Tuesday, November 8, 2011

Metamaterjalidest

Metamaterjalide paljude definitsioonide ühiseks jooneks on tavaliselt omadus, et metamaterjal on omadustega, mida ei leidu teadaolevalt looduses.

Metamaterjalid on negatiivse murdumisnäitajaga, mis põhjustab EM kiirguse suuna muutumist palju rohkem kui positiivse murdumisnäitaja korral nagu näiteks vett läbides. Metamaterjalide eripära ei seisne nende keemilises koostises vaid nende kokkupanekuga saadud struktuuris.
Esimene metamaterjali laadne seade ehitati 2000. aastal mikrolainete sageduste jaoks ja suurem enamus leitavatest tekstidest on oletused sellest, mida võib lainete (seismilistest lainetest nähtava valguse sageduseni) ümber suunamisega teha või arvutisimulatsioonid. 

Tavalised antennid peavad olema vähemalt poole lainepikkuse pikkused, et töödata kuid metamaterjalidest tehtud antennide suuruseks on katsetes saadud 1/50 lainepikkusest ning 95% energiast võib saada raadiolaineteks.
Ühes sellises antennis oli 30 mm küljepikkusega vasest ruut millele oli lisatud vasest "Z" kujuline riba, mis mõjus induktorina.
Tavaantenni puhul põhjustab nende lühidus võrreldes lainepikkusega enamuse energia antenni tagasi peegeldumist. Metamaterjali korral kogub see induktorina energiat ja kiirgab seda välja. Metamaterjalist antenni saab kasutada paljude valitavate lainepikkuste jaoks.


Nähtamatuse osas on suur osa uuringutest tehtud simulatsioonidega. Nähtamatust on saavutatud üksikosakeste varjamisel kuid suuremate objektidega läheb see kiiresti keerulisemaks. Varjamiseks tuleb EM kiirguse jaoks saavutada tingimused, kus see liiguks keskel olevast objektist mööda ning keskel olev objekt oleks sellest kiirgusest isoleeritud. Oluline on arvestada kuidas avaldaks kohalik elektromagnetism mõju footoni elektri ja magnetväljale. Suunamise üheks eelduseks on tugev diamagneetiline mõju ühes suunas ja pidev dielektriline mõju sellega ristuvas suunas
Esimene katseliselt töötav mikrolainete varjaja. Selle küljel paistavad kolmes reas mustrid, mis töötavad sarnaselt ostsillaatoritega. Kui neid läbivat magnetvälja muuta, siis tekib elektroodi materjalis vool, mis koguneb sarnaselt kondensaatoriga paralleelsete ribade piirkonnas. Tugevam mõju on nende kujunditega risti langeval magnetväljal ja nende resonantssagedusel on suurim mõju. Mõne sagedusega käitub see metamaterjalina. Sedalaadi struktuure kasutavaid juppe nimetatakse lõhestunud rõngas resonaatoriteks (SRR- split ring resonator).
Varjamine on osaline ja täielik nähtamatus paistab saavutamatuna ka ühe lainepikkuse suhtes.

Väline magnetväli tekitab SRR sees voolu, mille tekitatud magnetväli on vastupidise suunaga kui väline magnetväli. Lõhe tõttu suudab see resonantsiga hoida alal kiirgust, mille lainepikkus on suurem selle diameetrist ning tervete ringidega poleks see saavutatav. Paralleelsed elektrijuhi osad mõjuvad kondensaatorina, mis vähendab resonantssagedust suurendades selle lainepikkust. 
Resonantssagedusest madalama sagedusega on magnetiline läbivus positiivne ning resonantssagedusest kõrgema sagedusega on magnetiline läbivus negatiivne. Negatiivne magnetiline läbivus koos negatiivse dielektrilise konstandiga põhjustavad negatiivset murdumisnäitajat.

Negatiivse dielektrilise konstandi saab kolemmõõtmeliselt ristuvate traatidega. SRR ja metamaterjalide esialgne eesmärk oli luua materjale, mis imiteeriks aatomite skaalas toimuvat suuremas skaalas.

Imiteerides raua laadset aatomit oleks SRR elektroodmaterjal aatomi rollis. Selle ringjas kuju on induktoriks ja lõigatud osas olevad paralleelsed traadid on kondensaatori rollis.

