם אתה בונה את הגרפים שלהם, אתה מקבל את מאפייני המשרעת-תדר ותדר הפאזה של המסנן (AFC ו-PFC), המוצג באיור. 28,6 ובהתאמה.

המסנן פועל באופן הבא. בתדרים הנמוכים ביותר, הקיבול של הקבל גדול והאות מועבר מהכניסה ליציאה דרך ההתנגדות R כמעט ללא הנחתה. ככל שהתדר עולה, הקיבול יורד והמעגל פועל כמחלק מתח. בתדר החיתוך ωc, הקיבול שווה להתנגדות הפעילה, ו-ωcRC = 1. עם זאת, המודול K אינו שווה ל-1/2, כפי שיהיה במקרה של התנגדויות אקטיביות, אלא הוא 1/V2 = 0,7, כפי שניתן לראות מתרשים המתח הווקטור (איור 28ד). הסטת הפאזה המוכנסת על ידי השרשרת בתדר החיתוך היא 45 מעלות - עד כדי כך הפאזה של אות המוצא מפגרת אחרי הפאזה של הקלט. עם עלייה נוספת בתדר, מודול ההגבר יורד ביחס לתדר, והסטת הפאזה נוטה ל-90°.

לעתים קרובות, כדי לפשט את החישובים, הציון RC = τ מוצג. (קבוע זמן שרשרת), ωRC = ω/ωc = x (תדירות כללית). מקדם השידור בסימון אלה כתוב בפשטות:

רצוי לחזור לסימון הקודם רק לאחר השלמת כל החישובים.

בניתוח שלנו, הנחנו בשתיקה שהמעגל מופעל על ידי גנרטור עם התנגדות פנימית נמוכה מאוד, והתפוקה שלו אינה נטענת בשום דבר. במציאות, למקור האות תמיד יש התנגדות פנימית כלשהי R1, ואם הוא פעיל, אתה רק צריך להוסיף אותו ל-R. באופן דומה, אם לעומס יש קיבול Cn, אתה רק צריך להוסיף אותו ל-C. אם העומס יש התנגדות אקטיבית RH, אז המודול K נמצא כבר בתדרים הנמוכים ביותר, שבהם ניתן להזניח את השפעת הקיבול, יהיה פחות מאחדות ויהיה (אנחנו פשוט מחשיבים לפי חוק אוהם) RH / (R + RH) . גם תדירות החיתוך תזוז גבוה יותר וכמות, מכיוון שקל לחשב אותו באופן שתואר לעיל, כבר לא

כאשר R' היא ההתנגדות המתקבלת מחיבור R ו-Rn במקביל.

הנה דוגמה ליישום המעשי של המידע המוצג. מגבר הווידאו של הטלוויזיה צריך לעבור דרך פס תדרים של 6 מגה-הרץ, והוא פועל על עומס קיבולי המורכב מקיבול המוצא של הטרנזיסטור C, קיבול ההרכבה C וקיבול הבין-אלקטרודות של רשת הבקרה של הקינסקופ Sk ( איור 29, א). ניתן להעריך את הסכום שלהם לפי כל מד קיבול (כמובן, כשהטלוויזיה כבויה!) או לפי נתוני התייחסות. תן לזה להיות 25 pF - זו תהיה הקיבולת של שרשרת ה-RC הנחשבת. ההתנגדות R של המעגל מתקבלת על ידי חיבור מקביל של ההתנגדות הפנימית של הטרנזיסטור (מחולל אותות) והתנגדות העומס Rn. ניתן למצוא את הראשון ממאפייני האספן של הטרנזיסטור על ידי לקיחת תוספת קטנה של ΔUk ליד מתח הקולטן ההפעלה Uk ומציאת תוספת הזרם המקבילה ΔIk

בדרך כלל, ההתנגדות הפנימית גדולה בהרבה מהתנגדות העומס, אז נוכל להניח R = Rn.

אנו מוצאים את התנגדות העומס המותרת בהתבסס על חסימת תגובת התדר עד 0,7 (ב-3 dB) בתדר של 6 מגה-הרץ. התדר הזוויתי של החתך יהיה

(מתכנס). מכיוון ש-RC = 1 /ωс,

באופן טבעי, נרצה לבחור בהתנגדות עומס גדולה יותר, שתגדיל את הרווח ותפחית את הזרם הנצרך על ידי הטרנזיסטור, אך לא ניתן לעשות זאת עקב חסימת התדרים העליונים של ספקטרום הווידאו, מה שיוביל לאובדן של בהירות תמונה.

