X
تبلیغات
با ثریا تا ثریا - مهندسی پلاسما
تاريخ : پنجشنبه نوزدهم بهمن 1391 | 21:39 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

مقدمه 
از آنجایی¬که مواد بسپاری کاربردهای گسترده و بسیار مناسبی در زندگی روزانه ما دارند، نیاز به آماده کردن سطح آن برای ایجاد انعطاف بیشتر در کاربرد وجود دارد. آماده¬سازی پلاسما طیف بی¬سابقه¬ای از اصلاحات سطح امکان¬پذیر برای بهبود بسپارها، از یک تغییر توپوگرافی ساده گرفته تا تغییر ساختار شیمیایی پوشش که نسبت به توده بسپار از نظر رادیکالی متفاوت است، ارائه می¬دهد. علاوه بر این آماده¬سازی پلاسمائی سازگار با محیط¬زیست و اقتصادی می¬باشد. 
فرایندهای پلاسمائی می¬توانند حداقل به 4 گروه مختلف تقسیم ¬شوند که غالباً همپوشانی دارند: 1) آماده¬سازی سطح با شکستن چربی¬های سطحی و آلودگی¬ها 2) حکاکی (etching) توپوگرافی¬های جدید 3) فعال¬سازی سطح با ایجاد یا اتصال گروه¬های عاملی جدید یا تهییج شیمیایی بخش¬های نیمه پایدار روی سطح و 4) رسوب پوشش¬های سطح مونولیتیک چسبنده با بسپارش مواد تکپاری روی سطح، می¬باشند. توضیحات کلی این فرایندها شامل مقدمه¬ای بر ساختار شیمیایی و مثال¬هایی از آن، به طور خلاصه بحث خواهد شد. تمرکز بر پلاسماهای capacitively-coupled rf می¬باشد. زیرا متداول-ترین کاربرد در آماده¬سازی بسپارها می¬باشد. 

آماده¬سازی سطح 
در بسیاری از فرایندهای صنعتی و علمی، سطوح بی نهایت تمیز نیاز می¬باشد. منظور از عبارت "تمیز" اینست که مواد موجود در توده جسم با موادی که سطح آن را تشکیل می¬دهند، یکسان است و هیچ-گونه ماده خارجی ناشناخته یا آلودگی¬های ناپایدار مکانیکی وجود ندارد. برای سطوح فلزی، آماده¬سازی پلاسما می¬تواند سطوح را عاری از هرگونه چربی سطحی و آلودگی سازد و آن را در حد فلز اصلی "تمیز" کند. این به این دلیل امکان¬پذیر است که فلزات در برابر آسیب¬های مواد شیمیایی پلاسما کاملاً مقاوم هستند. در مورد بسپارها، استفاده از عبارت تمیز کردن مفهوم کاملاً متفاوتی دارد، زیرا بسپارها به راحتی مورد هجوم محیط¬های پلاسما قرار می¬گیرند. بنابراین سطوح بسپاری تنها تا رسیدن به بسپار اصلی ساییده نمی¬شوند بلکه در واقع از نظر شیمیایی و توپوگرافیکی تغییر می¬کنند. 
ایجاد چندسازه¬هایی با دوام و قدرت بالا نیاز به سطوحی از الیاف و پلاستیک دارد که از باقی¬مانده¬های بسپاری با وزن مولکولی و یا چسبندگی ضعیف قبل از اعمال ماتریس بسپار عاری باشند. روش پلاسما به طور گسترده سطوح را از مواد نامطلوب با ترکیبی از روش¬های کاتدپرانی (sputtering) با یون¬های پرانرژی و نورکافت فرابنفش پیوندهای کووالانسی ساختار مولکولی آلودگی¬های سطح پاک می¬کند. 
برای مثال، سطح پلی¬اتیلن معمولاً با چندپارهای اتیلن، تکپار پلی¬اتیلن، مواد با وزن مولکولی کم شبیه واکس و بسپار شده به صورت ناقص آلوده می¬باشد. این بخش¬های با چسبندگی ضعیف باید قبل از چاپ جوهرها و یا اعمال چسب¬ها از بین بروند. از آنجایی¬که آلودگی¬ها روی سطح هستند و نسبت به ساختار بسپاری اصلی بسیار راحت و سریع با تبدیل به ترکیبات فرار تخریب می¬شوند، بنابراین ساختار بسپاری اصلی ضرورتاً دست نخورده و سالم و با حداقل حکاکی باقی می¬ماند. البته اگر زمان آماده-سازی مورد استفاده کوتاه باشد، تخریب مکرر آلودگی¬های با وزن مولکولی کم سطح پلی¬اتیلن گازهایی ایجاد می¬کند که می¬تواند از نظام پمپ شده و سطح پایدار برای چسبنده¬های قوی بر جای می¬گذارد. 
گازهای بی اثر مانند آرگون به کار می¬روند، زیرا آنها به آغاز تخریب بدون اتصال به سطح تمایل دارند. برای کاهش تغییرات نامطلوب ساختار شیمیایی زمان¬های آماده¬سازی معمولاً کوتاه هستند. 
آماده¬سازی اضافی منجر به حمله به بسپار اصلی می¬شود که بخش بسپاری کاملاً تخریب شده و خاکستر می¬شود. یک فرایند تمیز کردن معمولی برای پلی¬اتیلن، آماده سازی با گاز آرگون با فشار Torr 01/0-4/0 ، با چگالی توان 5/0 در MHz rf 56/13 روی صفحات موازی الکترود می¬باشد. زمانی¬که آلودگی¬ها از بین رفتند، یک سطح بسپاری پایدارتر در تماس با محیط پلاسما قرار می¬گیرد، بنابراین واکنش¬های بیشتر مانند حکاکی، اتصال یا اعمال مستقیم پوشش سطحی مطلوب آسان¬تر می¬شود. فرایندهای قوی¬تر با استفاده از گازهای فعال یا با استفاده از اریب کردن الکتریکی برای افزایش انرژی بمباران یون¬ها می¬تواند انجام شود. با این حال، حکاکی بسپار اصلی شروع به اتفاق افتادن می¬کند و ما را به سوی موضوع بعدی سوق می¬دهد. 

حکاکی 
برای به دست آوردن پوشش¬های بسیار چسبنده روی سطوح بسپاری، معمولاً چیزی بیش از تمیزکردن سطح نیاز می¬باشد. پلاسما می¬تواند توپوگرافی¬های سطحی "میکروزبر" ارائه دهد که با روش¬های سایشی فیزیکی قابل بدست آمدن نیست. یک عامل دخیل در بهبود چسبندگی ایجاد شده بعد از آماده¬سازی پلاسما، افزایش مساحت سطح بسپار می¬باشد که سطح مشترک بیشتری در تماس با پوشش ارائه می¬دهد. این افزایش سطح تماس می¬تواند با باز کردن میکروحفره¬ها توسط از بین بردن آلودگی¬هایی که روی سطح را پوشانده بودند یا حفره¬ها را مسدود کرده بودند یا از طریق میکرو زبر کردن سطح بدست آید. میکرو زبر کردن با بسپارهای بلوری یا آلیاژهایی از طریق فرایند خارج کردن دیفرانسیلی اتفاق می¬افتد. که بوسیله آن مناطق بلوری و بی¬ریخت یا ترکیبات مختلف درون آلیاژ با سرعت¬های مختلف جدا می¬شوند. 
مواد گازی یونیده شده تنها عامل تعیین¬کننده پارامترهای حکاکی نیست. ترکیب بسپار و میکروساختار آن نیز نقش کلیدی ایفا می¬کنند. گازهای فعال معمولی که استفاده می¬شوند، O2, CF4, SF6 و مخلوطی از اینها با یکدیگر و یا با گازهای بی¬اثر می¬باشد. چگالی¬های توان بالاتر از درجه 1 و گاهی اریب کردن الکتریکی برای افزایش انرژی بمباران الکترونی به کار می¬روند. 