Näide negatiivse dielektrilise konstandi ja magnetilise läbitavuse jaoks vajalikust rõngaste ja traatide paigutusest.


Monday, November 7, 2011

Radar seintest läbi vaatamiseks


Raadiolainete sagedusel EM kiirgust saab kasutada objektide nägemiseks läbi madala elektrijuhtivusega puidust või betoonist seinte. Erinevate lainepikkuste läbisegi kasutamine võimaldab korraga eri suuruses objekte eristada koos nende kauguse ja liikumisega ning suurendab võimalust, et vähemalt mõni sagedus pääseb seinast läbi.

Sellise radari võib peita teisele poole seina ning põhipiiranguna tuleb vältida selle metallkasti sisse panekut. USA's on selleks otstarbeks ette nähtud sageduseks 902-928 MHz.

Uuringus kasutati 10 cm paksuste betoonseinte taga olevat 10 cm elektrit juhtivat kuupi otsitava objektina. Allosas paistab ühel sirgel tähega tähistatud 2GHz radar (~10 cm täpsus) ja alumiste nurkade juures vastuvõtjad.
Neil õnnestus kuubi asukoht nähtavaks teha ning tundlikkuse muutmisega sai taustmüra paremal pildil vähemaks.
Radari kasutamisel on võimalus, et selle detektori olemasolul võib piiratu teada saada radari olemasolust ning kasutada sama sagedusega segajat. Ühe vastumeetmena saab radarile lisada paljude kõrvaliste sagedustega "taustmüra" (ülapildi alumine variant), mille vastu on palju keerulisem sobiva sagedusega segajat kasutada. Taustmüra paistaks sarnasena tavalise signaalimüraga ja ei oleks nii kahtlane kui üksikud intentsiivsed signaalid nagu osades varjamata signaaliga radarites või sujuvalt kiireneva sagedusega ja seejärel aeglustuvad sagedused.
Inimeste liikumist võib eristada Doppler'i effekti arvestades ning kaugused saab tuvastada väga täpse signaali peegeldumiseks kulunud aja mõõtmisega. Kauguste mõõtmises on taustmüra sarnane signaal kasulik kuna see tekitab järjest eri sagedusi, mis ei lähe peegeldudes omavahel sassi ning on vaatamata tagasitulekuks kulunud aegade erinevusele üksteisest eristatavad.
Tavalisemad seinte taga olevat tuvastavad raadiolained on ~500-1000 MHz kuna sellised lained pääsevad vabamalt läbi hoonete (umbes mobiiltelefonide sagedus). 500 MHz korral on kauguse täpsus ~30 cm ning 1 GHz puhul ~15 cm.
Sellised radarid võivad sobida kuni 1 km kaugusel olevate hoonete jälgimiseks.
Taustmüra laadne signaal tekitatakse elektrooniliselt või kasutades soojusliikumist. Tekitatud "müra" saadetakse antennile ja üks koopia sellest läheb võrdluseks detektorile, et see teaks millega võrrelda. 
Metallseinad on peegelduvad ning radari jaoks läbipaistmatud. Ülejäänud tavalised ehitusmaterjalid on nõrgad elektrijuhid ning radari jaoks läbipaistvad kuigi võib esineda olukordi, kus on vaja kasutada kindlaid sagedusi. Näiteks metallvarraste tõttu kus saab parema läbipaistvuse lainepikkusega, mis on umbes pool metallvarraste vahelisest distantsist.  
Märja betooni korral langeb läbivus suurema niiskusprotsendiga. Suurem lainepikkus võib suurendada kiirguse läbivust.

Sunday, November 6, 2011

Läbi riiete vaatamiseks



Levinumad riietest läbi vaatamise võimalused on röngtenkiirgusega või mikrolainete piirkonna raadiolainetega (millimeeter lainetega). Mõlemal juhul suudab kiirgus läbida riideid kuid peegeldub tagasi kehalt või erineva elektrijuhtivusega objektidelt. Kiirgused on mõlemal juhul nõrgad. Röngtenkiirguse variant paistab ainsana, mis suudaks ioniseeriva kiirgusena mõjuda kuid selle kogus on palju väiksem kui keha läbival röngtenkiirgusel.