חישוב מסנני RC

לצורך העניין, נמשיך בחישוב. אפשר להחיל אות עם משרעת של עד 50 V על רשת הקינסקופ, אז זרם הטרנזיסטור צריך להיות 50 mA. 50 וולט יירד גם בהתנגדות העומס, מתח אספקת החשמל חייב להיות לפחות 100 וולט, ו-50 וולט - 50 mA \u2,5d 29 וואט ישוחררו על נגד העומס. אותו כוח יתפזר בטרנזיסטור. מאפיין העומס למקרה זה מוצג באיור. XNUMX,b, יחד עם דיאגרמות מתח וזרם (אשר, יש לציין, לעתים רחוקות הם סינוסואידים בטלוויזיה). עכשיו זה צריך להיות ברור מדוע שלב המוצא של מגבר הווידאו מתבצע על טרנזיסטור חזק, ונגד חזק מוצב בעומס, למרות שהקינסקופ אינו צורך כל חשמל דרך מעגל אלקטרודת הבקרה (הרשת).

כדי לשפר איכשהו את המצב, הומצאו דרכים רבות. אחד מהם מורכב מתיקון תגובת התדר על ידי הפעלת סליל עם השראות קטנה בסדרה עם העומס (איור 29, א), שנבחר כך שהוא מהדהד עם הקיבול הכולל C איפשהו בתדר החיתוך או מעט גבוה יותר. מעגל התנודה המתקבל עם מקדם איכות נמוך מאוד (לא יותר מ-1...1.5) תורם לעליית תגובת התדר ליד תדר החיתוך. על איור. 29, הקו המלא מראה את תגובת התדר של המגבר לפני התיקון, התואמת לתגובת התדר של מעגל RC פשוט, והקו המקווקו מראה לאחר הפעלת השראות. בדרך זו, רוחב הפס של התדרים המשודרים מורחב פי 1,5 ... 2, או שההגברה והיעילות של המפל גדלות באותה כמות.

הצמצום המתואר של רוחב הפס מלמעלה מתרחש בכל שלב הגברה, אשר יש לקחת בחשבון בעת תכנון מגברים רב-שלביים. לדוגמה, במקרה של שני אשדים זהים, חסימת תגובת התדר בכל אחד צריכה להיות לא יותר מ-0,84 (0,842 = 0,7), במקרה של שלושה - לא יותר מ-0,89. לפעמים, במיוחד במגברי וידאו, משתמשים ב"טריקים קטנים": השלב המקדים, בו גם קיבולי הבין-אלקטרודות וגם תנודת מתח המוצא קטנים יותר, מתוכננים כרחב פס, עם עלייה בתגובת התדרים בתדרים גבוהים, המפצה על החסימה בתגובת התדר בשלב הפלט.

השרשרת המתוארת (ראה איור 28, א) נקראת פילטר מעביר נמוך כאשר בוחנים את מאפייני התדר שלה, והיא נקראת גם אינטגרציה כאשר בוחנים את המעבר של אות פועם. תנו לירידת מתח עם קצה קצר לפעול בכניסת המעגל (איור 30). מתח המוצא לא יעלה מיד, כי הקבל צריך זמן להיטען על ידי הזרם המוגבל על ידי הנגד R.

חישוב מסנני RC

רק ברגע הראשון של הזמן לאחר פגיעת הירידה, הזרם יהיה שווה ל-UBX / R, ואז הוא יקטן ככל שהמתח על פני הקבל גדל. על ידי חיבור משוואת דיפרנציאלית עבור מתח המוצא ופתרונו, נוכל לקבוע זאת

כאשר e הוא הבסיס של הלוגריתמים הטבעיים. במהלך הזמן τ = RC, מתח המוצא גדל ל-0,63 בערך מערך הקלט ולאחר מכן מתקרב אליו באופן אסימפטוטי. כך, השרשרת המשלבת "מכריעה" את הקצוות התלולים של האות, מה שמסביר, אגב, את הירידה בבהירות תמונת הטלוויזיה.

הבה נעבור למסנני מעבר גבוה (HPF), שהפשוט ביותר שבהם (הבדל RC-שרשרת) מוצג באיור. 31, א. מקדם ההעברה מבוטא כעת כ:

תגובת התדר של השרשרת מוצגת באיור. 31ב. הנוסחה עבור תדירות החיתוך נשארת זהה. גם תגובת הפאזה זהה, אבל הסימן של f משתנה - הפאזה של אות המוצא מקדימה את הפאזה של הקלט. הוא קרוב ל-90° בתדרים הנמוכים ביותר ומתקרב לאפס בתדרים גבוהים (די להזיז את הגרף של איור 28c כלפי מעלה לאורך ציר φ ב-90°). למעשה, כל הביטויים עבור HPF מתקבלים מהנוסחאות עבור HPF כאשר התדר המוכלל x מוחלף ב-1/x', המשמש לעתים קרובות מאוד בעת חישוב מסננים כלשהם.

