تشتت الموجات الميكروية المتماسك

يُعدّ تشتت الموجات الميكروية المتماسكة تقنية تشخيصية تُستخدم في توصيف البلازما الدقيقة التقليدية . في هذه التقنية، تُشعّع البلازما المراد دراستها بحقل ميكروي ذي طول موجي طويل بالنسبة لأبعادها المكانية المميزة. بالنسبة للبلازما ذات عمق الاختراق المنخفض بما فيه الكفاية، يُستقطب الهدف دوريًا بشكل منتظم، ويمكن قياس الحقل المتشتت وتحليله. في هذه الحالة، يُشبه الإشعاع المنبعث إشعاع ثنائي قطب قصير، يتحدد بشكل أساسي بمساهمات الإلكترونات وليس الأيونات . ^{[ 1 ]} ويُشار إلى هذا التشتت، تبعًا لذلك، بالتشتت المرن البنّاء . يمكن استخلاص خصائص متنوعة من الإشعاع المقاس، مثل العدد الإجمالي للإلكترونات، وكثافة عدد الإلكترونات (إذا كان حجم البلازما معروفًا)، والحقول المغناطيسية المحلية من خلال إزالة الاستقطاب المُستحث مغناطيسيًا، وترددات تصادم الإلكترونات لنقل الزخم عبر الطور المتشتت. تشمل المزايا البارزة لهذه التقنية الحساسية العالية، وسهولة المعايرة باستخدام عينة تشتت عازلة، ^{[ 2 ]} ودقة زمنية جيدة، وضوضاء منخفضة، وفحص غير تداخلي، وانتقائية الأنواع عند اقترانها بالتأين متعدد الفوتونات المعزز بالرنين (REMPI)، واكتساب لقطة واحدة، وإمكانية التحكم الزمني بفضل المسح المستمر. ^{[ 3 ]}

ابتكر ميخائيل شنايدر وريتشارد مايلز في جامعة برينستون تقنية تشتت الموجات الميكروية المتماسكة ^{[ 1 ]} ، والتي أصبحت تقنية قيّمة في تطبيقات متنوعة، بدءًا من قياسات التأين الضوئي ومعدل فقدان الإلكترونات ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]،} وصولًا إلى الكشف عن الأنواع النزرة ^{[ 9 ]} ، وتوصيف المخاليط الغازية والتفاعلات ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} ، والتحليل الطيفي الجزيئي ^{[ 13 ]} ، وتوصيف أجهزة دفع الإلكترونات ^{[ 14 ]} ، وقياس ترددات تصادم الإلكترونات عن بُعد لنقل الزخم عبر الطور المشتت ^{[ 14 ]} ، وقياس المجالات المغناطيسية المتجهة المحلية عن بُعد من خلال إزالة الاستقطاب المستحث مغناطيسيًا ^{[ 15 ] .}

في أبسط تجليات تشتت الموجات الميكروية المستقطبة خطيًا في غياب إزالة الاستقطاب المغناطيسي، قد تنشأ ثلاثة أنظمة نتيجةً للترابط بين الجسيمات المشتتة. ^{[ 3 ]} يشير نظام طومسون إلى إلكترونات البلازما الحرة التي تتذبذب بطور متزامن مع مجال الموجات الميكروية الساقط. ويتطابق المقطع العرضي الكلي للتشتت لإلكترون مستقل مع المقطع العرضي الكلاسيكي لطومسون ، وهو مستقل عن طول موجة الموجات الميكروية λ. ثانيًا، يشير تشتت شنايدر-مايلز (SM، والذي يُشار إليه غالبًا بالتشتت التصادمي) إلى حركة الإلكترون التي يهيمن عليها التصادم، مع تذبذبات إزاحة بزاوية 90 درجة بالنسبة للمجال المشع. ويُظهر المقطع العرضي الكلي للتشتت تبعيةً لـ ω² ^- وهو نظام فريد أصبح ممكنًا بفضل التفاعلات بين الجسيمات. أخيرًا، يمكن ملاحظة نظام تشتت رايلي ، المرتبط بحركة الإلكترون التي تهيمن عليها قوة الاستعادة، ويشترك في تبعية لـ ^ω⁴ مع نظيره البصري للاستقطابية الحجمية. في هذه الحالة، يُشير مصطلح "الجسيم المُشتِّت" إلى كتلة البلازما بأكملها. وبناءً على ذلك، قد يُؤدي تمدد البلازما إلى انتقال نحو تشتت مي . تجدر الإشارة إلى أن نظام رايلي يُشير هنا إلى تشتت الجسيمات الصغيرة ω⁴ ^، وليس إلى تقريب ثنائي القطب الصغير الأوسع نطاقًا للإشعاع.