فعال¬سازی سطح و اتصال 
فعال¬سازی پلاسما تغییر ویژگی¬های سطح با جای¬گزینی یا افزودن گروه¬های شیمیایی از بین گروه¬های فعال در یک عملیات پلاسما برای گروه¬هایی است که عموماً در بسپار اصلی حاضر می¬باشند. برای مثال پلی¬اتیلن تبدیلی می¬تواند با تغییر شکل سطح آن با یک آماده¬سازی ساده پلاسما بسیار مفید واقع شود. این گروه¬هایی که انتقال می¬یابند می¬توانند نقش¬های جدیدی ایفا کنند. برای مثال، گروه¬های هیدروکسیل و کربوکسیل می¬توانند به پلی¬اتیلن اتصال یابند و ماهیت آب¬گریز آن را به آب¬دوست تبدیل کنند. گروه¬های آمید و آمین نیز سطح را در عملیات رنگ کردن (به سطح اتصال می¬یابند) پذیرنده ماده رنگزا می¬کنند. 
گازهای فرایند مانند O2، N2، He، Ar، NH3، N2O، CO2، CF4 و هوا یا برخی از ترکیبات این گازها معمولاً در آماده¬سازی از نوع فعال¬سازی به کار می¬روند. برای سازوکار فعال¬سازی نظریه چنین است که رادیکال¬های آزاد روی مولکول¬های سطح مواد بسپاری ایجاد می¬شوند. بر اساس گاز فرایند، گروه¬های شیمیایی مختلفی می¬توانند روی سطح ایجاد شوند (مانند گروه¬های هیدروکسیل، کربونیل، کربوکسیل، آمینو یا پروکسیل). 
برای دانستن بهتر پیچیدگی¬های برخی از این ساختارهای شیمیایی، اکسیژن پلاسما را در نظر بگیرید. طرح واکنش اکسایش زیر یک راه کلی ایجاد گروه¬های اکسیژنه متصل به روی سطح بسپاری می¬باشد. ابتدا، هیدروژن از ساختار اصلی بسپار R با حضور اکسیژن اتمی در پلاسما حذف می¬شود و یک جایگاه رادیکالی روی بسپار باقی می¬گذارد. سپس، اکسیژن¬های مولکولی می¬توانند به رادیکال¬های آزاد متصل شوند و یک رادیکال پراکسی ایجاد کند: 
رادیکال پراکسی سپس می¬تواند هیدروژن را از ساختار بسپار جانبی و یا منابع دیگر حذف کرده و به گروه کربوکسیلیک یا یک استر تغییر شکل می¬دهد: 
چیزی که در این واکنش نشان داده نشده است امکان تشکیل الکل¬ها، اترها، پراکسیدها، و هیدروپراکسیدها می¬باشد. محصولات جانبی معمولاً CO2، H2O و هیدروکربن¬های با وزن مولکولی کم به راحتی با پمپ خلاء از نظام خارج می¬شوند. 
واکنشگرهای کمکی اضافی می¬تواند شیمی سطح جدید ایجاد کند یا سینتیک واکنش را تسریع کند. برای مثال، در یک پلاسما اکسیژن، شکستن پیوندهای کربن-کربن و کربن- هیدروژن مراحل محدودکننده سرعت می¬باشند. زمانی¬که تترافلوئورمتان به عنوان واکنش کمکی استفاده می¬شود پلاسمایCF4/O2 منجر به تشکیل فرم¬های تهییج یافته O, OF, CO, CF3, CO2 و F می¬شود. فلورین و یا ترکیبات حاوی فلورین در شکستن پیوندهای کربن- کربن و کربن- هیدروژن بسیار موثر خواهد بود. با این تفاوت که نیاز به انتقال محصولات جانبی پلاسما وجود ندارند. همزمان با قطع شدن پلاسما و یا خارج شدن ترکیبات تهییج یافته از میدان rf معمولاً در چند ثانیه ترکیبات دوباره با یکدیگر ترکیب شده و به حالت پایه و غیرفعال خود تبدیل می¬شوند. 
به عنوان یک مثال از کاربرد تجاری، چسبندگی پوشرنگ به بسپارها یک نیاز مهم در تولیدات خودروئی است، را در نظر می¬گیریم. برای پوشرنگ¬زنی سطوح پلاستیک¬ها تنها تمیز بودن سطح برای تضمین چسبندگی رنگ کافی نیست. بلکه، اتصال مواد شیمیایی سطحی جدید لازم است. پوشرنگ¬زنی بسپارهایی مانند پلی¬الفین¬ها و آلیاژ پلی¬الفین مانند الفین¬های گرمانرم (TPO) به دلیل سطح واکسی آنها بسیار سخت است و برای ایجاد چسبندگی فیلم رنگ نیاز به آماده¬سازی خاصی دارند. متداول¬ترین آماده¬سازی برای TPO قبل از پوشرنگزنی¬ آن معمولاً اعمال شعله استیلن/اکسی به طور مستقیم روی سطح (flaming) یا استفاده از بهبوددهنده¬های چسبندگی شیمیایی می¬باشد. البته آماده¬سازی با شعله وابسته به درجه آن، برای صفحات پیچیده دارای حفره، منفذ و یا شیارهای عمیق عملی نیست. بهبوددهنده¬های چسبندگی، معمولاً محلول¬های با درصد جامد کم (25%) از الفین¬های کلرینه در حلال، عموماً موثرتر از آماده¬سازی با شعله می¬باشد. بهبود دهنده¬های چسبندگی از نوع پایه حلالی با محیط زیست¬سازگار نیستند، زیرا حاوی مقادیر زیادی از ترکیبات عالی فرار می¬باشند. بهبود دهنده¬های چسبندگی از نوع پایه آبی نیز هنوز چندان موثر واقع نشده¬اند و بسیار گران هستند. کارایی آماده¬سازی پلاسما بر این فرایندهای تجاری و یا ترکیب این فرایندها ترجیح دارد. چسبندگی پوشرنگ روی مواد بر پایه TPO چندان مقاوم است که با هیچ یک از روش دمای دیگر قابل دسترسی نیست. مواد با یک گاز خوراک هوا درmTorr 2/0- 4/0 چگالی انرژی rf از 01/0 تا 1/0 وات بر سانتی مترمربع و زمان آماده-سازی از 30 تا 60 ثانیه آماده شدند. آماده¬سازی پلاسما 1400 تا 1800 درصد بهبود در دوام در برابر پوسته شدن ایجاد می¬کند، زیرا سازوکار تخریب از چسبندگی بین رنگ – زیرآیند به پیوستگی بین زیرآیند TPO انتقال می¬یابد. 

بسپارش و رسوب¬دهی پوشش¬های سطحی 
بسپارش ایجاد مولکول¬های بسیار بزرگ با اتصال مولکول های بسیار کوچک و قابل اتصال به نام تکپار می¬باشد. تکپارهای کلاسیک که در بسپارش شیمیایی تر به کار می روند، ساختارهای فعالی مانند پیوند دوگانه دارند که به آنها اجازه می¬دهند در صورت وجود در شرایط مناسب تبدیل به یک پیوند شوند. پیوند دوگانه در متیل متاکریلات برای تشکیل پلاستیک¬های مفید، پلی متیل متاکریلات مکان¬های اتصال فراهم می¬کند. 
نور فرابنفش، رادیکال¬های آزاد یا یون¬های پرانرژی از پلاسما، فرایند بسپارش را با اتصال مکرر شروع کرده و وزن مولکولی خود را تا چند برابر افزایش می¬دهد. این بسپارش پلاسما با (FTIR/ATR) در زمان واقعی بررسی شده است. بسپار حاصل بطور مستقیم روی جزء اپتیک Ge بلور AT-IR درون اتاقک واکنش پلاسما رشد یافته بود. یک فیلم پلی¬متیل¬متاکریلات در توان 65 وات، فشار Torr 2/0 و سرعت جریان تکپار sccm 30 رسوب کرده بود. به طور شگفت¬انگیزی بسپار بعد از رسوب کردن به تغییر شکل IR خود حتی بعد از خاموش شدن توان پلاسما ادامه می¬دهد. این در واکنش¬های القایی پلاسما که مواد رادیکالی زنده واکنش را ادامه می¬دهند، غیر متداول نیست. 
در مثال بالا، یک تکپار قابل بسپارش به شکل یک فیلم بسپاری واکنش می¬دهد. با این حال، شرایط پلاسما نیز می¬تواند فیلم¬های بسپار از موادی ایجاد کند که بطور معمول با تکنیک شیمیایی ¬تر تبدیلی بسپار تشکیل نمی¬دهند. 
ساختار بسپارهای پلاسما با استفاده از واکنشگرهای کمکی یا استفاده از O2، N2، یا NH3 در محفظه واکنش پلاسما هنگام بسپارش می¬تواند متفاوت باشد. این روش بطور متداول برای به کارگیری مواد اتمی خاص در مواد بسپاری حاصل که در تکپار اولیه ممکن است از بین برود، به کار می¬رود. آمونیاک یا آکریلونیتریل به عنوان واکنشگر کمکی هنگام رسوب کردن فیلم¬ها از یک پلاسمای متان جهت به کارگیری نیتروژن به کار می¬رود. به طور مشابه عوامل هیدروکسیل و کربوکسیل اسید با بسپارش کمکی پلاسمای آکریلیک اسید یا آلی الکل با تکپار اولیه جهت فراهم کردن اکسیژن و آب دوستی می-توانند به کار روند. 
تحقیقات، روابط بین توان ورودی، نوع گاز خوراک مصرفی و سرعت جریان گاز به چگالی و نوع مواد فعال در پلاسما را یافته¬اند. این عوامل، در تعیین سرعت رسوب و ساختار فیلم موثر می¬با¬شد. وابسته به تکپار به کار رفته، سرعت¬های رسوب در سطح توان rf 100 وات و سرعت جریان تکپار چند sccm در محدوده بین 5 و 100 نانومتر بر دقیقه می¬باشد. برای بنزن سرعت رسوب نسبتا بالایی مشاهده شده است با وجود اینکه این ماده فاقد سایت¬های اتصال بسپارش تبدیلی است و بنابراین تحت شرایط معمولی از طریق واکنش شیمیایی¬ تر تشکیل نخواهد شد. ویژگی¬های مواد بسپارشده به این روش نسبت به بسپارهای بدست آمده از مواد مشابه از طریق بسپارش شیمیایی تر تبدیلی می¬تواند بسیار متفاوت باشد. 

خلاصه 
اصلاحی که روی سطح مواد بسپاری در تماس با پلاسما اتفاق می¬افتد با (1) گاز فرایند (2) زمان تماس با پلاسما (3) چگالی توان و انرژی و در درجات کم¬تر با (4) ترکیب اصلی سطح تعیین می¬شود. انواع اصلاح از زبر کردن به نسبت ساده سطح و تغییر صیقلی بودن آن تا اتصالات پیچیده گروه¬های عاملی رادیکالی یا بخش¬های مولکولی و یا تغییر کامل ویژگی¬های سطح نسبت به توده بسپار متفاوت است. شیمی رادیکال آزاد سازوکار غالب در اصلاح سطح می¬باشد. بر خلاف پیچیدگی در ذات پلاسما، امکان انجام فرایند مطابق تغییرات مورد نظر در سطوح بسپاری وجود دار

برگردان: مهندس فاطمه اسلام پناه 


برچسب‌ها: اصلاح سطح مواد بسپاری با پلاسما, مهندسی سطح, بسپارها, مهندسی پلاسما

تاريخ : شنبه هجدهم آذر 1391 | 19:54 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

مطالعه پلاسمای کوارک-گلوئونی (QGP) کار چندان ساده‌ای نیست. حتی تعیین میزان داغی این نوع پلاسما نیز با دشواری‌هایی همراه است. اما محصول فوتونی به دست آمده از مراحل ابتدایی شکل‌گیری پلاسمای کوارک-گلوئونی، «دماسنج» مناسبی به شمار می‌رود و در سال‌های اخیر نیز اندازه‌گیری‌های دقیقی به طور مشترک توسط آزمایشگاه ملی بروکهاون و شتاب‌دهنده هادرونی بزرگ (LHC) در این رابطه انجام گرفته است. با این حال درک نظری سازوکارهای فیزیکی که منجر به تولید این فوتون‌ها می‌شوند هنوز در پرده‌ای از ابهام قرار دارد.


برچسب‌ها: مهندسی پلاسما, شمارش فوتون‌ها در پلاسمای کوارک, گلوئونی

ادامه مطلب
تاريخ : شنبه ششم آبان 1391 | 21:27 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

دراین مطلب مصاحبه ای را با آقای مهندس سفی الله اكبری افلاكی فارغ التحصیل متالوژی دانشگاه صنعتی امیر كبیرانجام داده ایم.ایشان پس از اتمام تحصیلات کار بر روی پروژه خود در زمینه پلاسما، پوشش دهی و مهندسی سطح را آغاز کردند و مخترع دستگاه PHCVD هستند.