תגובת הדחף של השרשרת מוצגת באיור. 32. זה כביכול הפוך מהקודם - מתח המוצא עולה בפתאומיות, אבל אז יורד לפי חוק אקספוננציאלי בהתאם למבט, לאורך זמן השווה לקבוע הזמן של השרשרת t, זה יורד ל-0,37 קלט, במהלך המרווח הבא t - שוב ל-0,37 וכן הלאה (אגב, זה כלל טוב לציור אקספוננציאלים - עבור כל חלוקה אופקית, הקואורדינטה האנכית של העקומה צריכה לעלות או לרדת באותו אחוז ).

כמעט כל שרשרת RC מחלקת בין-שלבית היא HPF מתואר. גם אם אין התנגדות מפורשת R, זוהי התנגדות הכניסה של המפל המחובר מאחורי קבל הצימוד. אם ניקח בחשבון גם שהקיבול הטפילי במוצא המפל יוצר מסנן מעביר גבוה, אז יתברר שכל מפל הגברה מגביל את רוחב הפס של התדרים המשודרים הן מלמטה והן מלמעלה, כלומר הוא מסנן פס פס. עבור פולסים מלבניים העוברים דרך שלב ההגברה, חזיתות תלולות מוחלקות (פעולת LPF) והחלק העליון קורס (פעולת HPF).

כדי להגביר את אפקט הסינון של מעגלי RC, כמה מהם מופעלים, בזה אחר זה, וכדי לא לכלול shunting של המעגלים הבאים, הם מופרדים על ידי שלבי הגברה ביניים בטרנזיסטורים. לפעמים, לאותה מטרה, נבחרות שרשראות עוקבות בהתנגדות רבה. עם זאת, בכל מקרה, תגובת התדר של המסננים באזור תדר החיתוך היא שטוחה מאוד.

מסננים פעילים מאפשרים תיקון המצב, בו אלמנט ההגברה (הטרנזיסטור) עצמו משמש כאלמנט מסנן. על איור. 33 הוא דיאגרמה של מסנן פעיל במעבר נמוך (Sallena-Key). האלמנט הפעיל בו חייב להיות בעל רווח אחדות ולא להפוך את האות. בנוסף, נדרשות עכבות קלט גבוהות ויציאות נמוכות. דרישות אלה מתקיימות על ידי עוקב פולט (מקור) על טרנזיסטור או (עדיף) מגבר תפעולי, שהכניסה ההפוכה שלו מחוברת ליציאה. נגדים נבחרים בדרך כלל עם אותה התנגדות, והקיבול של הקבל C2 הוא פי 2 ... 2,5 פחות מהקיבול של C1. תדירות חיתוך מסנן

המסנן עובד כך. בתדרים מתחת לתדר החיתוך של מעגלי ה-RC, מתח המוצא כמעט חוזר על מתח הכניסה והקבל C1 כבוי מעבודה, מכיוון שלשני הלוחות שלו יש פוטנציאל זהה. האות מועבר ללא הנחתה. ככל שהתדר עולה, מעגל RC2 נכנס לפעולה ומתח המוצא יורד. אז גם מעגל RC1 נכנס לפעולה, ומחליש עוד יותר את אות המוצא. כתוצאה מכך נוצרת ירידה תלולה בתגובת התדר מעל תדר החיתוך.

על ידי שינוי היחס בין הקיבולים C1 ו-C2, אתה יכול לקבל תגובת תדרים חלקה ויורדת מונוטונית בתוך פס המעבר (מסנן Butterworth), ואפילו תוכל ליצור עלייה מסוימת לפני תדר החיתוך (פילטר Chebyshev).

לאחר שיצרו עלייה כזו (עקומה 1 באיור 34), רצוי להוסיף חוליה פסיבית נוספת (עקומה 2), אשר יפצה על העלייה ויהפוך את השיפוע של תגובת התדר מאחורי תדר החיתוך לתלול עוד יותר (עקומה 3 ) - |K| יקטן בפקטור 8 כאשר התדר יוכפל. התוצאה היא פילטר מסדר שלישי עם שיפוע של 18 dB לאוקטבה. כדוגמה, באיור. 35 מציג דיאגרמה של מסנן נמוך כזה עם תדר חיתוך של 3 קילו-הרץ. קל לכוון את המסנן לתדרים אחרים על ידי שינוי הערכים של כל הקיבולים ביחס הפוך לתדר. HPF בעל מאפיינים דומים מתקבל על ידי החלפת הנגדים והקבלים ושינוי הדירוגים שלהם בהתאם.

