X
تبلیغات
رایتل

ازپرتوهای گاما،ایکس،فروسرخ

سه‌شنبه 27 اردیبهشت‌ماه سال 1390

1- ازپرتوهای گاما،ایکس،فروسرخ،رادارچه استفاده هایی می شود؟

الف) از پرتو گاما در فیزیوتراپی و بمباران غده های سرطانی
ب) از پرتو ایکس در رادیو گرافی و رادیوسکوپی و عکس برداری از قطعات صنعتی جهت اطمینان از سالم بودن
پ) از فروسرخ به کمک دوربینهای فروسرخ (مادون قرمز) جهت شناسایی
ت) از پرتوهای رادار جهت ارتباط و شناسایی

2- موارد استفاده پرتوهای ایکس را بنویسید؟

عکس برداری از اجسام و اشیای مختلف در صنعت و پرتو نگاری با پرتوهای ایکس انجام می گیرد.

3- خطرات ناشئ از پرتو گیری ازپرتو ایکس را چگونه می توان کاهش داد؟

از صحفاتی به نام حفاظ از جنس های سرب...بتون یا مواد مناسب دیگر استفاده کرد.

4- علت نامیدن پرتو ایکس چیست؟

به علت اینکه اشعه های نورانی حاصل از تاثیرپرتوهای کاتدی برروی آند فلزی درابتدا نام مشخصی نداشت تحت عنوان مجهول ایکس نامگذاری گردید . دماسنج فرو سرخ

تمام جانداران و اجسام بی جان اعم از جامد، مایع و گاز، انرژی گرمایی را از خود به شکل امواج الکترومغناطیسی با محیط اطراف مبادله می کنند.
در واقع این امواج الکترومغناطیسی در محدوده 7/0 تا 100میکرون گسترده شده اند و به آن مادون قرمز اتلاق می شود.
بر این اساس ، چند تن از دانش آموختگان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به ساخت دماسنج فروسرخ با حساسیت منهای 50تا 1800درجه سانتیگراد شده اند.
به این بهانه ما نیز با ابوذر حیدرزاده ، مجری طرح ساخت این دماسنج به گفتگو نشسته ایم.


صحبت از ساخت دماسنج فروسرخ است، ابتدا برایمان بگویید که پرتوی فروسرخ چه ویژگی هایی در طیف الکترومغناطیس دارد؟
تمامی مواد اعم از جاندار و بی جان ، جامد، مایع و گاز انرژی گرمایی را از خود به شکل امواج الکترومغناطیس مبادله می کنند.
این شکل از موج الکترومغناطیسی در طیف وسیعی در محدوده طول موجی 7/0 میکرون تا 100 میکرون گسترده شده است و به آن مادون قرمز گفته می شود. شدت این طیف تابشی ارتباط تنگاتنگی با دمای جسم دارد.
به عنوان مثال اگر جسم از محیط اطراف سردتر باشد (دمای کمتر داشته باشد)، در تماس با آن گرم می شود (دمایش بالا می رود) و بعکس.
همچنین اگر با محیط اطراف هم دما باشد، در تبادل با محیط به مقدار مساوی می رسد بنابراین برآیند تبادل صفر می شود.

دماسنج فروسرخ چه سیستمی است و چه پارامترهایی در طراحی و ساخت آن مدنظر قرار می گیرد؟
حرارت سنج فروسرخ ویا به عبارتی پیرومتر مادون قرمز(Infrared pyrometer) دستگاهی است که بدون تماس با جسم می تواند دمای آن را از طریق تشعشع فروسرخ ساطع شده از جسم در مدت زمان کسر ثانیه اندازه گیری کند.
این سیستم از چند بخش مختلف تشکیل شده است. یک قسمت اپتیکی برای ورود و هدایت تشعشع یک بخش اپتوالکترونیکی ، برای آشکارسازی تابش و تقویت آن و در نهایت یک بخش الکترونیکی برای تحلیل سیگنال های دریافتی و تبدیل آن به خروجی های مناسب موردنیاز.
یک لیزر 650نانومتر 5میلی وات برای هدفگیری دستگاه در نظر گرفته شده است. این دستگاه همچنین دارای قابلیت اتصال به کامپیوتر و مجهز به نرم افزاری برای رسم دیاگرام دمایی است.

