कण पुंज: Difference between revisions

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{{Short description|Stream of charged, or less frequently neutral particles}}कण किरण [[आवेशित कण|आवेशित]] या [[तटस्थ कण|अनावेशित कणों]] की एक धारा है। [[कण त्वरक|कण त्वरणकारों]] में, ये कण [[प्रकाश की गति]] के निकट गति से चल सकते हैं। आवेशित कण किरण और अनावेशित कण किरण के निर्माण और नियंत्रण के मध्य अंतर है, क्योंकि [[विद्युत]] चुंबकत्व पर आधारित उपकरणों द्वारा केवल पहले प्रकार को पर्याप्त मात्रा में युक्तियोजित किया जा सकता है। कण त्वरक का उपयोग करके उच्च गतिज ऊर्जा पर आवेशित कण किरण का युक्तियोजन और निदान [[त्वरक भौतिकी]] के मुख्य विषय हैं।
कण किरण [[आवेशित कण|आवेशित]] या [[तटस्थ कण|अनावेशित कणों]] की एक धारा है। [[कण त्वरक|कण त्वरणकारों]] में, ये कण [[प्रकाश की गति]] के निकट गति से चल सकते हैं। आवेशित कण किरण और अनावेशित कण किरण के निर्माण और नियंत्रण के मध्य अंतर है, क्योंकि [[विद्युत]] चुंबकत्व पर आधारित उपकरणों द्वारा केवल पहले प्रकार को पर्याप्त मात्रा में युक्तियोजित किया जा सकता है। कण त्वरक का उपयोग करके उच्च गतिज ऊर्जा पर आवेशित कण किरण का युक्तियोजन और निदान [[त्वरक भौतिकी]] के मुख्य विषय हैं।


== स्रोत ==
== स्रोत ==
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== हेरफेर ==
== युक्तियोजन ==


=== त्वरण ===
=== त्वरण ===
{{See also|Accelerator physics|Superconducting radio frequency}}
{{See also|त्वरण भौतिकी|अतिचालक रेडियो तरंग}}


चार्ज किए गए किरण को उच्च गुंजयमान यंत्र, कभी-कभी [[ अतिचालक ]], [[ माइक्रोवेव गुहा ]] के उपयोग से और तेज किया जा सकता है। ये उपकरण [[विद्युत चुम्बकीय]] क्षेत्र के साथ संपर्क करके कणों को गति देते हैं। चूंकि हॉलो मैक्रोस्कोपिक, कंडक्टिंग उपकरणों की [[तरंग दैर्ध्य]] [[ आकाशवाणी आवृति ]] (RF) बैंड में होती है, ऐसे गुहाओं और अन्य RF उपकरणों का डिज़ाइन भी त्वरक भौतिकी का एक हिस्सा है।
उच्च अनुनादी यंत्रों, कभी-कभी अतिचालकों, [[ माइक्रोवेव गुहा |सूक्ष्म तरंग गुहा]] का उपयोग करके आवेशयुक्त किरणों को अधिक त्वरित किया जा सकता हैं। ये उपकरण [[विद्युत चुम्बकीय]] क्षेत्र के साथ संपर्क करके कणों को गति देते हैं। चूंकि खोखले स्थूलदर्शीय चालक उपकरणों के [[तरंग दैर्ध्य]], रेडियो आवृत्ती पट्टी में होतें है, इसलिए ऐसे गुहाओ और अन्य आरएफ उपकरणों के प्रारूप को त्वरक भौतिकी का भी एक भाग माना जाता है।।