על סדר המסננים: הוא נקבע על פי מספר רכיבי המסנן התגובתיים, והשיפוע של שיפוע תגובת התדר תלוי בסדר. אז, הקישורים מסדר ראשון (איור 28, a ו- 31, a) נותנים הנחתה של אות פי 2 עם שינוי כפול בתדר (6 dB / אוקט.), המסנן מסדר שני (איור 33) - פי 4 (12 dB / אוקטובר), מסנן מסדר שלישי (איור 35) - 8 פעמים (18 dB / אוקט.).

חישוב מסנני RC

שאלה לבדיקה עצמית. למגבר 20H איכותי (פס 20 הרץ ... 3 קילוהרץ) יש עכבת כניסה של 100 קילו אוהם, למקור האות יש אותה עכבת מוצא. הם מחוברים באמצעות כבל מסוכך עם קיבול ליניארי של 100 pF/m. אורך הכבל הוא 3,2 מ' בנוסף, קבל בידוד 0,01 μF כלול בכניסת המגבר. האם הכל נעשה נכון, מה יהיה בעצם פס התדרים ומה צריך לעשות כדי לתקן את המצב?

תשובה. נצייר מעגל שווה (איור 63) המכיל מקור אות G1 עם התנגדות פנימית r, כבל עם קיבול C1, קבל צימוד C2 ועכבת הכניסה של המגבר R1.

התדרים העליונים מוחלשים על ידי הקיבול של הכבל, שבמקביל אליו מחוברים התנגדות הכניסה R1 וההתנגדות הפנימית של מקור האות r. לקבל הבידוד C2 בתדרים גבוהים יש התנגדות זניחה וניתן להתעלם ממנו. חיבור מקביל של שתי התנגדויות של 100 kΩ נותן ערך כולל של 50 kΩ. הקיבול של כבל C1 הוא 100 pF / m x 3,2 m = = 320 pF. באמצעות הנוסחה fc= 1/2πRC, אנו קובעים את התדר העליון של רוחב הפס:

f B = 1/6,28 320 10^-12-50 10³ = 104 הרץ = 10 קילו-הרץ.

כדי להגדיל אותו ל-20 קילו-הרץ, עליכם לקצר את הכבל בחצי, או לבחור בכבל עם חצי מהקיבולת הליניארית, או להוריד את עכבת המוצא של מקור האות לכ-30 קילו-הרץ כך שההתנגדות הכוללת מחוברת במקביל לכבל. הוא לא 50, אלא 25 kΩ.

השיטה האחרונה עדיפה, מכיוון שהיא גם מגבירה את המתח בכניסה של המגבר. ואכן, אם ההתנגדויות של מקור האות והמגבר שוות, מדובר במחצית מה-EMF של המקור, וכאשר ההתנגדות של מקור האות יורדת ל-30 kOhm, היא תגיע ל-75% מה-EMF של המקור.

מסיבה זו, עוקבי קתודה, פולט או מקור עם עכבת יציאה נמוכה מותקנים לרוב במוצא של מקורות אות הפועלים על כבלי חיבור ארוכים.

הבה נחשב כעת את תדר החיתוך התחתון של פס המעבר. זה נקבע על ידי קבל הבידוד C2 (0,01 μF) וההתנגדות הכוללת של מקור האות וכניסת המגבר המחוברים בסדרה (r + R1 = 100 + 100 = 200 קילו אוהם). באמצעות אותה נוסחה, אנו מחשבים את תדירות החיתוך של שרשרת RC זו (HPF): fH = 1/2πRC = 1/6,28 2 10⁵· 10^-8 = 80 הרץ. כדי להוריד את תדר החיתוך ל-20 הרץ, יש להגדיל את הקיבול של קבל הבידוד לפחות פי 4. ערך הקיבול הסטנדרטי הקרוב ביותר הוא 0,047uF.