آقای سفی الله اكبری افلاكی

 

این دستگاه (PHCVD) یا رسوب نشانی شیمیایی از بخار به كمك پلاسما ، برای لایه نشانی نانو لوله های کربنی وهیدروژن دهی پلاسمایی مورد استفاده قرار می گیرد.

(از نانولوله های کربنی در تولید لامپ های کم مصرف، ذخیره کننده در پیل سوختی و همچنین در ساخت نانوماشین ها استفاده می شود.)

ناحیه گرمایی داخل محفظه به سه رآکتور تقسیم می گردد و اپراتور قادر است با برنامه ریزی دما، فشار ودر صورت نیاز قدرت پلاسما، لایه نشانی و ورود گازها به سیستم را برنامه ریزی کند. برای این دستگاه دو کنترل کننده گاز برای استیلین وهیدروژن در نظر گرفته شده است؛ اما این تعداد می تواند به چهار الی پنج گاز شامل گازهای آمونیاک، اکسیژن و آرگون  به مجموعه اضافه گردند. درضمن سیستم مجهز به یک لوله رآکتور می باشد؛ اما در صورت درخواست مشتری امکان اضافه کردن دو لوله دیگر بصورت موازی با تیوب اولیه نیز در نظرگرفته شده است که به افزایش قابلیتهای دستگاه منجر خواهد شد.


برچسب‌ها: مخترع دستگاه PHCVD, مخترع, پلاسما, مهندسی سطح

ادامه مطلب
تاريخ : دوشنبه دهم مهر 1391 | 17:17 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
آسانی نصب شیشه جلوی اتومبیل با فناوری نانو
پتنت فورد در مورد کاربرد نانو پوشش واکنشی پلاسما است که سطح را برای پیوند چسبی که شیشه را در جایش نگه می‌دارد، اصلاح می‌کند. کل این فرآیند ثبت شده، کمتر از یک دقیقه طول می‌کشد.
[-] اندازه متن [+]


برچسب‌ها: فناوری نانو, پلاسما

ادامه مطلب
تاريخ : سه شنبه بیست و چهارم مرداد 1391 | 14:59 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

شناخت بیشتر پلاسما (1)


پلاسما (PLASMA)، حالتی از ماده است که در دمای خیلی بالا بوجود می آید و ساختارهای مولکولی مفهوم خود را در این وضعیت از دست می دهند . در حالت پلاسما اتم ها و ذرات زیر اتمی مانند مانند الکترون و پروتون و نوترون آزادانه در محیط حرکت می کنند و تغییر موقعیت می دهند . حالت ماده متشکله تمامی ستارگان، پلاسما است.

شناخت بیشتر پلاسما (1)

می دانیم كه برای ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته می‌شود. اما در مباحث علمی معمولا یك حالت چهارم نیز برای ماده فرض می‌شود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یك نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است بنابراین خورشید نمونهای از پلاسمای داغ بزرگ است.

درواقع واژه پلاسما به گاز یونیزه شده ای اطلاق میشود كه همه یا بخش قابل توجهی از اتم‌های آن یك یا چند الكترون از دست داده و به یون‌های مثبت تبدیل شده باشند.



ادامه مطلب
تاريخ : چهارشنبه یازدهم مرداد 1391 | 10:32 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
پوشش هاي پاشش حرارتي

پلاستیک های پاششی با استفاده از اصلاح تجهیزاتی که در ابتدا برای پاشش فلزات طراحی شده بودند ، گسترش یافتند. از آنجا که الزامات مواد متفاوت است، اکنون تفنگ های مورد استفاده به صورت ویژه ای برای کار با پلاستیک طراحی شده اند. تجمع پلاستیک داغ در درون تفنگ باعث ايجاد دمای شعله می شود. از این کار باید با محاصره جهت پاشش پودر توسط هوای خنک کننده جلوگیری کرد.



ادامه مطلب
تاريخ : یکشنبه هشتم مرداد 1391 | 16:24 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

اولین تصاویر از یک موج رو به بالای گازهای خورشیدی به درون حلقه‌های غیرفعال تاجی توسط تیمی از دانشمندان آمریکایی، انگلیسی و هندی شناسایی شد.

به گزارش سرویس علمی ایسنا این رویداد، یک گام دیگر در جهت درک بهتر ریشه‌های توفانهای شدید فضایی که قادر به تخریب ارتباطات ماهواره‌ای و آسیب رسانی به شبکه برق زمین بوده، محسوب می‌شود.


برچسب‌ها: پلاسما

ادامه مطلب
تاريخ : چهارشنبه بیستم اردیبهشت 1391 | 19:7 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

پلاسما حاوی ترکیبی از یون های مثبت، الکترون ها و اتمهای خنثی در محیط گازی است و میزان یونیدگی بستگی به دما دارد؛ اگر دما پایین باشد پلاسما تعداد قابل توجهی اتم خنثی خواهد داشت، اگر دما بالا باشد تقریباً اتم ها یونیده خواهند بود.

بیشتر ماده جهان به شکل پلاسما می باشد، خورشید و همه ستارگان گوی های عظیمی از پلاسما هستند، حدود 99 درصد کل جرم مشهود کائنات در این گوی های پلاسما یافت می شوند. فقط در سیاره ها، تیپ اخترها و برخی از ابرهای گاز و غبار بین ستاره ای، جامد، مایع و گاز وجود دارد. این اجسام فقط بخش کوچکی از کل ماده کائنات را تشکیل می دهند. در محیط پیرامون ما پلاسما به حالت طبیعی نادر است، به حدی که تا اواخر سده نوزدهم به عنوان یک حالت جداگانه ماده شناخته نشده بود. آذرخش ها، شفق شمالی و یون سپهر (یونوسفر) همه پلاسما هستند و روی زمین اینها تنها شکلهایی از پلاسما می باشند که به صورت طبیعی یافت می شوند.



ادامه مطلب
تاريخ : چهارشنبه بیستم اردیبهشت 1391 | 18:30 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
برای اولین بار در ایران دانشگاه شهید بهشتی تهران  اون هم از سال 85 با 3 یا 4 دانشجو در مقطع کارشناسی ارشد این رشته را دایر کرد. البته این دانشگاه در یکی از سالهای 85 تا 90 در این رشته دانشجو نگرفت و ظرفیت این رشته را در سال89 به نه نفر افزایش داد ، در کنکور سال 90 هم دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمان(هایتک) برای اولین بار 6 دانشجو در این رشته گرفت ، تعداد دانش آموخته های این رشته در مقطع کارشناسی ارشد در ایران تا امروز حدود 10 نفر میباشند، همچنین دکترای این رشته در داخل تعریف شده نیست و اساتید این رشته را هم بیشتر دارای مدارک فیزیک پلاسما و فیزیک اتمی مولکولی میباشند(کسی از ایران در این رشته تا کنون دکترا نگرفته) ، این رشته با آنچه که تحت عنوان فیزیک پلاسما تعریف میشود کاملا متفاوت است و با خود فیزیک هم تفاوتهای زیادی دارد حداقل اینکه دانشجویان این رشته سرفصلی تحت عنوان کوانتم و آماری ندارند، ارتباط این رشته با مهندسی مواد و مخابرات زیاد است به خصوص مهندسی مواد ان هم گرایش مهندسی سطح.
 زمینه های تحقیقاتی در این رشته عبارتند از...



ادامه مطلب
تاريخ : دوشنبه هجدهم اردیبهشت 1391 | 12:28 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
دلیل پوشش
ایجاد لبه های سطحی روی قطعات می تواند به منظورهای متفاوتی صورت گیرد از
 جمله می توان به این موارد اشاره کرد:
• افزایش مقاومت به سایش
• افزایش مقاومت به خوردگی
• بهبود خواص سطحی
• بهبود هدایت حرارتی یا عایق حرارتی
• هدایت یا عایق الکتریکی
• بهبود ظاهر قطعه
• ترمیم و بازسازی قطعات
پاشش حرارتی
در تمامی فرآیندهای حرارتی، مواد مصرفی پوشش به تفنگ تغذیه می شود،
دمای آن بال می رود و به سطح قطعه کار پرتاب می شود. به محض برخورد
با سطح، ذرات داغ اتصالاتي تشکیل می دهند که دریکدیگر قفل شده و به
تدریج پوشش را به ضخامت موردنظر می رسانند
مزایای فرآیند پاشش حرارتی:
• امکان ترکیب مواد گوناگون به صورت لبه و سطح پایه وجود دارد.
• بدلیل انعطاف پذیری امکان ترمیم بسیاری از قطعات وجود دارد.
• حتی قطعات پیچیده را می توان با رعایت شرایط خاص پوشش داد.
• در مقایسه با روش های ترمیم، پاشش حرارتی دارای هزینه کمتر و
زمان توقف کوتاه تری می باشد.
• قطعه پوشش شده با این روش حرارت کمی می بیند در نتیجه دچار
تغییر میکروساختار و پیچیدگی کمتری می شوند.
• کاربرد این روش به ابعاد قطعه بستگی ندارد.
• بسته به نوع پوشش و فرآیند می توان به ضخامت های مختلف دست
یافت.
معایب این روش:
• تخلخل میکرونی لبه پوشش
• استحکام اتصال محدوده لبه پوشش
• حساسیت پوشش نسبت به فشار لبه ها، خمش و ضربه
• محدودیت های موجود ناشی از ابعاد هندسی، مانند هنگامی که سطح
داخلی لوله هایی با قطر کم پوشش می شوند



ادامه مطلب
تاريخ : دوشنبه هجدهم اردیبهشت 1391 | 11:10 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
تاريخ : دوشنبه بیست و یکم فروردین 1391 | 0:5 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
چکیده : برش پلاسما فناوری پویا و جالب توجهی است. در این برش، ازاثرات حرارتی و دینامیکی باریکه پلاسما بهره گرفته می شود. برش صاف و دقیق است. این مقاله به کارگیری عملی پلاسما در فرایندهای صنعتی را بررسی می کند و ارائه دهنده فناوری جدید در برش پلاسمایی است.
معرفی 
پلاسما از لحاظ دما بسیار داغ است و از لحاظ الکتریکی رسانا است، و از یون های مثبت و منفی، الکترون ها، اتم های خنثی و برانگیخته و مولکول ها تشکیل شده است. در فیزیک اغلب به عنوان چهارمین حالت تجمع ذرات (ماده) از آن یاد می شود.
گازهای تک اتمی مانند آرگون یا دو اتمی مانند هیدروژن گازی، نیتروژن، اکسیژن و هوا به عنوان گاز پلاسمایی استفاده شده اند. این گازهای پلاسمایی توسط انرژی قوس پلاسما یونیزه و تفکیک می شوند. با ادغام مجدد اتم ها و مولکول ها، خارج از سیستم نازل کاتودی انرژی دریافت شده به طور ناگهانی آزاد می شود واثر گرمایی باریکه پلاسما را بر قطعه تحت برش تشدید می کند. 

2- حوزه های اصلی کاربرد باریکه پلاسما
· کاربرد در پوشش ها با باریکه پلاسمایی، برای مثال : پوشش های فلزی و سرامیکی با کیفیت بالا و ضخامت 1/. میلیمتر که دربرابر زنگ زدگی، دما و خوردگی مقاومند.
· جوشکاری، که حوزه وسیعی از کاربردهای پلاسما را پوشش می دهد.
· برش و جداسازی مواد، برای مثال: برش قوطی های نازک، برش صفحات آلومینیومی، برش استیل کیفیت بالا با ضخامتی تا حد 25 میلیمتر.
· خمش به وسیله باریکه پلاسما به عنوان گرماده محلی ماده، قبل از برش تراشه 

3- اصول برش پلاسمایی
پلاسما با یک نازل آبی سرد کننده همراه می شود. داخل پلاسما انرژی با چگالی تا حد 2×106W/cm2 در قابل دستیابی است. به علت دمای بالا پلاسما منبسط می شود و با سرعت فراصوتی به سمت قطعه (آند) جریان می یابد. درون قوس پلاسما دما می تواند تا حد 30000 درجه سانتیگراد بالا رود که با توجه به انرژی جنبشی باریکه پلاسما و ضخامت ماده، در تمام مواد رسانای الکتریکی، برش با سرعت های بالا امکان پذیر است.

بجای اصطلاح حالت مناسب قوس پلاسما، پایداری قوس نیز بکار می رود. پایداری قوس جت پلاسما را در شکل مناسب نگاه می دارد. این عمل می تواند با روش زیر انجام شود 

· شکل مشعل پلاسما
· جت جاری
· آب
ماباید پارامترهای زیر را تحت نظر قرار دهیم:
· دما و رسانش الکتریکی
· چگالی جت پلاسما
· قطر باریکه پلاسما
· درجه باریکه متمرکز پلاسما از خروجی نازل
برای فرایند برش، اول از همه یک جرقه قوسی آزمایشی به وسیله ولتاژ بالا میان نازل و کاتد به وقوع می پوندد. این قوس آزمایشی کم انرژی به وسیله یونیزه کردن در بخش هایی در میانه راه مشعل پلاسما و قطعه کار آماده می شود. وقتی قوس آزمایشی بر قطعه کار شعله ور می شود (برش پروازی، سوراخکاری پروازی)، قوس اصلی به وسیله افزایش خودکار قدرت شروع خواهد شد (8).
4- دستگاه برش شش تایی پلاسما
در گارگاه برش، برش نواری علاوه بر انواع دیگر عملیات های برش، برای ساخت تریلر مورد نیاز است. صفحه های به طول 12 متر از فولاد ساختمانی(تیرآهن) st-52 با ضخامتی در بازه 6 تا 30 میلیمتر، به طور مطلوب بین 8 تا 15 میلیمتر، باید به 5 نوار جدا شوند. برای این منظور یک روش برش به صرفه وکارا مورد نیاز است. خصوصیات این ماده به خوبی برای برش پلاسمایی تعریف می شود. راه حل نصب دستگاه شش تایی برش پلاسمایی شامل شش تک دستگاه برش پلاسما PA-S47CNC (مدل قبلی FineFocus 450) با مشعل های پیچش گازی، نصب شده روی ماشین برش عمودی با میز برش فشار گاز به سمت پایین، می باشد.

با این پیکربندی در یک حرکت، تا شش برش می تواند انجام شود. طول کل دسته شیلنگ ها 30 متر است و اجازه می دهد که مشعل های پلاسما در طول برش با انعطاف حرکت کنند. بخش جرقه زنی کارآمدی برای تضمین جرقه قوس ایجاد شده است. برای فرایند برش گازهای زیر انتخاب شده اند: نیتروژن برای جرقه زنی، اکسیژن برای فرایند برش و هوا برای گاز پیچشی. قبل از اینکه مواد مصرفی بالا تمام شوند چهار ساعت می توان برش مداوم انجام داد.



6- جمع بندی
برش پلاسما از نظر روش کار، دقت، سرعت و صرفه اقتصادی برای تولید قطعه،جالب توجه است. تولید کنندگان ابتدا باید با فرایند آشنا شوند و سپس تصمیم بگیرند که آیا روشی موثرتری برای تولید قطعه وجود دارد یا خیر.
با توجه به مزیت های پلاسما، برای مثال: سرعت بالای برش، قابلیت برش تمام مواد، کیفیت برش، این فناوری عمدتا در مهندسی مکانیک مورد استفاده قرار می گیرد.
با وجود گرایش گسترده به ساخت با کمک کامپیوتر، دانش جدید و روش های نو باز هم متوجه فناوری های در حال پیشرفت است و بنابرین تلاش برای حل مشکلات در برداشتن موانع از سر راه این فناوری ها بسیار است.                         



تاريخ : یکشنبه بیستم فروردین 1391 | 23:55 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

این مقاله، رشته نسبتاً جدید مهندسی سطح از الکترولیز پلاسما را که مهمترین مشتق آن ته‏نشست الکترولیتی پلاسما (PED) میباشد بررسی میکند و شامل تکنیکهایی مثل اکسایش الکترولیتی پلاسما (PEO) و فرایندهای اشباع الکترولیتی پلاسما (PES) مثل نیترید‏دهی و کربن‏دهی الکترولیتی پلاسما (PEN/PEC) میشود. در تکنولوژی PED، تخلیه بارهای ریز پلاسمای قوسی یا جرقه در یک محلول آبی برای یونیزه کردنِ واسطه‏های گازی از محلول، بکار برده میشوند بطوریکه ترکیبات پیچیده‏ای روی سطح فلزی، از طریق برهمکنشهای شیمیایی پلاسما ایجا شوند. در اینجا درباره اصول فیزیکی و شیمیایی الکترولیز پلاسما بحث میشود. تجهیزات و روشهای ته‏نشست برای تولید پوشش توصیف میشوند و اثرات ترکیب الکترولیتی و دما روی ولتاژ احتراق، شدت تخلیه، ضخامت لایه‏ی ته‏نشست شده و ترکیب، بطور خلاصه بیان شده‏اند. عملیات PEO پالس AC آلومینیوم در یک الکترولیتِ اثرناپذیرِ مناسب، امکان تشکیل لایه‏های سطحی نسبتاً ضخیم (تا 500 µm) و سخت (تا 23 GPa)  را با چسبندگی عالی به زیرلایه فراهم میکند. یک لایه مرکب سطحی ضخیمِ 10 الی 20 µm (1200HV) و لایه انتشار داخلی 200 الی 300 µm  با خصوصیات مکانیکی و ضدزنگیِ خیلی خوب نیز میتواند روی زیرلایه‏های فلزی در ظرف فقط 3 الی 5 دقیقه با استفاده از تکنیکهای اشباع PEN/PEC شکل گیرد. جزئیات ویژگیهای عملیاتیِ اصلیِ تکنیکهای مختلف ارائه شده‏اند و ویژگیهای فیزیکی، مکانیکی و تریبولوژیکیِ پوششهای تولید شده توسط عملیات الکترولیتی پلاسما ارائه شده‎اند.



تاريخ : چهارشنبه بیست و هشتم دی 1390 | 11:20 | نویسنده : با ثریا تا ثریا



دانشجویان دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه شیراز موفق به ساخت راکتور پلاسما شدند که دارای قابلیت تبدیل نفت سنگین به هیدروکربن سبک و هیدروژن عاری از CO و CO2 جهت استفاده در خودروهای هیدروژنی است.



ادامه مطلب
تاريخ : جمعه نهم دی 1390 | 23:38 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
شما میتوانید از قسمت نظرخواهی سوالتتون رو با ما درمیان بگذارید.

با تشکر



تاريخ : سه شنبه هشتم آذر 1390 | 14:40 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
شركت الكترونيكي فيليپس در تلاشي براي محقق ساختن دسترسي به منبع نور داخلي طبيعي، با الهام از كرمهاي شب تاب و جانداران اعماق دريا چراغهاي سبز رنگي را ابداع كرده كه منبع انرژي آن برق يا نور خورشيد نبوده و نور آن را باكتري هاي درخشان توليد مي كنند.



ادامه مطلب
تاريخ : سه شنبه سوم آبان 1390 | 19:21 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

ساختار پلاسما عموما پلاسما را مجموعه‌ای از یونها ، الکترونها و اتمهای خنثی جدا از هم و تقریبا در حال تعادل مکانیکی - الکتریکی می‌گویند. حالتهای خاصی را در مقابل مغناطیس نشان می‌دهد. این رفتارها کاملا برعکس رفتار گازها در مقابل میدان مغناطیسی است. زیرا گازها به سبب خنثی بودنشان از لحاظ بار الکتریکی توانایی عکس ‌العمل در مقابل مغناطیس و میدان وابسته به آن را ندارند. در کنار این رفتار پلاسما می‌تواند تحت تأثیر میدان مغناطیسی درونی که از حرکت یونهای داخلی به عمل می‌آید قرار گیرد. همچنین پلاسما به علت رفتار جمعیتی که از خود نشان می‌دهد، گرایشی به متأثر شدن در اثر عوامل خارجی ندارد و اغلب طوری رفتار می‌کند که گویی دارای رفتار مخصوص به خودش است. معیار دیگر برای پلاسما آن است که فراوانی بارهای مثبت و منفی باید چندان زیاد نباشد که هر گونه عدم توازن موضعی بین غلظتهای این بارها غیر ممکن باشد.مثلا بار مثبت به سرعت بارهای منفی را بسوی خود می‌کشد تا توازن بار از نو برقرار سازد. بنابراین اگر چه پلاسما به مقدار زیادی بار آزاد دارد، ولی از لحاظ بار الکتریکی خنثی است. ماده در حالت پلاسما نسبت به حالتهای جامد ، مایع و گاز نظم کمتری دارد. با این حال خنثی بودن الکتریکی پلاسما بطور متوسط انرژی از نظم را نشان می‌دهد. چهارمین حالت ماده کدام است؟ اگر پلاسما تا دمای زیاد حرارت داده شود، نظم موجود در پلاسما از بین می‌رود و ماده به توده درهم و برهم و کاملا نامنظم ذرات منفرد تبدیل می‌شود. بنابراین پلاسما گاهی نظیر سیالات ، رفتاری جمعی و گاهی نظیر ذرات منفرد ، بصورت کاملا تکی عمل می‌کند. به دلیل همین رفتارهای عجیب و غریب است که غالبا پلاسما در کنار گازها و مایعات و جامدات ، چهارمین حالت ماده معرفی می‌شود. بنابراین با توجه به اینکه چگالی پلاسما قابل توجه می‌باشد. مدولانک در تک ذرات منفرد به مشکلات رفتار پلاسما افزوده می‌شود. ضرورت بررسی پلاسمای طبیعی با وجود این پیچیدگیها با عنایت به اینکه 99 درصد ماده موجود در طبیعت و جهان در حالت پلاسما است. علاقمندی ما به پلاسما جدا از بسیاری کاربردها نظیر تولید انرژی ، عدسی پلاسمایی برای کانونش انرژی و ... معتدل می‌باشد، چرا که از ترک زمین ، با انواع پلاسماها مانند ( یونوسفر، کمربندها و بادهای خورشیدی ) مواجه می‌شویم. بنابراین فیزیک پلاسما نیز در کنار سایر شاخه‌های علوم فیزیکی ، در شناخت محیط زندگی ما در قالب رشته ژئوفیزیک از یک اهمیت زیادی برخوردار است. انواع پلاسما پلاسمای جو : نزدیکترین پلاسما به ما ( کره زمین ) ، یونوسفر (Ionosphere) می‌باشد که از صد و پنجاه کیلومتری سطح زمین شروع و به طرف بالا ادامه می‌یابد. لایه‌های بالاتر یونسفر ، فیزیک سیستمها به فرم پلاسما می‌باشند که توسط تابش موج کوتاه در حوزه وسیعی ، از طیف اشعه فرابنفش گرفته تا پرتوهای ایکس و همچنین بوسیله پرتوهای کیهانی و الکترونهایی که به گلنونسفر اصابت می‌کنند یونیزه می‌شوند.شفق قطبی : پدیده شفق نیز نوعی پلاسما است که تحت اثر یونیزاسیون ایجاد می‌شود. یونسفر پلاسمایی با جذب پرتوهای ایکس ، فرابنفش ، تابش خورشیدی ، انعکاس امواج کوتاه و رادیویی اهمیت اساسی در ارتباط رادیویی در سرتاسر جهان دارد. با همه این احوال نه تنها زمین بلکه زهره و مریخ نیز فضایی یونسفری دارند. ملاحظات نظری نشان می‌دهد که در سایر سیاره های منظومه شمسی نظیر مشتری ، زحل ، سیاره اورانوس ، نپتون نیز باید یونسفرهای قابل مشاهده وجود داشته باشد. فضای بین سیاره ای نیز از پلاسمای بین سیاره‌ای در حال انبساط پر شده که محتوای یک میدان مغناطیسی) ضعیف (حدود -510 تسلا) است.هسته های ستارگان دنباله دار نیز به فضای بین پلاسمایی پرتاب می‌کند. از طرف دیگر ، خورشید منظومه شمسی مانند یک کره پلاسمایی است. درخشندگی شدید خورشید ، معمولا عین یک درخشندگی پلاسمایی می‌باشد. خورشید به سه قشر گازی فتوسفر - کروموسفر و کورونا (که کرونای آن بیش از یک میلیون درجه ، حرارت دارد) احاطه شده است و انتظار می‌رود که هزاران سال به درخشندگی خود ادامه بدهد.کاربرد پلاسمای یونسفر یونوسفر زمین در ارتباطات رادیویی اهمیت زیادی دارد. توضیح این نکته لازم است که یونوسفر ، امواج رادیویی با فرکانسهای بیش از 30 مگاهرتز (بین امواج رادار و تلویزیون) را عبور می‌دهد. ولی امواج با فرکانسهای کمتر (کوتاه ، متوسط و بلند رادیویی) را منعکس می‌کند. همچنین شایان ذکر است که ضخامت یونسفر زمین که از چند لایه منعکس کننده تشکیل شده است با عواملی نظیر شب و روز آشفتگی پلاسمایی سطح خورشید در ارتباط نزدیک می‌باشد. مگنتوسفر و کمربندهای تشعشعی زمین می‌دانیم زمین ما دارای میدان مغناطیسی است که می‌تواند بر یونها و بطور خلاصه پلاسمای فضای اطرافش اثر بگذراد. بر طبق نظرات دینامو ، میدان مغناطیسی زمین از القای مغناطیس حاصل از حرکات ذرات داخل پلاسمای فضا به درون زمین متأثر می‌شود. که دوباره نقش فیزیک پلاسما را در ژئوفیزیک یادآوری می‌کند. به هرحال بطور نظری باید میدان مغناطیسی به شکل متقارن باشد لیکن فشار باد خورشیدی ، میدان ژئومغناطیس زمین را به صورت ستارگان نباله دار یا دکلی شکل در می‌آورد. که در اصطلاح به آن مگنتوسفر زمین گفته می‌شود. ساختمان این لایه پلاسمایی نیز خود از چند لایه تشکیل شده است.ژئوفیزیکدانان با مطالعه اساسی این لایه‌ها ، حد بالای آن را که حدودا 10 برابر شعاع زمین و در جهت خورشید می‌باشد، مغناطیس سکون می‌نامند. خارج از مغناطیس سکون ، ناحیه متلاطمی است که غلاف مغناطیس نام دارد و آن باد خورشیدی در نتیجه فشار مگنتوسفر جهت و سرعت خود را تغییر می‌دهد. مگنتوسفر زمین ، کمربند ایمنی زمین در مقابل ذرات خطرناک کم انرژی و حتی متوسط انرژی می‌باشد. به این کمربند حافظ امنیت زمین در مقابل اشعه‌های خطرناک و ذرات ساتع از خورشید ، اصطلاحا کمربندهای وان آلن (به افتخار کاشف این کمربندها) گفته می‌شود. آینه‌های مغناطیسی با توجه به تأثیرات میدان مغناطیسی زمین بر روی پلاسما ، ذراتی که در میدان مغناطیسی زمین (کمربند وان آلن) گیر می‌اندازد. بواسطه داشتن میدان مغناطیسی قوی و ضعیف و در قطبین زمین حرکتی انجام می‌دهند که به مثابه یک آینه طبیعی می‌باشد. بنابراین آینه مغناطیسی که قبلا برای اولین بار توسط انریکو فرمی به عنوان مکانیسمی برای شتابدار ساختن پرتوی کیهانی استفاده شده بود، در ژئوفیزیک نیز بکار رفت. بادهای خورشیدیخورشید منظومه شمسی منبع نیرومندی از جریان مداوم پلاسما بصورت باد خورشیدی است. باد خورشیدی اصطلاحی برای ذرات تشعشع یافته نظیر بادهایی در حدود 100 هزار درجه کلوین است. باد خورشیدی پدیده پیچیده‌ای است که سرعت و چگالی) آن متغیر می‌باشد. متغیر بودن پلاسمای بادی به فعالیت خورشید بستگی دارد. گفتنی است که به دلیل 100 برابر بودن انرژی جنبشی پلاسما نسبت به انرژی مغناطیسی‌اش ، اصطلاح باد مغناطیسی به آن داده‌اند. فشردگی پلاسما در فضا پلاسمای فضایی می‌تواند تحت عوامل مختلفی فشرده شود و ستارگان فضا را ایجاد کند (به عنوان مثال کوتوله های سفید ). پلاسمای فضایی با چگالی حدود 100 هزار تا 10 میلیارد گرم بر سانتیمتر مکعب ، محصول نهایی تکامل ستارگان سبک ‌وزن می‌باشد. این نوع ستارگان بسیار چگالتر از خورشید می‌باشند. چرا که اگر کل ماده خورشید با چگالی 1.4 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌خواست متراکم و به اندازه مثلا زمین ما شود، چگالی آن به تقریبا یک میلیون گرم بر سانتیمتر مکعب می‌رسید.ستارگان نوترونی نیز از نوع ستارگان بسیار چگال می‌باشند که محصول تکامل ستارگان همان وزن می‌باشند. اینها آخرین نوع ستارگان قابل مشاهده در جهان هستند که به سبب داشتن چگالی فوق‌العاده زیاد ، نورهای اطراف خود را می‌بلعند و به صورت یک حفره سیاه در می‌آیند. بر طبق مدلهای محاسبه شده ، ستارگان نوترونی از لایه‌های مختلفی تشکیل شده‌اند که با حرکت از سطح به طرف داخل ، چگالی به سرعت بالا می‌رود. تاريخچة مختصري از فيزيك پلاسماوقتي خون از گلبول‌ها و ذرات ديگر تصفيه مي‌شود مايعي شفاف باقي مي‌ماند كه پلاسما ناميده مي‌شود. پلاسما از كلمه يوناني به معني بسته شده يا ژله‌اي گرفته شده است و اولين بار بوسيله دانشمند چك جوناس پاركيج (1869-1787) استفاده شد در 1927 شيميدان آمريكايي برنده جايزه نوبل ايروبنگ لانگمير اولين بار اين لغت را براي توصيف يك گاز يونيزه استفاده كرد. لانگمير در روشي كه پلاسماي خون گلبول‌هاي قرمز و سفيد را انتقال مي‌دهد و روشي كه يك سيال الكتريكي الكترون‌ها و يونها را انتقال مي‌دهد تأمل كرده بود. لانگمير همراه با هم دانشگاهي‌اش لويي تانگروي فيزيك و شيمي يك فيلامان تنگستن يك لامپ تحقيق مي‌كردند هدف آنها يافتن راهي براي افزايش بيشتر طول عمر فيلامنت بود (هدفي كه نهايتاً به آن رسيدند) در اين فرآيند او نظريه غلاف‌هاي پلاسما را بسط و توسعه داد.همچنين او مناطق خاصي از پلاسماي لامپ تخليه را كشف كرد كه تغييرات متناوبي از چگالي الكترون را نشان مي‌داد كه امروزه امواج لانگمير مي‌گوييم اين سرآغاز فيزيك پلاسما بود. امروزه تحقيقات لانگمير به صورت اصول نظري در بسياري از فرآيندهاي فني براي ساختن مدارهاي مجتمع دخالت زيادي دارد.بطور كلي بعد از لانگموير تحقيقات پلاسما در جهات ديگري گسترش يافت كه به ويژه پنج تا از آنها مهمترند.اول توسعه پخش راديويي عامل كشف يونسفر زمين شد، لايه‌اي از گاز قسمتي يونيزه در بالاي اتمسفر كه امواج راديويي را انعكاس مي‌دهد و عاملي براي اين پديده است كه وقتي علامت‌هاي راديويي فرستنده بالاي افق هستند مي‌توانند دريافت شوند. البته گاهي اوقات متأسفانه يونسفر امواج راديويي را جذب و وا مي‌پيچاند براي نمونه ميدان مغناطيسي زمين عامل موجهايي با قطبيت متفاوت (نسبت به جهت ميدان مغناطيسي) با سرعت‌هاي انتشار متفاوت است، اثري كه منشاء «علامت‌هاي سايه‌اي» (يعني علامت‌هايي كه كمي قبل يا كمي بعد از علامت اصلي مي‌رسند) مي‌‌تواند باشد.دوم در اختر فيزيك به زودي درك شد كه بيشتر جهان از پلاسما تشكيل شده و بنابراين براي فهميدن بهتر پديده‌هاي اختر فيزيك نيازمند يك درك بهتر از فيزيك پلاسما هستيم. پيشگام اين حيطه هانس آلفون بود كه حدود 1940 نظريه مگنتو هيدورديناميك يا M.H.D را كه در آن پلاسما اساساً مانند يك سيال هادي (رسانا) رفتار ميكند توسعه داد. اين نظريه به طور گسترده و هم موفق براي بررسي لكه‌هاي خورشيدي، زبانه‌هاي خورشيدي، باد خورشيدي تشكيل ستارگان و يك لشكر از ديگر موضوع‌هاي كيهان‌شناسي به كار گرفته شد. دو موضوع خاص و جالب در نظريه M.H.D اتصال مجدد مغناطيسيو نظريه دينامو است. اتصال مجدد مغناطيسي فرايندي است كه در آن توپولوژي خطوط ميدان مغناطيس ناگهان تغيير مي‌كند اين منشاء تبديل ناگهاني مقدار زيادي انرژي مغناطيسي به انرژي حرارتي مي‌تواند باشد، همانطور كه تعدادي از ذرات باردار به انرژي‌هاي فوق‌العاده زياد شتاب داده مي‌شود. عموماً تصور بر اين است كه اتصال مجدد مغناطيسي مكانيزم اصلي توصيف‌كننده زبانه‌هاي خورشيدي است. تئوري دينامو چگونگي حركت يك سيال M.H.D را كه مي‌تواند منشاء توليد يك ميدان مغناطيسي ماركوسكوپيك باشد مطالعه مي‌كند اين فرآيند مهم است زيرا وقتي كه فعاليت دينامو ادامه پيدا نكند هم در زمين و هم در خورشيد ميدان‌هاي مغناطيسي نسبتاً به سرعت (به زبان اخترفيزيك) از بين مي‌روند. ميدان مغناطيسي زمين به وسيله حركت هستة مذابش حفظ مي‌شود كه مي‌تواند با يك تقريب مناسب مانند يك سيال M.H.D رفتار كند.سوم اختراع بمب هيدروژني در 1952 در مورد گداخت گرما هسته‌اي كنترول شده علاقه‌مندي زيادي به عنوان يك منبع توان امكان‌پذير براي آينده ايجاد كرد. در ابتدا اين تحقيقات محرمانه و منحصراً به وسيله ايالات متحده، شوروي و انگلستان به پيش مي‌رفت، با اين وجود در 1958 تحقيق گداخت گرما هسته‌اي طبقه‌بندي شده نبود و اين منجر به انتشار تعداد زيادي مقاله‌اي با اهميت و قوي در اواخر دهة 1950 و اوايل دهة 1960 شد در اين سال‌هاي بطور گسترده بحث فيزيك پلاي نظري با يك نظم شديد رياضي پديدار گشت. عجيب نيست كه اساساً فيزيكدان‌هاي گداخت يا همجوشي بيشتر به دنبال درك چگونگي محبوس كردن پلاسماي گرما هسته‌اي در متداولترين حالت بوسيله ميدان مغناطيسي هستند و تحقيق در مورد ناپايداري‌هايي كه امكان فرار به آن مي‌دهد.چهارم در 1958 وان آلن كمربندهاي تشعشي وان آلن كه زمين را دربرگرفته‌اند كشف كرد. با استفاده از اطلاعات انتقال يافته بوسيله ماهواره كاشف آمريكا، كاوش منظم مگنتوسفر از طريق ماهواره شروع شد و حوزه فيزيك پلاسماي فضا گشوده شد. دانشمندان فضا نظريه پلاسماي محبوس شده به وسيله ميدان مغناطيسي را از تحقيقات همجوشي نظريه امواج پلاسما را از فيزيك يونسفر و مفهوم اتصال مجدد را به عنوان ساز و كاري براي آزاد كردن انرژي و شتاب دادن به ذرات از اخترفيزيك قرض گرفتند. سرانجام با پيشرفت ليزرهاي پرقدرت در دهة 1960 حوزه فيزيك پلاسماي ليزري گشوده شد. وقتي يك شعاع ليزر قدرتمند به يك هدف جامد مي‌خورد ذرات بلافاصله كنده مي‌شوند و اشكالي از پلاسما در مرز بين پرتو ليزر و هدف ايجاد مي‌شود. پلاسماي ليزري به خواص (به عنوان مثال چگالي‌هاي مشخصه يك جامد) حداكثر نهايي گرايش دارند كه در بسياري از پلاسماهاي مرسوم يافت نمي‌شوند. كاربرد اصلي فيزيك پلاسماي ليزري رويكردي ديگر به انرژي همجوشي است كه معروف به همجوشي محبوش شدة مانداست در اين رويكرد پرتوهاي قوي متمركز شده ليزر براي از داخل منفجر كردن يك هدف جامد كوچك استفاده مي‌شود تا به مشخصة چگالي‌ها و دماهاي همجوشي هسته‌اي (مانند مركز يك بمب هيدروژني) برسند. كاربرد جالب ديگر فيزيك پلاسماي ليزر توليد ميدان‌هاي فوق‌العاده قوي است، وقتي كه پالس ليزر با چگالي بالا از بين پلاسما عبور مي‌كند ذرات را شتاب مي‌دهد فيزيكدان‌هاي انرژي‌هاي بالا اميدوارند با استفاده از شيوة شتاب دادن به وسيله پلاسما اندازه و هزينة شتاب دهنده‌هاي ذرات را كاهش دهند.می‌دانیم که برای ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته می‌شود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض می‌شود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است، بنابراین خورشید نمونه‌ای از پلاسمای داغ بزرگ است. حدود پلاسما اغلب گفته می‌شود که 99% ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز الکتریسته داری که اتمهایش به یونهای مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها ، ابرهای گازی و اغلب هیدروژنف فضای بین ستارگان بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما ، وقتی که جو زمین را ترک می‌کنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می‌شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است.در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه می‌شویم. جرقه رعد و برق، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون ، مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی می‌کنیم که در آن پلاسما بطور طبیعی یافت نمی‌شود. آیا کلمه پلاسما یک کلمه بامسما است؟ کلمه پلاسما ظاهرا بی‌مسما به نظر می‌رسد. این کلمه از لغت یونانی πλάσμα,-ατος,τό آمده است که هر چیز به قالب ریخته شده یا ساخته شده را گویند. پلاسما به علت رفتار جمعی که از خودشان نشان می‌دهد، گرایشی به متأثر شدن در اثر عوامل خارجی ندارد و اغلب طوری عمل می‌کند که گویا دارای رفتار مخصوص به خودش است. حفاظ دبای یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما ، توانایی آن برای ایجاد حفاظ در مقابل پتانسیلهای الکتریکی است که به آن اعمال می‌شوند. فرض کنید بخواهیم با وارد کردن دو گلوله بارداری که به یک باتری وصل شده‌اند یک میدان الکتریکی در داخل پلاسما بوجود آوریم. این گلوله‌ها ، ذرات یا بارهای مخالف خود را جذب می‌کنند و تقریبا بلافاصله ، ابری از یونهای اطراف گلوله منفی و ابری اطراف گلوله مثبت را فرا می‌گیرند. اگر پلاسما سرد باشد و هیچگونه حرکت حرارتی وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر بار گلوله می‌گردد، در این صورت عمل حفاظ کامل می‌شود و هیچ میدان الکتریکی در حجم پلاسما در خارج از ناحیه ابرها وجود نخواهد داشت. این حفاظ را اصطلاحا حفاظ دبای می‌گویند. معیارهای پلاسما طول موج دبای (λD) باید خیلی کوچکتر از ابعاد پلاسما (L) باشد.تعداد ذرات موجود در یک کره دبای (ND) باید خیلی بزرگتر باشد.حاصلضرب فرکانس نوسانات نوعی پلاسما (W) در زمان متوسط بین برخوردهای انجام شده با اتمهای خنثی (t) باید بزرگتر از یک باشد.كاربردهاي فيزيك پلاسما - تخليه هاي گازي : قديميترين كار با پلاسما ، مربوط به لانگمير ، تانكس و همكاران آنها در سال 1920 ميشود. تحقيقات در اين مورد ، از نيازي سرچشمه ميگرفت كه براي توسعه لوله هاي خلائي كه بتوانند جريانهاي قوي را حمل كنند، و در نتيجه ميبايست از گازهاي يونيزه پر شوند احساس ميشد. - همجوشي گرما هستهاي كنترل شده: فيزيك پلاسماي جديد ( از حدود 1952 كه در آن ساختن راكتوري بر اساس كنترل همجوشي بمب هيدروژني پيشنهاد گرديد، آغاز ميشود. - فيزيك فضا: كاربرد مهم ديگر فيزيك پلاسما ، مطالعه فضاي اطراف زمين است. جريان پيوستهاي از ذرات باردار كه باد خورشيدي خوانده ميشود، به مگنتوسفر زمين برخورد ميكند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند كه ميتوانند در حالت پلاسما باشند. - تبديل انرژي مگنتو هيدرو ديناميك ( MHD ) و پيشرانش يوني: دو كاربرد عملي فيزيك پلاسما در تبديل انرژي مگنتو هيدرو ديناميك ، از يك فواره غليظ پلاسما كه به داخل يك ميدان مغناطيسي پيشرانده ميشود، ميباشد. - پلاسماي حالت جامد : الكترونهاي آزاد و حفرهها در نيمه رساناها ، پلاسمايي را تشكيل ميدهند كه همان نوع نوسانات و ناپايداريهاي يك پلاسماي گازي را عرضه مي دارد. - ليزرهاي گازي: عاديترين پمپاژ ( تلمبه كردن ) يك ليزر گازي ، يعني وارونه كردن جمعيت حالاتي كه منجر به تقويت نور ميشود، استفاده از تخليه گازي است. - شايان ذكر است كه كاربردهاي ديگري مانند چاقوي پلاسما ، تلويزيون پلاسما ، تفنگ الكتروني ، لامپ پلاسما و غيره نيز وجود دارد كه در اينجا فقط كاربردهاي پلاسما در حالت كلي بيان شده است.اغلب مشاهده شده که نیروی الکترومغناطیسی باعث ایجادساختار(منظم)شده یعنی اتمهاوملکولهاوجامدات کریستالی راتثبیت می نماید.درحقیقت نتایج (اثرات)نیروی مغناطیسی که بیش از همه موردمطالعه قرارگرفته اندموضوع ومبحث شیمی وفیزیک جامدات را تشکیل داده که هردومبحث برشناخت سازه های اساسأاستاتیک بسط یافته اند. سیستم های دارای ساختار منظم انرژی چسبندگی بیشتری نسبت به انرژی حرارتی پیرامونی دارند.اگراین سازه ها در محیطی باحرارت کافی قرارگیرند تجزیه می شوند یعنی کریستال ها ذوب می شوند و نظم مولکولی به هم می ریزد .در دمای نزدیک یا بالاتر از انرژی یونیزاسیون اتمی،اتمها نیز به الکترون های با بارمنفی ویون های با بار مثبت تجزیه می شوند.این ذرات بارداربه هیچ وجه آزاد نبوده ودرحقیقت به شدت تحت تاثیر میادین الکترومغناطیسی یکدیگر قرار می گیرند.با این حال چون بارها دیگر چسبیده نیستند،ترکیب ومونتاژآنها قادر به حرکات مشترک با پیچیدگی و قدرت بالا خواهند بود.چنین ترکیبی پلاسما نامیده می شوند. البته سیستم های دارای چسبندگی می توانند سازه وساختاربا چسبندگی بالا را نشان دهند مانند مولکول پروتئین .پیچیدگی در پلاسما به نوعی متفاوت بوده ومعمولأبه صورت موقثی وفضایی بیان می شوند.پلاسما بیشتردارای ویژگی تحریک تغییرات مختلف وضعیتهای مشترک دینامیکی است. چون تجزیه حرارت ،قبل ازیونیزه شدن ،چسبندگی واتحاد بین اتمی رامی شکند،بیشترپلاسماهای زمینی با حالت گازشروع می شوند.در حقیقت بعضی مواقع پلاسمابه عنوان گازی تلقی می شود که به اندازه ای یونیزه شده که عملکرد پلاسما مانند از خود بروزدهد. توجه داشته باشید که عملکرد پلاسما مانند پس از بخش نسبتأکمی از گازی که یونیزه شده رخ می دهد. بنابراین گازهایی که تااندازه ای یونیزه شده اند دارای ویژگی شبیه به بیشترنشانه های خارق العاده مخصوص گازهای کاملأ یونیزه شده هستند. پلاسماهایی که ازیونیزه شدن گازهای خنثی ناشی می شود عمدتأ حاوی تعداد مساوی ناقل های مثبت و منفی هستند. در این حالت مایعات دارای بارمخالف کاملأ به هم چسبیده و درمقیاسهای طول واقعی (ماکروسکوپی) تلاش می کنند همدیگررا خنثی نمایند چنین پلاسماهایی شبه خنثی نامیده می شوند (شبیه به خاطراینکه انحرافات کوچک ازخنثی بودن کامل اثرات مهم دینامیکی برای وضعیتهای پلاسمای خاصی دارد.)پلاسماهای غیری خنثی قوی که ممکن است بارهای فقط از یک نوع را داشته باشند،اصولاًدرآزمایشات لابراتواری رخ داده ،توازن آن ها به وجود میادین مغناطیسی شدید که حول آن مایع باردارمی چرخد بستگی دارد. بعضی مواقع مشاهده شده که95%(یا99%،اینکه بخواهید چه کسی را تخت تأثیرقراردهید )ازطبیعت ازپلاسما تشکیل شده است.این نظریه دارای ویژگی دوجانبه کاملاًجالب فیزیک وتقریباً غیرممکن بودن رد کردن (یاتاییدکردن)آن است.با این حال،لازم است به وجود و عمومیت داشتن محیط پلاسما اشاره شود.در دوران اولیه جهان،همه چیز در حالت پلاسما بوده است.دردوران کنونی،ستارگان،سحابیها وحتی فضای بین ستارگان از پلاسما پرشده اند.درمنظومه شمسی نیز پلاسما به شکل بادهای خورشیدی جریان داشته و زمین نیز کاملاً توسط پلاسمایی که درمیدان مغناطیسی زمین قرارگرفته احاطه شده است. یافتن پلاسمای زمینی نیزمشکل نیست . چنین حالاتی دررعدوبرق ،لامپهای فلورسنت ،انواع آزمایشات لابراتواری ومجموعه درحال رشد فرایندهای صنعتی رخ می دهند.درحقیقت تخلیه برق (رعدو برق ) اخیراً هسته ی اصلی صنعت مونتاژوساخت مدارات ریز (میکرو)را تشکیل می دهد.سیستم های مایع وحتی جامدی که بعضی مواقع می توانند اثرات مشترک الکترومغناطیسی که دارای ویژگی پلاسما را دارند از خود بروزدهند.مثلاًجیوه مایع دارای بسیاری ازوضعیتهای دینامیکی مانند امواج آلفن( ALFVEN ) بوده که درپلاسماهای معمولی رخ می دهد. تاریخچه مختصری ازفیزیک پلاسما اگر کلبول های مختلف خون ازآن جدا شوند آنچه که باقی می ماند مایعی شفاف است که توسط دانشمندان پزشکی چک (که برگرفته از کلمه یونانی به معنای ژله یا ماده قابل شکل گیری است)پلاسما نامیده شد.جانزپورکنژ شیمیدان آمریکایی (1869-1787)برنده جایزه نوبل اولین بارازاین اصطلاح برای تشریح یک گازیونیزه شده در1927استفاده نموده،لانگمورازنحوه جابجایی یونها الکترونها توسط جریان الکتریسیته به چگونگی انتقال گلبولهای سفید وقرمز توسط پلاسما پی برد.لامگوربه همراه همکارش لویی تونکس ویژگیهای شیمیایی وفیزیکی حبابهای الکتریکی دارای المان تنگستن را برای یافتن راهی برای افزایش عمرمفید تنگستن مورد مطالعه قراردادند (که این هدفی بود که نهایتاً بدست آمده).درطی فرایند وی فرضیه (غلاف پلاسما)یعنی لایه های مرزی که بین پلاسماهای یونیزه شده وسطوح جامد تشکیل می شوند را ارايه نمود.وی همچنین دریافت که مناطق ونواحی خاصی از لوله و مجرای تخلیه پلاسما دارای تغییرات نوبه ای تراکم الکترونی بوده که امروز امواج لانگمور نامیده می شوند.این مبنا و پایه فیزیک پلاسما بود.امروز تحقیقات لانگمور مبنای تئوریک بیشترروشهای فرآوری پلاسما برای ساخت مدارات مجتمع را تشکیل میدهند.پس از لانگمور تحقیقات پلاسما به تدریج دربخشهای دیگرنیز گسترش یافت که از این میان پنج بخش اهمیت خاصی دارند. 1- توسعه و پیشرفت بخش امواج رادیویی منجر به کشف یوسفر زمین شد که لایه ای است دارای گازهای تقریباً یونیزه شده دراتمسفربالایی با قابلیت انعکاس امواج رادیویی و موید این حقیقت که اگرفرستنده بالاتراز افق قرارگیرد می تواند امواج رادیویی را منعکس نماید. متاسفانه بعضی مواقع یوسفر امواج رادیویی را جذب ومنحرف می نماید. مثلاً میدان مغناطیسی زمین باعث می شود امواج با ویژگیهای مغناطیسی پلاریزه متفاوت با سرعتهای مختلف انتشاریابند که این تاثیری است که باعث به وجود آمدن امواج سایه ای ghost signals (یعنی امواجی که قبل یا بعد از موج اصلی می رسند)می شود.جهت درک واصلاح بعضی ازنقایص درارتباطات رادیویی دانشمندان متعددی ازجمله آپلتون وبادن به طورسیستماتیک فرضیه انتشارامواج الکترومغناطیسی غیریکنواخت را ارائه نمودند. 2- دانشمندان فیزیک نجومی خیلی سریع دریافتند که بیشتر(بخش اعظم)جهان از پلاسما تشکیل شده و اینکه درک وشناخت بهترفیزیک نجومی شناخت و درک بهترفیزیک پلاسما را می طلبد. دراین زمینه یکی از پیشگامان،هانس آلفن Hannes Alfven بود که درحدود سال 1940 فرضیه هیدرودینامیک مغناطیسی یا MHD را ارائه نمود که درآن با پلاسما اساساً به عنوان یک مایع هادی برخورد می شود. از این فرضیه به شکلی گسترده و موفقیت آمیز برای بررسی لکه های خورشیدی، شعله های خورشیدی، بادهای شمسی، تشکیل ستارگان و مجموعه ای از دیگر موضوعات درفیزیک نجومی استفاده شده است. دو موضوع دارای اهمیت و توجه خاص درفرضیه MHD ارتباط مجدد مغناطیسی و فرضیه دینامو ( Dynamo ) هستند. ارتباط مجدد مغناطیسی Magnetic reconnection فرآیندی است که در آن خطوط میدان مغناطیسی ناگهان تغییر ساختارداده می توانند باعث تبدیل ناگهانی بخش اعظمی از انرژی مغناطیسی به انرژی حرارتی و شتاب و تسریع برخی از ذرات باردار به انرژی بالا شده و اغلب به عنوان مکانیزم بنیادی ورای شعله های خورشیدی شناخته می شوند. درفرضیه دینامو اینکه چگونه حرکت مایع MHD باعث افزایش تولید میدان مغناطیسی ماکروسکوپی می شود و مورد مطالعه قرار می گیرد. این فرایند مهم است چون میادین مغناطیسی خورشیدی وزمینی تقریباً سریع تحلیل خواهند رفت اگرتوسط تاثیر دینامو حفظ نشوند. میدان مغناطیسی زمین حرکت هسته مذاب ،که می توان با آن به عنوان مایع MHD با تقریبی قابل قبول برخورد نمود ، حفظ می شود. 3- تولید بمب اتمی در 1952 توجه همگان را تا اندازه زیادی به گداخت حرارتی هسته ای کنترل شده به عنوان منبع قدرت ممکنه برای آینده جلب نمود. ابتدا این تحقیق به صورت مخفیانه و مستقل توسط آمریکا ، روسیه و انگلستان صورت گرفت . با این حال در 1958 این تحقیقات علنی شده و منجر به انتشارات مقالات بسیار مهم و تاثیر گذار در اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 شد. اگر بخواهیم دقیق تر صحبت کنیم فیزیک پلاسمای تئوریک دراین سالها ابتدا به عنوان یک روش کاملاً مبتنی بر ریاضی ارائه شد . جای تعجب نیست که (بگوییم) فیزیکدانان گداختی بیشتر با شناخت و بررسی اینکه چگونه می توان پلاسمای هسته ای حرارتی را اکثراً توسط میدان مغناطیسی به دام انداخت و بررسی نا پایداریهای پلاسما که باعث فرار (از کنترل خارج شدن ) آن می شود سروکار دارند. 4- کشف جیمز وان آس در ارتباط با کمربند های تشعشعی اطراف زمین با استفاده از اطلاعات ارسالی توسط ماهواره اکسپلو در آمریکا در 1958 مبنای شروع بررسی سیستماتیک ماگنتو سفر به کمک ماهواره بوده و زمینه فیزیک پلاسمای فضایی باز نمود. دانشمندان علوم فضایی فرضیه به دام انداختن (کنترل) پلاسما توسط میدان مغناطیسی را از تحقیقات گداختی یعنی فرضیه امواج پلاسما از فیزیک یونسفری وایده ارتباط مجدد مغناطیسی به عنوان مکانیزمی برای آزادسازی انرژی و شتاب ذرات از فیزیک نجومی گرفتند. 5- توسعه نیرو با قدرت بالا در دهه 1960 زمینه را برای فیزیک پلاسمای لیزری باز نمود. وقتی یک طیف لیزری با قدرت بـالا بـا هـدفـی جـامـد برخورد نماید مواد سریعاً ذوب شده و در ناحیه (مرز) بین طیف و هدف پلاسما تشکیل می شود پلاسمای لیزری ویژگیهای تقریبا خاصی (مانند تراکم های خاص جامدات ) داشته که در بیشتر پلاسماهای معمولی یافت نمی شوند. یکی از کاربردهای اصلی پلاسمای لیزری در روشی است که انرژی گداختی به کار رفته و تحت عنوان گداخت حبسی داخلی شناخته می شود. در این روش از طیفهای لیزری کاملاً تمرکز یافته برای انفجار داخلی یک هدف جامد کوچک تا زمانیکه تراکم و دمای خاص گداخت هسته ای (یعنی مرکز و هسته بمب هیدروژنی ) بدست آید . کار برد جالب دیگر فیزیک پلاسمای هسته ای استفاده از میادین الکتریکی بسیار قوی برای شتاب ذرات است که زمانی تولید می شوند که موج لیزر با شدت بالا از پلاسما عبور نماید . فیزیکدانان انرژی بالا امید دارند (بتوانند )از روشهای شتاب پلاسمابری کاهش چشمگیر ابعاد و هزینه شتاب دهنده های ذرات استفاده نمایند.