हाल ही में, स्पंदित उच्च-शक्ति [[लेज़र]] सिस्टम की विकिरण ऊर्जा या अन्य आवेशित कणों की [[गतिज ऊर्जा]] का उपयोग करके, [[प्लाज्मा त्वरण]] एक [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] माध्यम में कणों को गति देने की संभावना के रूप में उभरा है। यह तकनीक सक्रिय विकास के अधीन है, लेकिन वर्तमान में यह पर्याप्त गुणवत्ता के विश्वसनीय किरण प्रदान नहीं कर सकती है।
हाल के समय में, प्लाज्मा त्वरण को एक विकल्प के रूप में उभरते देखा गया है जो प्लाज्मा माध्यम में अधिकतम त्वरण के लिए पल्स के साथ ऊर्जावान उच्च शक्ति वाले लेजर सिस्टम या अन्य आवेशयुक्त धाराओं की चाल की ऊर्जा का उपयोग करता है। यह तकनीक सक्रिय विकास के अधीन है, परंतु वर्तमान में यह पर्याप्त गुणवत्ता के विश्वसनीय किरण प्रदान नहीं कर सकती है।


=== मार्गदर्शन ===
=== मार्गदर्शन ===
सभी मामलों में, किरण को द्विध्रुवीय चुम्बकों के साथ चलाया जाता है और चतुष्कोणीय चुम्बकों के साथ केंद्रित किया जाता है। प्रयोग में वांछित स्थिति और किरण स्पॉट आकार तक पहुंचने के अंतिम लक्ष्य के साथ।
सभी स्थितियों में प्रयोग में वांछित स्थिति और किरण बिन्दु आकार तक पहुंचने के अंतिम लक्ष्य के साथ, किरण को द्विध्रुवीय चुम्बकों के साथ चलाया जाता है और चतुष्कोणीय चुम्बकों के साथ केंद्रित किया जाता है।


== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==


=== उच्च-ऊर्जा भौतिकी ===
=== उच्च-ऊर्जा भौतिकी ===
{{See also|Particle collider|Large Hadron Collider}}
{{See also|अणु संघटक|दीर्घ हेडरोन संघटक}}
बड़ी सुविधाओं में [[कण भौतिकी]] प्रयोगों के लिए उच्च-ऊर्जा कण किरण का उपयोग किया जाता है; [[लार्ज हैड्रान कोलाइडर]] और [[टेवाट्रॉन]] सबसे आम उदाहरण हैं।
 
दीर्घ कार्यों में [[कण भौतिकी]] प्रयोगों के लिए उच्च-ऊर्जा कण किरण का उपयोग किया जाता है; [[लार्ज हैड्रान कोलाइडर|दीर्घ हेडरोन संघटक]] और [[टेवाट्रॉन]] इसके सबसे साधारण उदाहरण हैं।


=== सिंक्रोट्रॉन विकिरण ===
=== सिंक्रोट्रॉन विकिरण ===
{{Main|Synchrotron light source|Synchrotron radiation}}
{{Main|सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्त्रोत|सिंक्रोट्रॉन विकिरण}}
[[एक्स-रे]] उत्पन्न करने के लिए [[सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत]]ों में [[इलेक्ट्रॉन बीम|इलेक्ट्रॉन किरण]] कार्यरत हैं | एक व्यापक [[आवृत्ति]] बैंड पर एक निरंतर [[स्पेक्ट्रम]] के साथ एक्स-रे विकिरण जिसे [[सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] कहा जाता है। इस एक्स-रे विकिरण का उपयोग विभिन्न प्रकार के [[स्पेक्ट्रोस्कोपी]] ([[XAS]], [[XANES]], [[EXAFS]], X-ray प्रतिदीप्ति|µ-XRF, X-ray क्रिस्टलोग्राफी|µ-XRD) के लिए सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोतों की [[ beamline ]]ों पर किया जाता है ताकि जांच की जा सके और ठोस पदार्थों और जैविक पदार्थों की संरचना और रासायनिक जाति उद्भवन की विशेषता बता सकेंगे।
 
[[सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत|सिंक्रोट्रॉन प्रकाश]] स्त्रोतों में [[इलेक्ट्रॉन बीम|इलेक्ट्रॉन किरण]] का उपयोग [[सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] के रूप में व्यापक [[आवृत्ति]] बैंड वाले [[एक्स-रे]] विकिरण का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स के बीमलाइनों पर इस [[एक्स-रे]] रेडिएशन का उपयोग विभिन्न [[स्पेक्ट्रोस्कोपी|स्पेक्ट्रोस्कोपियों]] ([[XAS|एक्स-एएस]], [[XANES|एक्स-एएनईएस]], [[EXAFS|एक्सफास]], µ-एक्सआरएफ, µ-एक्सआरडी) के लिए किया जाता है जिससे ठोस और जैव विज्ञान से संबंधित संरचना और रासायनिक विशिष्टता का पता लगाया जा सके।


=== कण चिकित्सा ===
=== कण चिकित्सा ===
{{Main|Particle therapy}}
{{Main|कण उपचार}}
कण चिकित्सा में कैंसर के उपचार के लिए प्रोटॉन, [[न्यूट्रॉन]], या सकारात्मक [[आयनों]] (जिसे कण [[ microbeam ]] भी कहा जाता है) से युक्त ऊर्जावान कण किरण का उपयोग किया जा सकता है।
कण चिकित्सा में कैंसर के उपचार के लिए प्रोटॉन, [[न्यूट्रॉन]], या धनात्मक [[आयनों]] जिसे कण [[ microbeam |सूक्ष्मकण]] भी कहा जाता है, से युक्त ऊर्जावान कण किरण का उपयोग किया जा सकता है।


=== खगोल भौतिकी ===
=== खगोल भौतिकी ===
खगोल भौतिकी में कई घटनाएं विभिन्न प्रकार के कण किरणों के लिए जिम्मेदार हैं।<ref>{{cite journal |author1=[[Anthony Peratt]] |title= प्लाज्मा ब्रह्मांड में कण बीम और विद्युत धाराओं की भूमिका|journal=Laser and Particle Beams |date=1988 |volume=6 |issue= 3 |pages=471–491 |doi= 10.1017/S0263034600005401 |url=https://plasmacosmology.info/downloads/Peratt_RolePartBeams.pdf |access-date=26 January 2023}}</ref> सौर प्रकार III रेडियो फट, सूर्य से सबसे आम आवेगी रेडियो हस्ताक्षर, वैज्ञानिकों द्वारा सौर त्वरित इलेक्ट्रॉन किरण को बेहतर ढंग से समझने के लिए एक उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Reid |first1=Hamish Andrew Sinclair |last2=Ratcliffe |first2=Heather |title=सोलर टाइप III रेडियो बर्स्ट की समीक्षा|journal=Research in Astronomy and Astrophysics |date=July 2014 |volume=14 |issue=7 |pages=773–804 |doi=10.1088/1674-4527/14/7/003 |arxiv=1404.6117 |s2cid=118446359 |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/14/7/003 |issn=1674-4527}}</ref>
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=== सैन्य ===
=== सैन्य ===
यूएस [[ रक्षा अग्रिम जाँच परियोजनाएं एजेंसी ]] ने 1958 में पार्टिकल किरण हथियारों पर काम शुरू किया।<ref name=roberds84>{{cite journal | last=Roberds | first=Richard M. | year=1984 | title=पार्टिकल-बीम वेपन का परिचय| journal=Air University Review | volume=July–August | url=http://www.airpower.maxwell.af.mil/airchronicles/aureview/1984/jul-aug/roberds.html | access-date=2005-01-03 | archive-url=https://web.archive.org/web/20120417021903/http://www.airpower.maxwell.af.mil/airchronicles/aureview/1984/jul-aug/roberds.html | archive-date=2012-04-17 | url-status=dead }}</ref> इस तरह के हथियार का सामान्य विचार उच्च गतिज ऊर्जा वाले त्वरित कणों की एक धारा के साथ लक्ष्य वस्तु को हिट करना है, जिसे बाद में लक्ष्य के परमाणुओं, या अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है। इस तरह के उच्च-शक्ति वाले किरण को प्रोजेक्ट करने के लिए आवश्यक शक्ति किसी भी मानक युद्धक्षेत्र पॉवरप्लांट की उत्पादन क्षमताओं से अधिक है,<ref name=roberds84/>इस प्रकार ऐसे हथियारों का निकट भविष्य में उत्पादन होने की उम्मीद नहीं है।
यूएस [[ रक्षा अग्रिम जाँच परियोजनाएं एजेंसी |रक्षा अग्रिम जाँच परियोजना संस्था]] ने 1958 में कण किरण आयुधों पर कार्य प्रारंभ किया।<ref name=roberds84>{{cite journal | last=Roberds | first=Richard M. | year=1984 | title=पार्टिकल-बीम वेपन का परिचय| journal=Air University Review | volume=July–August | url=http://www.airpower.maxwell.af.mil/airchronicles/aureview/1984/jul-aug/roberds.html | access-date=2005-01-03 | archive-url=https://web.archive.org/web/20120417021903/http://www.airpower.maxwell.af.mil/airchronicles/aureview/1984/jul-aug/roberds.html | archive-date=2012-04-17 | url-status=dead }}</ref> इस तरह के हथियार का सामान्य विचार उच्च गतिज ऊर्जा वाले त्वरित कणों की एक धारा के साथ लक्ष्य वस्तु का टक्कर कराना है, जिसे बाद में लक्ष्य के परमाणुओं, या अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है। इस तरह के उच्च-ऊर्जा वाले किरण को प्रक्षेपित करने के लिए आवश्यक शक्ति किसी भी मानक युद्धक्षेत्र ऊर्जा-स्थान की उत्पादन क्षमताओं से अधिक है,<ref name=roberds84/>इस प्रकार ऐसे हथियारों का निकट भविष्य में उत्पादन होने की आशा नहीं है।


== यह भी देखें ==
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Latest revision as of 15:38, 30 October 2023

कण किरण आवेशित या अनावेशित कणों की एक धारा है। कण त्वरणकारों में, ये कण प्रकाश की गति के निकट गति से चल सकते हैं। आवेशित कण किरण और अनावेशित कण किरण के निर्माण और नियंत्रण के मध्य अंतर है, क्योंकि विद्युत चुंबकत्व पर आधारित उपकरणों द्वारा केवल पहले प्रकार को पर्याप्त मात्रा में युक्तियोजित किया जा सकता है। कण त्वरक का उपयोग करके उच्च गतिज ऊर्जा पर आवेशित कण किरण का युक्तियोजन और निदान त्वरक भौतिकी के मुख्य विषय हैं।

स्रोत

आवेशित कण जैसे इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और प्रोटॉन को उनके सामान्य परिवेश से अलग किया जा सकता है। इसे उदाहरण के लिए तापीय उत्सर्जन या विद्युत विस्फोट से प्राप्त किया जा सकता है। निम्नलिखित उपकरण सामान्यतः कण किरण के स्रोत के रूप में उपयोग किए जाते हैं:


युक्तियोजन

त्वरण

See also: त्वरण भौतिकी and अतिचालक रेडियो तरंग

उच्च अनुनादी यंत्रों, कभी-कभी अतिचालकों, सूक्ष्म तरंग गुहा का उपयोग करके आवेशयुक्त किरणों को अधिक त्वरित किया जा सकता हैं। ये उपकरण विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करके कणों को गति देते हैं। चूंकि खोखले स्थूलदर्शीय चालक उपकरणों के तरंग दैर्ध्य, रेडियो आवृत्ती पट्टी में होतें है, इसलिए ऐसे गुहाओ और अन्य आरएफ उपकरणों के प्रारूप को त्वरक भौतिकी का भी एक भाग माना जाता है।।

हाल के समय में, प्लाज्मा त्वरण को एक विकल्प के रूप में उभरते देखा गया है जो प्लाज्मा माध्यम में अधिकतम त्वरण के लिए पल्स के साथ ऊर्जावान उच्च शक्ति वाले लेजर सिस्टम या अन्य आवेशयुक्त धाराओं की चाल की ऊर्जा का उपयोग करता है। यह तकनीक सक्रिय विकास के अधीन है, परंतु वर्तमान में यह पर्याप्त गुणवत्ता के विश्वसनीय किरण प्रदान नहीं कर सकती है।

मार्गदर्शन

सभी स्थितियों में प्रयोग में वांछित स्थिति और किरण बिन्दु आकार तक पहुंचने के अंतिम लक्ष्य के साथ, किरण को द्विध्रुवीय चुम्बकों के साथ चलाया जाता है और चतुष्कोणीय चुम्बकों के साथ केंद्रित किया जाता है।