אם, בהתאם להמלצה לעיל, עכבת המוצא של מקור האות r מופחתת ל-30 kΩ, אז ההתנגדות הכוללת של שרשרת HPF תהיה r + R1 = 30 + 100 = 130 kΩ, והקיבול הנדרש של קבל בידוד יהיה שווה ל:

C \u1d 2 / 1πf HR \u6,28d 20 / 1,3 10 XNUMX-XNUMX⁵= 0,07 uF.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מלכודת ניידת להעברת אנטי-חומר בין מעבדות מחקר 11.11.2020

ידוע כי אנטי-חומר הוא חומר, אשר אחסונו והובלתו טומנים בחובם קשיים רבים בשל העובדה שהוא, אנטי-חומר זה, מבקש מיד להרוס את חומר המיכל בו הוא מונח. ולאחרונה, מדעני CERN BASE מצאו דרך להעביר בבטחה אנטי-חומר למכשירים מדעיים במעבדות אחרות, שם מדענים ישתמשו בו כדי לנסות "לחשוף" כמה מהתעלומות הבסיסיות של היקום שלנו.

מתקן האנטי-חומר (AD) הוא אחד המקומות הבודדים על פני כדור הארץ שבהם מיוצר אנטי-חומר. עם זאת, הפרטים של פעולתו של מתקן זה, בפרט, השדות המגנטיים החזקים ביותר המשמשים בו, הופכים את מיקומו ללא מתאים לחלוטין לביצוע ניסויים אחרים. ואז יש את הבעיה של הובלת אנטי-חומר למקומות אחרים המתאימים יותר למחקר.

מדעני BASE כבר השלימו את התכנון של מלכודת ניידת, הנקראת BASE-STEP. התקנה זו מבוססת על העיקרון של מלכודת Penning הידועה, בה נשמרים אנטי-פרוטונים ממגע עם קירות המיכל באמצעות שדות חשמליים ומגנטיים. יתרה מכך, מתקן BASE-STEP משתמש בשתי מלכודות Penning עצמאיות, האחת לקליטת ושחרור אנטי-חומר, והשנייה לאחסון לטווח ארוך בוואקום גבוה.

מדעני CERN משתמשים במלכודות Penning המשודרגות החדשות כבר זמן מה, שמסוגלות לאחסן אנטי פרוטונים למשך 400 ימים. לשם השוואה, נציין שמלכודות דומות ששימשו עוד בשנת 2011 הבטיחו שאנטי-חומר מאוחסן לא יותר מ-16 דקות. והבעיה הגדולה איתה נאלצו להתמודד מדעני BASE הייתה מזעור המלכודות הקיימות תוך שמירה על תכונותיהן, כלומר. ללא הפסד בזמן אחסון אנטי-חומר.

שתי המלכודות של מתקן BASE-STEP ממוקמות בתוך סליל מוליך-על של מגנט שיוצר שדה של 1 טסלה. שדה מגנטי חזק זה מונע מהאנטי-חומר ליצור קשר עם דפנות המלכודות במהלך המהמורות והטלטלות המתרחשות בהכרח במהלך ההובלה. כדי לשמור על הטמפרטורה הקריוגנית בתוך המלכודת ובפיתולי המגנט, נעשה שימוש בהליום נוזלי, ממנו יש אספקה המספיקה למספר שעות של אחסון אנטי-חומר. מידות מלכודת BASE-STEP הן 1,9 על 1,6 על 0,8 מ' ומשקלה אינו עולה על 1000 קילוגרם.

כפי שמקווים המדענים, מחקר על אנטי-חומר, הקל והמואץ על ידי אפשרות הובלתו, יאפשר בסופו של דבר למצוא את התשובה לאחת משאלות היסוד החשובות ביותר של הפיזיקה. שאלה זו היא כדלקמן - לפי התיאוריה הקיימת, כמות שווה של חומר ואנטי-חומר הופיעה במהלך המפץ הגדול. כיום, בחלק הנגיש של היקום שסביבנו, אנו צופים רק בחומר רגיל. אז מה בדיוק הוביל להופעתו של חוסר איזון כזה, ולאן נעלם כמעט כל האנטי-חומר?

עוד חדשות מעניינות:

▪ שחקני כדורגל עם רדיו

▪ מדפסת תלת מימד BQ Hephestos 3

▪ עץ שקוף

▪ ירח במקום בנזין

▪ מתחרה GPS יבשתי

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק מהרכבת הקוביות של רוביק באתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר והבנים עקובים מדם בעיניים. ביטוי עממי

▪ מאמר אילו בעלי חיים משתמשים בגוף שלהם ככר? תשובה מפורטת

▪ מאמר מנטה. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מערכת רמקולים מסתורית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר חילול. ניסיון כימי

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר