نعم، يمكن أن يحدث قوس في الفراغ. يمكن أن تنشأ هذه الظاهرة، المعروفة باسم قوس الفراغ، عندما تبدأ أسطح الأقطاب المعدنية الملامسة للفراغ الجيد في انبعاث الإلكترونات إما من خلال التسخين (الانبعاث بالتأين الحراري) أو في مجال كهربائي قوي بما يكفي لإحداث انبعاث إلكترونات المجال.
آلية تكوين قوس الفراغ:
- البدء: تبدأ العملية عندما تنبعث الإلكترونات من الأقطاب المعدنية في بيئة الفراغ. يمكن أن يحدث هذا من خلال آليتين أساسيتين: الانبعاث الحراري، حيث يؤدي تسخين الأقطاب إلى انبعاث الإلكترونات، وانبعاث إلكترونات المجال، حيث يتسبب المجال الكهربائي القوي على سطح القطب في انبعاث الإلكترونات.
- الاستمرارية: بمجرد أن يبدأ، يمكن أن يستمر القوس المفرغ من الهواء بسبب الطاقة الحركية التي تكتسبها الجسيمات المحررة من المجال الكهربائي. تصطدم هذه الجسيمات عالية السرعة بالأسطح المعدنية، مما يؤدي إلى تسخينها وتكوين بقعة مهبط متوهجة. وتحرّر هذه البقعة المزيد من الجسيمات مما يحافظ على القوس. وفي التيارات العالية، قد تتشكل أيضًا بقعة أنود متوهجة، مما يساهم في الحفاظ على القوس.
تطبيقات أقواس التفريغ:
- أنابيب التفريغ ومفاتيح التبديل ذات الجهد العالي: التفريغ الكهربائي في الفراغ أمر بالغ الأهمية لتشغيل أنواع معينة من الأنابيب المفرغة ومفاتيح التفريغ عالية الجهد، حيث يكون التحكم في تشكيل وإدارة الأقواس المفرغة ضرورياً.
- أفران القوس التفريغي: تُستخدم لصهر المعادن الحرارية وإنتاج سبائك خاصة مقاومة للتآكل ومقاومة للحرارة. وتسمح بيئة التفريغ بدرجات حرارة عالية (تصل إلى 3700 درجة مئوية) وتقلل من التلوث بالهواء الخارجي، مما يحسن من نقاء المعادن.
- إعادة الصهر بالقوس الهوائي (VAR): تتضمن هذه العملية إعادة الصهر المستمر لقطب كهربائي قابل للاستهلاك عن طريق قوس كهربائي تحت التفريغ. وتُستخدم هذه العملية لتنقية المعادن والسبائك وتقليل الشوائب وتحسين جودتها، خاصةً بالنسبة للمكونات عالية القوة والمقاومة للحرارة.
قوس التفريغ الحراري الحراري (TVA):
هذا نوع أحدث من مصادر البلازما يولد بلازما تحتوي على أيونات ذات طاقة موجهة. يتم إشعال تفريغات TVA في ظروف تفريغ عالية بين كاثود ساخن وأنود. ويقوم شعاع الإلكترون المتسارع بتسخين مادة الأنود، مما يؤدي إلى تفريغ يمكن استخدامه في تطبيقات مختلفة تتطلب بلازما عالية الطاقة.
وباختصار، فإن الأقواس المفرغة ليست ممكنة فحسب، بل هي أيضًا جزء لا يتجزأ من مختلف العمليات والمعدات عالية التقنية، حيث تستفيد من الخصائص الفريدة لبيئات التفريغ لتحقيق أهداف تكنولوجية محددة.