نوع عملکرد این دماسنج در عملیات حرارتی چگونه است؟
این دستگاه از نظر بازه دمایی به 3دسته و از نظر نوع کاربرد نیز به 3دسته تقسیم بندی می شود.
از نظر بازه دمایی انواع دستگاه 3بازه دمایی 50تا 200، 200تا 700و 500تا 1800درجه سانتیگراد را شامل می شوند که سیستم اپتیکی و آشکارسازی هر یک از این سه نوع با هم متفاوت هستند.
همچنین از نظر نوع کاربرد طبقه بندی دستگاه شامل:
1-نمونه پرتابل که قابل حمل بوده وتغذیه آن قابل شارژ است
2-نمونه ثابت که پکیج سنسور مقابل جسم نصب شده و نمایشگر دما تا فاصله 50متر دور دمای قطعه را به اپراتور نشان می دهد.
3-نمونه ثابت با خروجی 4تا 20میلی آمپلی است.از این نوع دستگاه درچند شرایط می توان استفاده کرد:
جسم مورد اندازه گیری در حال حرکت باشد.
جسم در میدان الکترومغناطیسی قوی برای تولید حرارت القایی قرار گرفته است. (کوره های القایی).
جسم در خلا یا شرایط جوی کنترل شده قرار دارد.
پاسخهایی بسیار سریع مورد نیاز است.
جسم خارج از دسترس است و امکان دسترسی به آن وجود ندارد.

این نوع دماسنج چه شباهت ها و تفاوت هایی با سیستم های مشابه خود دارد؟
به طور کلی سیستم های اندازه گیری غیرتماسی دما به دو دسته رنگی و مادون قرمز تقسیم می شوند. سیستم های رنگی که یک دیتا بیس مشخص از رنگ آلیاژهای مختلف در دماهای مختلف دارند و به کمک مقایسه رنگ جسم با دیتا بیس دمای آن را تشخیص می دهند.
سیستم های دماسنجی تشعشعی که با استفاده از تحلیلی تابش مادون قرمز جسم دما را محاسبه می کنند و به رنگ جسم ارتباطی ندارند.
این دستگاه از نوع دوم است.مشابهت این سیستم با برخی از نمونه های خارجی مشابه امکان تنظیم ضریب گسیل (emissivity) جسم است که البته در این دستگاه قابلیت کالیبره شدن ضریب گسیل با آلیاژهای مختلف به آن افزوده شده است.از دیگر تفاوت ها و در واقع مزیتهای دماسنج مزبور امکان تنظیم فاصله به صورت دستی است.
این کار خطای اندازه گیری را بسیار پایین آورده و زمان نمونه گیری را برای اپراتور بهینه می کند.

جایگاه این نوع دماسنج در مقایسه با دیگر انواع از جنبه های مختلف عملکرد چگونه ارزیابی می شود؟
چون این دستگاه 6 ماه است که در چندین کارخانه ریخته گری، غلتک سازی و نورد نصب شده وکارایی مناسبی داشته است، همچنین به دلیل قیمت بسیار مناسب تر نسبت به نمونه های خارجی و خدمات پس از فروش سهل الوصول تر، پیش بینی می شود، بتواند قسمت عمده ای از نیازهای صنعت داخل کشور در این زمینه را برطرف کند.

از چه سنسوری در این دماسنج استفاده شده و در چه طیفی بیشترین حد جذب را دارد؟
در این نوع دماسنج از سنسورهای پیروالکتریک استفاده می شود که انواع مختلف دارد و بسته به کاربرد ، حساسیت طول موجی متفاوت دارند.
برای دماهای بالای 700درجه سانتیگراد در طول موج یک میکرون و زیر 700درجه در طول موج 4میکرون بیشترین پاسخ را دارند.

خطای سیستم ، بیشتر در کدام قسمتها اتفاق می افتد؟
دقت دستگاه یک درصد مقدار اندازه گیری شده است و برای تمام شرایط قابلیت کالیبراسیون برای حصول دقتهای بالاتر را دارد.

بهترین بازه ای که خطا نداریم ، کدام بازه است؟
دقت دستگاه ثابت است. ولی بیشترین استفاده صنعتی دستگاه در بازه 500تا 1800درجه سانتیگراد است.

موارد کاربرد سیستم در صنایع مختلف چه می تواند باشد؟
این نوع دماسنج محدوده کاربردی بسیار وسیعی در صنعت را در برمی گیرد. در عملیات حرارتی فلزات برای حصول مشخصات فنی بالاتر، کنترل تولید آلیاژهای مختلف مواد، ریخته گری هایی دقیق با روشهایی مخصوص ، صنایع چدن و فولاد، آبکاری های صنعتی ، کوره های القایی و گرم و پیش گرم القایی ، جوشکاری های دقیق و استاندارد، تولید سیمان و سرامیک ، شیشه و بلورسازی ، تولید محصولات پتروشیمی و تولید محصولات صنایع نظامی ، استفاده از دماسنج غیرتماسی اجتناب ناپذیراست.
در صنایع مرتبط با نفت و گاز نیز با توجه به لزوم رعایت استانداردهای ارائه شده از سوی وزارت نفت برای این صنایع و سطح بالای استانداردها، تجهیز لوازم اندازه گیری و کنترلی ، این شرکتها را ملزم به استفاده از این دماسنج غیرتماسی خواهد کرد.