अनुप्रयोग

उच्च-ऊर्जा भौतिकी

See also: अणु संघटक and दीर्घ हेडरोन संघटक

दीर्घ कार्यों में कण भौतिकी प्रयोगों के लिए उच्च-ऊर्जा कण किरण का उपयोग किया जाता है; दीर्घ हेडरोन संघटक और टेवाट्रॉन इसके सबसे साधारण उदाहरण हैं।

सिंक्रोट्रॉन विकिरण

Main articles: सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्त्रोत and सिंक्रोट्रॉन विकिरण

सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्त्रोतों में इलेक्ट्रॉन किरण का उपयोग सिंक्रोट्रॉन विकिरण के रूप में व्यापक आवृत्ति बैंड वाले एक्स-रे विकिरण का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स के बीमलाइनों पर इस एक्स-रे रेडिएशन का उपयोग विभिन्न स्पेक्ट्रोस्कोपियों (एक्स-एएस, एक्स-एएनईएस, एक्सफास, µ-एक्सआरएफ, µ-एक्सआरडी) के लिए किया जाता है जिससे ठोस और जैव विज्ञान से संबंधित संरचना और रासायनिक विशिष्टता का पता लगाया जा सके।

कण चिकित्सा

Main article: कण उपचार

कण चिकित्सा में कैंसर के उपचार के लिए प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, या धनात्मक आयनों जिसे कण सूक्ष्मकण भी कहा जाता है, से युक्त ऊर्जावान कण किरण का उपयोग किया जा सकता है।

खगोल भौतिकी

खगोल भौतिकी में कई घटनाएं विभिन्न प्रकार के कण किरणों के लिए उत्तरदायी हैं।[3] सौर प्रकार III रेडियो विस्फोट, सूर्य से सबसे साधारण आवेगी रेडियो हस्ताक्षर, वैज्ञानिकों द्वारा सौर त्वरित इलेक्ट्रॉन किरण को उपयुक्त विधि से समझने के लिए एक उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।[4]


सैन्य

यूएस रक्षा अग्रिम जाँच परियोजना संस्था ने 1958 में कण किरण आयुधों पर कार्य प्रारंभ किया।[5] इस तरह के हथियार का सामान्य विचार उच्च गतिज ऊर्जा वाले त्वरित कणों की एक धारा के साथ लक्ष्य वस्तु का टक्कर कराना है, जिसे बाद में लक्ष्य के परमाणुओं, या अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है। इस तरह के उच्च-ऊर्जा वाले किरण को प्रक्षेपित करने के लिए आवश्यक शक्ति किसी भी मानक युद्धक्षेत्र ऊर्जा-स्थान की उत्पादन क्षमताओं से अधिक है,[5]इस प्रकार ऐसे हथियारों का निकट भविष्य में उत्पादन होने की आशा नहीं है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ T. J. Kauppila et al. (1987), A pulsed electron injector using a metal photocathode irradiated by an excimer laser, Proceedings of Particle Accelerator Conference 1987
  2. ↑ Petawatt proton beams at Lawrence Livermore
  3. ↑ Anthony Peratt (1988). "प्लाज्मा ब्रह्मांड में कण बीम और विद्युत धाराओं की भूमिका" (PDF). Laser and Particle Beams. 6 (3): 471–491. doi:10.1017/S0263034600005401. Retrieved 26 January 2023.
  4. ↑ Reid, Hamish Andrew Sinclair; Ratcliffe, Heather (July 2014). "सोलर टाइप III रेडियो बर्स्ट की समीक्षा". Research in Astronomy and Astrophysics. 14 (7): 773–804. arXiv:1404.6117. doi:10.1088/1674-4527/14/7/003. ISSN 1674-4527. S2CID 118446359.
  5. ↑ 5.0 5.1 Roberds, Richard M. (1984). "पार्टिकल-बीम वेपन का परिचय". Air University Review. July–August. Archived from the original on 2012-04-17. Retrieved 2005-01-03.
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