Millimeeterlainete pildid. Passiivse millimeeterlainetuse pildi tegemisel ei kasutata skänneri poolset kiirgust vaid kasutatakse iseeneslikult kehast eralduvat kiirgust.

Passiivsete millimeeterlainete detektorid eristavad alates 0,13 C kraadiseid erinevusi. Sensormaterjal on tundlikkuse suurendamiseks jahutatud ülijuhtivuseni.


Röngtenkiirguse peegeldumisel saadav pilt. Vajalik kiirguse doos (~0,05-0,09 mikrosieverti) on umbes sama, mille saaks 1 tunniga loodusliku taustkiirgusena.

Saturday, November 5, 2011

Rõhu jõu sõltuvus pindalast


Mida suurem on see ruum, seda rohkem võib rõhk selle seintele mõju avaldada isegi kui eri mõõdus ruumid oleks omavahel vaba õhuvahetusega. Seda seost kasutatakse ära masinates ja seadmetes kuid see on ka oluline omadus kehas veresoontes ja kopsudes. See nähtus on tugevam vedelike korral kuna nende ruumala on palju raskem rõhuga mõjutada.  



Hüdraulilise tõstja kasutamisel saaks käsitsi avaldada piisavalt mõju autode tõstmiseks kuid rõhu jõu kasvuga proportsionaalselt esineb sellises olukorras väiksem liikumine. Näiteks kui käsitsi lükata 100 cm vedelikku ning see avaldab mõju 100 korda suurema pindalaga ruumile, siis rõhu jõud kasvab selles suuremas ruumis 100 korda kuid samas see liiguks ainult 1 cm võrra.

Pinge on sõltuvalt anuma kujust üldiselt lähedal rõhu ja raadiuse korrutisele. Veresoonte puhul saab arvestada silindri kujulise ruumiga.

Õhupalli täis puhumine on alguses raskem selle väikese pindala tõttu võrreldes kopsudega. Vastsündinutel on analoogne probleem esmakordsel sisse hingamisel kitsaste alveoolide tõttu. Enneaegse sünni korral võib täiendava probleemina lisaks nõrkadele lihastele olla kopsuvedelik, mille pindpinevus on tugevam (vee laadne) kui hiljem sündinutel omades sellega kerget kokku tõmbavat mõju. 
Kuigi arterite rõhk on läbi keha suhteliselt ühtlane peavad 2 korda suurema raadiusega arterid olema võimelised taluma 2 korda suuremat pinget. Vere kapillaaride kaitseks on nende väike diameeter.
Nõrga koha tekkel võib veresoon hakata paisuma (anerüsm). Esialgne paisumine võib kaitsta veresoont, sest kerakujulise piirkonna pinge on poole väiksem kui torujas piirkonnas kuid paisumine põhjustab raadiuse kasvu, mis võib veresoont veelgi kahjustada kuni soone lõhkemiseni.

Thursday, November 3, 2011

Aatomkellad


Aatomkellasid saab ehitada pannes ostsillaatori sageduseks aatomi ergastuse sageduse. Kuna aatomi tekitatud sagedused on väga järjepidevad, siis on alates 1967. aastast olnud 1 sekund tseesium aatomkella järgi defineeritud seosega 1 sekund= 9,192, 631,770 tseesium-133 ergastuse tsüklit.  
Teine levinum element aatomkellades on rubiidium, millest tehtud kellad on kergemini transporditavad ning neid kasutatakse tseesiumkellade sünkroonseks saamiseks.

 Tseesiumi ergastusastme energia on piisav ~3,26 cm lainepikkusega mikrolaine footoni loomiseks, mille sagedus on võrdne sekundi definitsioonis oleva ergastustsüklite arvuga.

See nõrk ergastus tekib teiste hyperfine structure tüüpi pisikeste erinevustega energias kui tuuma spinni avaldab mõju elektronile. Selle energia on 100 000 korda vähem kui läheks vaja elektroni eemalduseks ning ~1000 korda vähem 100 C soojusenergiast.
Tseesium on ühe prootoni ja elektroni võrra massiivsem väärisgaas ksenoonist, mille väline elektronkiht on sarnaselt teiste väärisgaasidega maksimaalse elektronide hulgaga. Tseesiumi elektronkihid kattuvad muidu ksenooniga kuid lisandub 1 vabam elektron. 
Aatomi spektrijoontes võib paista lähestikke spektrijooni (fine structure), mis tekivad kuna välist elektrooni mõjutatakse sisemiste elektronide magnetvälja poolt. Kuna tseesiumis on kõik kihid täis peale üksiku elektroni oma, siis on 54'l siseelektronil paariline olemas. Paarilistega elektronid ei ole oluliselt magneetilised (pigem magnetismi vältivalt diamagneetilised) ning ainsaks magneetiliseks mõjutajaks jääb tseesiumis tuuma prootoni spinn mis tekitab madalama sagedusega EM kiirgust.
Teine levinum element rubiidium asub perioodilisustabelis tseesiumi kohal ja on samuti väärisgaasist prootoni ja elektroni võrra massiivsem.
Tseesiumi-133 tuuma spinn on 7/2, mis on suhteliselt suur ning see on omane elementidele, kus on kokku paaritu arv prootoneid ja neutroneid. Aatomkella rubiidiumi isotoobil on kokku 87 prootonit ja neutronit.  


Veidi purskkaevu laadse tööviisiga tseesiumi NIST-F1 kellal paistab suurem täpsus, mis eksib sekundi võrra ~20 miljoni aastaga.
Selle vaakumruumi lisatakse tseesiumi aatomid, mis langevad alla 6 infrapuna laseri juurde, mis on omavahel ristuva kiirega. Laserid lükkavad tseesiumi kokku keraks ja võivad seda liigutada. Laseriga hoitakse neid anuma seintest eraldatuna kuni aatomid jahtuvad absoluutse nulli lähedale. Seejärel tõukavad vertikaalsed laserid tseesiumi umbes meetri jagu üles ning laserid lülitatakse välja. Tseesium langeb alla (umbes sekundiga läbitakse üles-alla trajektoor) ja läbib mikrolaine sagedusel õõnsuse. Mõnele aatomile avaldavad mikrolained mõju. Seejärel liiguvad aatomid läbi detektori juures oleva laseri, mis tekitab footonite teket mikrolainete poolt mõjutatud aatomitest. Pärast paljude mikrolaine sageduste läbiproovimist leiti sagedus, mis avaldas kõige rohkem mõju tseesiumile. See kõige rohkem mõju avaldanud mikrolaine sagedus on tseesiumi resonantssagedus, mis on sekundi definitsiooniks pandud.  
Sellele eelnenud aatomkellades soojendati tseesiumi ahjus ja lasti lennata horisontaalselt läbi mikrolainete allika kuid puudusena oli osakestel vähem aega mikrolainetega kokku puutumiseks ning see raskendas tseesiumi loomuliku sageduse leidmist.


Wednesday, November 2, 2011

Lainete peegeldumine mõõtmises

Nähtava valguse korral on kiirguse sagedus 400-700 terahertsi, mis on liiga kiire kõikumine ostsillaatori jaoks. Selliste sageduste korral on täpsem ja lihtsam mõõta kiirgusega tulevat energiat, mille hulka saab täpsemalt mõõta. Kiirguse allika vibreerimisel esinev doppleri effekt mõjutab kiirguse energiat piisavalt, et seda tuvastada. 


Laser vibromeeter kasutab laserkiire peegeldumist ning doppler'i effektiga tekkinud muutusi lainepikkuses, et kaugel asuvate objektide kiirust või vibratsioone mõõta. Sellega saab kaugelt mõõta väikeseid objekte nende liikumist massiivse mõõdikuga mõjutamata. Lisavõimalusena saab mõõta liikumisi, millele ei pääse ligi või on liiga kuumad (näiteks lendava raketi kiirust).
Selline vibromeeter kasutab tavaliselt umbes nähtava valguse sagedusel laserit, mille kiir jaotatakse kaheks. Ühe kiire sagedust muudetakse kindlas ulatuses Bragg cell'i abil näiteks ~30-40 MHz võrra ning saadetakse uuritava objekti suunas edasi. Liikuvalt objektilt tagasi peegeldunud valgus muutub doppler'i effekti tõttu ning jõuab valguse detektorini. Detektor ei tuvasta erinevusi sadade triljonite hertsideni ulatuvates laseri sagedustes kuid kahe kiire vaheline erinevus on mõnikümmend megahertsi mida tänapäevane elektroonika suudab lihtsamini jälgida. 
Vibromeetri (FM e. frequency modulated) väljundsignaal on lisatud paarkümmend megahertsi ühtlaseks kandjasignaaliks mille sagedust muudetakse doppler'i effektiga tekkinud signaali mõjul.

Interferomeetrid kasutatakse interferentsiga toimuvat lainete võimendumist või nõrgenemist info saamiseks. Selleks on vaja lasereid kuna nende lainepikkused on kindlad ja kiirt saab jagada ning liita.  
Näide idealiseeritud interferomeetrist. Kui algselt toimub lainete ühinemine võimsamaks, siis ühe peegelpinna eemaldumine või lähenemine poole lainepikkuse jagu põhjustaks lainete nõrgenemist.

Radar tuvastab objektide liikumist samuti doppler'i effekti arvestades. Raadiolained ise peegelduvad tagasi pigem elektrijuhtidelt või veekogudelt. Radari üheks eeliseks on selle suur mõõtekaugus kuna õhk ei neela eriti raadiolaineid erinevalt nähtavast valgusest, infrapunakiirgusest ja ultraviolettkiirgusest. Erinevalt nendest kolmest võib radariga näha läbi pilvede ning seejuures näha ka tormipilvede sisestruktuuri. Igasugused elektromagnetlained peegelduvad kohtades kus tekib järsk muutus elektrilises juhtivuses nagu näiteks läbi õhu või vaakumi metallini jõudes. Lennukeid saab radari eest peita kasutades materjale, mille takistus väldiks kontrastsust õhu ja lennuki välise elektrijuhtivuse vahel. Sissepoole ulatuvate nurkade vältimine aitab samuti objekti peita, sest raadiolained ja nähtav valgus peegelduvad tugevamalt sellistest kohtadest.
Doppler'i effekti tuvastusel ei pea raadiosageduste puhul uurima muutusi kiirguse sageduses ning võimalusena saab kasutada muutust lainefaasis (näiteks muutust veerandi või poole lainepikkuse jagu).   
Kauguse tuvastusel arvestatakse valguse leviku kiirusega ja ajaga, mis kulus kiirguse levikul objektini ning tagasi. Radarid töötavad tihti vaheldumisi signaale tekitades ning seejärel lühidalt signaale otsides, mis jätab piisavalt aega signaali tekke ja tagasituleku jaoks. Näiteks 1,8 km kahesuunaliseks läbimiseks läheb EM kiirgusel ~12 mikrosekundit.
Lühikeste signaalide puuduseks on väiksem koguenergia hulk, mis raskendab nende tuvastust. Seetõttu kasutavad suurema mõõteulatusega radarid pikemat signaali ja pikemat pausi, et peegeldus tuvastada enne uue signaali välja saatmist. Lähemalt mõõtvatel radaritel on signaalid ja pausid lühemad.
Kui kasutada kindlat raadiosagedust, siis võib pidevalt signaali tekitada ning doppler'i effekt paistab FM muutusega sageduses nagu näiteks lennuki kõrgusemõõdikutes või liikluses kiirusemõõdikutes sõltumata kaugusest sõiduki ja mõõtja vahel.
Suund tuvastatakse tavaliselt pöörleva paraboolantenniga, mis saadab raadiolained kindlas suunas ja tuvastab need seejärel sellest suunast. Osad antennid on veidi ebaühtlase kujuga, et eraldi mõõta kõrgust või asukohta horisondi  kohal. Näiteks kui korraga vaadeldakse püstise samba kujulist piirkonda, siis on see ebatäpne kõrguse eristamiseks kuid saab täpselt leida millise horisondi osa kohal see leiti. Horisontaalse samba kujulise ala vaatlusel (näiteks kui antenn liiguks üles-alla) saab täpselt leida kõrgust horisondi suhtes kuid mitte millise horisondi osa kohal see täpselt asub.

Kuna rääkimine suudab tekitada aknaklaaside vibratsioone ning laserid tuvastavad vibratsioone, siis saab laseriga vibratsioonide tuvastamis kasutada kuni kümnete meetrite kauguselt pealt kuulamiseks. Suurematel kaugustel nõrgeneb signaal tõenäoliselt päikesevalguse jts. segajate tõttu.  

Vastava pealtkuulamisseadme ehituseks vajalike juppide omaduste ja ühenduste skeem, mis võib-olla töötaks. 


Gravitatsioonilained on hüpoteetilised gravitatsiooni poolt tekitatud aegruumi lained mida loodetakse selgemalt leida kahe üksteise ümber tiirleva tähe, neutrontähe või musta augu poolt tulevana. Nende leidmiseks loodud või planeeritud mõõdikud on ühed täpseimad mõõtevahendid. Ülal illustratsioonil on näha 3 LISA satelliiti, mida kavatseti päikese ümber orbiidile saata gravitatsioonilainete leidmiseks. Sellest plaanist loobuti kuid teisi selliseid projekte leidub veel. Need oleks üksteisega laseriga ühenduses ning kui ühe asukoht oleks teiste suhtes muutunud, siis oleks laserid selle tuvastanud. Satelliidid oleks ise üksteisest 5 miljoni km kaugusel. Ka sellelt kauguselt oleks nende oletatav täpsus kümneid pikomeetreid.


GRACE projekt kasutas Maa gravitatsiooni muutuste tuvastuseks kahte satelliiti, mis olid üksteisest 220 km kaugusel ning 500 km kõrgusel. Mõlemad on omavahel ühenduses mikrolainetega ning kui gravitatsioon kiirendab näiteks ees liikuvat rutem ettepoole. Täpsus on ~10 mikromeetrit teise satelliidi kauguse tuvastuses ning gravitatsiooni tugevuse erinevust mõõdeti miljondikes gravitatsioonides. Mgal tähistab ülal pildil miljondikku Maa gravitatsioonist ning seda kui palju see hinnangulisest keskmisest kõrvale kaldub. 


Täpseimaks gravitatsioonilainete mõõdikuks on maa sees asuv LIGO, mis töötab interferomeetrina. Selles jagatakse kiir kaheks ning saadetakse läbi kahe 4 km pikkuse tunneli ning muutusi proovitakse eristada interferentsiga. Tunnelites on suhteliselt põhjalik vaakum ja maavärinate mõju vähendamiseks on jupid pendli laadselt rippuvad. Eeldati, et gravitatsioonlaine võib ühte neist 90 kraadiselt ristuvat tunnelit veidi kokku suruda või venitada võrreldes teisega. Valgus võib igas harus peegelduda edasi tagasi 75 korda enne teise haru valgusega kohtumist. Tavaolekus on lainefaasid valitud selliselt, et need summutaks üksteist ning valguse sensorid saavad signaali siis kui miski nihutab kohale jõudnud valguse faasi sellest tavaolekust eemale.
Täpsus on ~1 osa 1021'st. Seni pole midagi kindlamalt gravitatsioonilainete moodi leitud kuigi otsitud tulemused võivad taustmüra hulgas olla. Suure tundlikkuse tõttu moonutab liiklus ja puude langetamine sensori tulemusi.

Tuesday, November 1, 2011

Plasma

Plasma on aine faas sarnaselt vedeliku või gaasiga. Plasma korral on tegemist üldiselt gaasiga, kus osad osakesed on ioniseeritud mis tekitab tihti helendust nagu näiteks leegis, tähtedes, virmalistes, välgus ja hõõglambis. Teise suurema erinevusega on gaas tavaliselt neutraalse laenguga kuid plasma laengute tõttu saab plasmat elektriga ja magnetväljaga liigutada.
Plasmaks ioniseerumist võib põhjustada kõrge temperatuur ning intentsiivne elektriline või magneetiline mõjutamine. 

Kui gaasis mõjutavad osakesed üksteist põhiliselt kokkupõrgetega, siis plasmas mõjuvad osakestele täiendavalt kaugemalt mõjuv elektriline laeng ja magnetväli. Erinevate laengutega osakeste olemasoluga ning nende kaugete elektromagneetiliste mõjutustega võib kaasneda plasmas lainete teke. Paljude laengukandjate olemasolu tõttu on plasma elektrijuhtivus suur.
Üheks plasmas tekkivaks struktuuriks võivad olla magneetilise näpistusega tekkivad nähtavad kiud.

Üheks kergemini plasmat tekitavaks aineks on fluor. Fluor on väga tugev elektronide ligitõmbaja, mis suudab peaaegu kõigi ainetega reageerida ning sellega kaasneb ioniseerumine. See süttib peaaegu kõigi teiste ainetega kokku puutudes välja arvatud osade eelnevalt fluoriga ühinenud molekulidega.
Näited telliskivi ja kana põletamisest fluoriga.

Plasma praktikas (jättes kõrvale elektriliselt mõjutamata tule vms. kasutusalad)

Plasmalõikurid kasutavad elektroodiga ioniseeritud gaasi mille temperatuur võib plasmas olla 10 000-50 000 C kraadi. Elektrood võib selle käigus laguneda umbes tunniga vahetamist vajava seisundini. Kaitsena temperatuuri eest võib kasutada teist gaasivoolu kuid kasutades selleks õhku või hapnikku saab plasmat täiendavalt kuumemaks ajada.


Ioonkiiri võib kasutada ka mikroskoopiliste struktuuride ehitamiseks. Enamasti läheb neid vaja elektroonikas väikeste juppide töötluses. Tavaliselt kasutatakse elektrit galliumi ioniseerimiseks ning selle ioonide kiirega eemaldatakse õhuke kiht väikeselt alalt. Ioonkiirt saab kasutada kuni 3 nm struktuuride nähtavaks tegemiseks. Materjali eemaldusel/lõikamisel on ioonkiire täpsus ~10 nanomeetrit. Seda täpsust kasutatakse vahel materjali elektronmikroskoobi jaoks piisavalt õhukeseks lõikamiseks.

Tavalised põlemist kasutavad raketimootorid kasutavad plasmat maapinnalt lahkumiseks kuid elektriliselt ioniseeritud plasmat kasutatakse kosmoses. Nende võimsus on tavaliselt nõrk ning 1 N piirkonnas (~100 g raskus Maal) mistõttu need ei suudaks mootorit ennastki maapinnast lahti saata kuid orbiidil sobivad need täpseteks liigutusteks ja orbiidi väikseks mõjutamiseks. Erinevalt tavalistest raketimootoritest võivad need töödata väga pikalt (püsivalt aastaid), hapnikku pole vaja ja kütust (ioniseeritav gaas) läheb kaalu arvestades väga vähe. Ioniseerimiseks kuluv elekter luuakse orbiidil tavaliselt päikesepatareidega. Sellised mootorid vajavad kuumakahjustuste vältimiseks vaakumi lähedast rõhku, et mitte suvalisi õhumolekule kuumaks plasmaks muuta.  
NASA 6 kW Hall'i mootor vaakumkambris.

Tavaliselt ioniseerivad sellised mootorid gaasi elektriga positiivseteks ioonideks ning kiirendavad need välja negatiivselt laetud võrega kuigi selline võre kulub kokkupuutel plasmaga vähendades selle kiirendavat mõju (säilivus on kuni mõnikümmned tuhat tundi). Mõnes mootoris on negatiivse võre asemel positiivselt laetud elektroodid, mis koguvad eraldunud elektronid ning tõukavad positiivsed ioonid välja. Kiirenduse kineetiline energia sõltub ioonide massist ja väljumise kiirusest. Osakeste kiirendus sõltub põhiliselt kasutatud pinge erinevustest. Tavaliselt on osakeste kiirused vahemikus 10-80 km/s.
Energiakulud on tavaliselt mõnest kilovatist sadade kilovattideni kuid kiirendav jõud on tavaliselt kuni 5 N (200 kW elektrikuluga VASIMR mootoris).

Klipp VASIMR mootorist.
VASIMR kasutab plasma loomiseks raadiosagedusel EM kiirgust, millega saadakse mitme miljoni kraadine plasma. Plasmajuga hoitakse mootoris koos magentväljaga. Äärmuslikuma temperatuuri tõttu ei püsiks ükski aine sellises keskkonnas tahkena ning seetõttu puuduvad elektroodid. Kõik mootori osad on plasmast eraldatud magnetvälja poolt. Miinusteks on kõrge temperatuur ning intentsiivsed magnetväljad (paar teslat). 2011 oli ühel sellisel mootoril optimaalseks ioonide väljumise kiiruseks 50 km/s.