اثرپرتوفروسرخ درخورشیدآینده

گوناگون- تیمی از اخترشناسان حرفه ای با استفاده از رصدخانه فروسرخ «آریزونا» متشکل از سه تلسکوپ اپتیکی مرتبط، موفق شدند خورشید را در 4میلیارد سال آینده مجسم کنند. زمانیکه خورشید در آن هنگام تبدیل به یک غول سرخ خواهد شد. در واقع سه ابزار اپتیکی مرتبط به هم کار یک تداخل سنج بسیار بزرگ و مجهز را انجام می دهند. اخترشناسان با استفاده از این ابزار توانستند تعداد بسیار زیادی از ستارگان غول سرخ را مشاهده نمایند. یکی از نتایج مهم این مشاهدات کشف این نکته بود که ستارگان غول سرخ دارای سطوح متفاوتی می باشند، همچنین تعداد و محل لکه ها نیز در آن ها پراکنده می باشد. بیش از یک سوم ستارگان غول سرخ مشاهده شده از لحاظ درخشندگی سطح یکسانی نداشتند، بعبارت دیگر در برخی نقاط از سطح آن ها لکه هایی ابرمانند دیده می شد که شاید قابل مقایسه با لکه های خورشیدی باشند. به عقیده دانشمندان عامل پدید آمدن این لکه ها شاید ناشی از موج های تکان دهنده ای باشد که توسط تپیدن ستاره ایجاد می شود و یا با گذر یک سیاره همدم از نزدیکی ستاره پدید می آید. «سام راگلند» که مسئولیت این پروژه را برعهده داشته است در این باره می گوید: «در این روش با استفاده از سه تلسکوپ و روشی تداخل سنجی در عملی بی سابقه، داده های بسیار دقیق و ارزشمندی را پیرامون ستارگان غول سرخ در دور دست های کهکشان بدست آوردیم. در حقیقت ما با این کار به آینده خورشید نگریسته ایم. باور عادی ما از ستارگان این بوده که آنها باید بصورت یک توپ گازی متقارن باشند. اما بیش از 30درصد از ستارگانی که ما روی آن ها تحقیق و بررسی انجام داده ایم دارای شکلی نامتقارن و ناموزون می باشند. این موضوع حاکی از آنست که این ستارگان در مراحل پایانی عمر خود دچار دگرگونی شده اند. این درست زمانی است که خورشید تبدیل به یک سحابی سیاره نما خواهد شد.» از جمله مزایای دیگر این تحقیقات که توسط «راگلند» و همکارانش صورت گرفت، اثبات این موضوع بود که با بکارگیری چند تلسکوپ اپتیکی مرتبط به جای یک ابزار بزرگ، می توان تصاویری با وضوح بسیار بالا حتی بسیار بهتر از موارد قبلی بدست آورد. در حال حاضر دانشمندان مشغول بررسی امکان بکارگیری پنج و یا حتی شش تلسکوپ فروسرخ بطور مرتبط می باشند. پروفسور «لی آن ویلسون» از دانشگاه ایالتی «آیوا» که مسئولیت ثبت و نگارش این تحقیقات را برعهده داشته است، می گوید: «استفاده از سه تلسکوپ گام بسیار بزرگی در زمینه رصد های اپتیکی می باشد. زمانیکه شما از چنین ابزارهایی استفاده می کنید، نه تنها می توانید اندازه یک ستاره را بیان کنید، بله می توانید متقارن بودن و یا عدم تقارن آن را نیز تشخیص دهید. اگر ما از تلسکوپ های بیشتری استفاده کنیم قادر خواهیم بود تا تصویری حقیقی از این ستارگان بدست آوریم.» «راگلند» و «ویلسون» بطور مشترک از سازمان فضایی ناسا و فرانسه نتیجه تحقیقات خود را ارائه دادند که توسط «ژورنال اخترفیزیک» نیز تایید شده است. تداخل سنج ها با ترکیب نور های دریافتی سه تلسکوپ، جزئیات بیشتری را به نمایش می گذارند. می توان اینگونه تصور کرد که تلسکوپی به بزرگی فاصله سه تلکسوپ از یکدیگر پدید می آید. در ستاره شناسی رادیویی به دلیل بلند بودن طول امواج رادیویی گسیل شده(چند سانتی متر تا چند متر) نمایان ساختن تفاوت های بسیار ناچیز طول موج ها در زمان دخول نور در تلسکوپ های مختلف بسیار ساده است. در حالیکه تداخل سنجی فروسرخ برای امواجی که طول آن ها در حدود یک ونیم میکرون و یا یک صدم میلیمتر است، کار را بسیار مشکل می کند. این طول موج ها در مقایسه با طول موج های رادیویی چیزی در حدود یک میلیون بار کوچک تر هستند.
سحابی حلقوی
در طول موج های کوتاه، ثبات و پایداری استقرار ابزار، نقش حیاتی دارد، زیرا کوچک ترین لرزشی کل سنجش ها را مختل می کند. علاوه بر این دانشمندان در این پروژه تکنولوژی را نوینی بکار بردند. آنها یک تراشه نیم اینچی یونیک استفاده نمودند. این تفاوت بارز این تحقیق با سایر پژوهش های انجام شده بود که در آن ها از تعداد زیادی آینه برای هدایت پرتو های پراکنده نور به یک گیرنده مرکزی استفاده می شد. هدف اصلی «راگلند» تمرکز بر روی ستاره هایی با جرم کم و متوسط بود. ستارگانی که از سه چهارم تا سه برابر خورشید جرم داشتند. این ستارگان زمانیکه به مراحل پایانی عمر خود(میلیون ها سال پیش) نزدیک می شدند، بسیار حجیم شده و شروع به سوزاندن هلیوم می کنند. در زمان فعالیت یک ستاره درخشندگی و گرمای آن از سوختن هیدروژن و تبدیل شدن آن به هلیوم حاصل می شود. در مراحل پایانی این ستارگان از هسته ای بسیار چگال از کربن و اکسیژن تشکیل شده اند که توسط پوسته ای ضخیم احاطه می شود. در یک چرخه مداوم هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود و هلیوم به کربن و اکسیژن. در بیشتر این نوع ستارگان چرخه تبدیل هیدروژن به هلیوم برای مدت صدهزار سال ادامه خواهد داشت و موجب درخشندگی ستاره می گردد. در بسیاری از موارد ستارگان 200هزار سال پایان عمر خود را همچون یک ستاره متغییر می گذرانند. میزان درخشندگی این ستارگان هر هشتاد تا هزار روز تغییر می کند. اینگونه از ستارگان را «ستاره نخستین» نیز می نامند. ستاره میرا در صورت فلکی قیطس(نهنگ) نمونه ای بارز از یک «ستاره متغییر» است. «راگلند» می افزاید: «یکی از دلایل علاقه من برای بررسی اینگونه از ستارگان، سرنوشت مشابه ای است که خورشید نیز در آینده دچار آن خواهد شد. در همین زمان است که ستارگان در اثر بادهای بسیار عظیمی در سطح، لایه های بیرونی خود را از دست می دهند. پس از آن سحابی سیاره نمایی در حال گسترش پدید می آید که کوتوله ای سفید را در میان خود نگاه می دارد. هنگامیکه ستاره لایه های خود را به اطراف می پراکند مانند یک سوپاپ شروع به تپیدن می کند. زمان تپش هم ماهانه آغاز شده و بصورت سالانه ادامه می یابد.» راگلند و گروهش در این پروژه توانستند 35ستاره متغییر(میرا مانند)، 18ستاره متغییر نیمه منظم و 3ستاره متغییر نامنظم را مشاهده و ثبت کنند. تمامی این ستارگان در فاصله در حدود 1300سال نوری از زمین قرار دارند. 12عدد از ستارگان متغییر(میرا مانند) درخششی نامتقارن داشتند، این در حالیست که تنها سه عدد از ستارگان، ستاره متغییر نیمه منظم و یک ستاره متغییر نامنظم چنین حالتی داشته اند. «راگلند» در پایان خاطر نشان می کند: «دلیل این عدم تقارن در درخشندگی هنوز در پرده ای از ابهام قرار دارد. مدلی که توسط ویلسون ارائه شده است بیان می دارد که وجود یک سیاره همدم با اندازه ای در ابعاد مشتری شیار هایی در باد های ستاره ای پدید می آورد. این شیارها از لحاظ ظاهری باعث ایجاد شکلی نامتقارن می شوند. گمان می شود که سیاره ای در ابعاد زمین نیز در فاصله بسیار نزدیک به ستاره، قادر به ایجاد چنین شیار هایی می باشد. اگرچه که سیاره ای چنان نزدیک به یک غول سرخ پس از مدت کوتاهی توسط خود ستاره بلعیده می شود.» تفاوت میزان موادی که توسط ستاره به بیرون رانده می شوند نیز می تواند بصورت ابر هایی متراکم(هم چگال) مانع از رسیدن نور بخش هایی از ستاره شود. «ویلسون» می گوید: «دلیل این موضوع هر چیزی که هست، یک موضوع مهم را به ما یادآوری می کند، نظریه ای که در آن ستارگان بطور یکنواخت می درخشند، کاملا اشتباه است. ما باید مدل های سه بعدی جدیدی را ارائه نمایم.»