تاريخ : یکشنبه بیستم شهریور 1390 | 19:36 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

طیف سنجی نوری بر اساس نشر نور و برانگیختگی به کمک پلاسما (ICP)

این روش طیف سنجی که جهت بررسی های عناصر و غلظت آن ها مورد استفاده دارد ، بر اندازه گیری شدت امواج تابیده از اتم ها ، به هنگام برگشت از حالت برانگیخته طبق شکل زیر استوار است. برای برانگیختگی ابتدایی از یک مشعل پلاسما معروف به پلاسمای جفت شده ی القایی استفاده می شود. این پلاسما از القای یک میدان مغناطیسی با بسامد بالا پدید می آید. 
 

 

شکل مشعل پلاسما در صفحه بعد دیده می شود. پلاسما ، گازی است که قسمتی از آن یونیزه می شود. این پلاسما به کمک القای الکترومغناطیسی یک گاز ، مانند گاز آرگون پدید می آید. همانطور که در این شکل دیده می شود، دو لوله از جنس کوارتز در داخل لوله ی سومی جاسازی شده و سیم های جریان بسامد بالا در قسمت بالایی لوله خارجی قرار دارند. نمونه ی مجهول از لوله مرکزی، به شکل ریز مایع (ایروسل= Aeorosol) توسط گاز آرگون به قسمت بالایی رانده می شود.

 

 

برای تشکیل پلاسما ، گاز آرگون از لوله دیگر جریان می یابد و از لوله ی سوم ، آرگون فقط برای پدیدآوردن سرمایش به صورت مارپیچ به بالا جریان دارد. برای روشن کردن مشعل ، نخست گاز آرگون از طریق لوله ی مرکزی به طرف بالا فرستاده شده و در محوطه سیم ها ، به خاطر وجود میدان مغناطیسی ، یونیزه می شود. از آنجا که در پلاسمای آرگون ، چگالی الکترون های آزاد زیاد است ، هدایت الکتریکی مناسبی وجود دارد و بی درنگ پس از برقراری جریان در سیم ها ، با میدان مغناطیسی بر هم کنش می نماید. در آغاز کار ، پس از برقراری جریان آرگون ابتدایی ، به وسیله ی تخلیه ی الکتریکی ، مقداری الکترون در محوطه ی پلاسما تخلیه می شود و این الکترون ها که به عنوان تخمک عمل می کنند ، در میدان مغناطیسی وارد یک جریان گردابی گردیده و برخورد آن ها به مولکول های گاز باعث یونش آن ها می شود. جریان پیوسته ی الکترون های آزاد در مسیر و شکل ویژه ، شعله ی پلاسمای پایدار پدید می آورد که دمای مرکز آن حدود 6000 در جه ی کلوین است. مشعل مذکور در حین عملیات به شکل زیر است :

 

 

سرعت عبور گاز آرگون از دو لوله وسط، حدود lit/min 1 و از لوله ی بیرونی که برای پدیدآوردن سرمایش است حدود lit/min 15 می باشد. طراحی مسیر جریان گاز آرگون به گونه ای است که شکل ویژه ای به مجموعه ی پلاسما و شعله می دهد ، به طوریکه تزریق نمونه را در مرکز پلاسما امکانپذیر می کند. نمونه ی مورد نظر مسیر زیر را به طور معمول تا اینکه گسیل نور انجام دهد طی می کند :

 

برای نمایش واضحتر مسئله می توان به تصویر بالای صفحه ی بعد توجه نمود. از آنجا که برای تشکیل پلاسما ، از الکترود استفاده نمی شود، مناطق برانگیخته و نشر از نظر فضایی از یکدیگر جدا هستند. این نکته از پدید آمدن زمینه ی مزاحم که در بسیاری از روش های طیف سنجی مشکل ساز است جلوگیری می کند. بنابراین امکان آنالیز در مقیاس ppb که خیلی بهتر و دقیق تر از دستگاه های طیف سنجی جذب اتمی یا طیف سنجی نشر شعله است فراهم خواهد شد . به دلیل بالا بودن دمای مشعل ،ترکیبات جانبی که در روش طیف سنجی جذب اتمی به عنوان ترکیب های مزاحم(مانند کاربیدها و اکسیدها) پدید می آیند، در این روش راحتی تجزیه می شوند. همچنین چون در این روش ، طیف نشری عنصر مطالعه می شود و در مشعل ، تمام عنصرها به طور کامل یونیزه می شوند، بنابراین هر عنصر با مقدار ناچیز نیز قابل تشخیص خواهند بود.

 

 

نور تابیده از عنصرها در مشعل پلاسما ، پس از تفکیک طول موج در تک رنگ کننده ، به آشکارساز فوتون افزا فرستاده می شود تا شدت آن اندازه گیری شود. ممکن است که به جای تک رنگ کننده، از سیستم چندرنگ کنندهکه به طور هم زمان چند عنصر را آنالیز می کند استفاده کرد. اجزای اصلی تولید پلاسما ، مانند پدیدآورنده ی بسامد رادیویی ، سیستم گاز رسانی و نیز سیستم نمونه سازی ، به عمرا قسمت چندرنگ کننده و واحدهای کنترل کننده ی رایانه ای ، در مجموع بخش های اصلی یک دستگاه نوین پلاسمای جفت شده ی القایی را تشکیل می دهند. نور بدست آمده از مشعل پلاسما ، توسط دریچه ای بر روی یک گراتینگ مقعر هدایت می شود و بازتاب امواج با طول موج های گوناگون در زاویه های مختلف ، به فوتون افزاهای ثابت می رسد. برای هر عنصر ، یک آشکارساز در موقعیت مشخصی قرار دارد و بنابراین به جای حرکت یک فوتون افزا و ثبت پرتوهای مختلف در مواضع گوناگون ، پرتو مربوط به همه عنصرها به طور همزمان اندازه گیری می شود. بدیهی است که در این حالت ، سرعت آنالیز بسیار بیشتر است و این نوع دستگاه برای کاربردهایی که با تعداد عنصر مشخص سروکار دارد و در اصطلاح شناسایی روزمره عنصر، مورد نظر است بسیار مناسب می باشد ولی برای مراکز پژوهشی نوع تک رنگ کننده مفیدتر بوده، اگر چه سرعت آنالیز در آن کندتر است. 
در روش پلاسمای جفت شده ی القایی ،ممکن است مشعل به همراه یک طیف سنج جرمی (ICP-MASS) که مشخصات آن در بخش بعدی معرفی می شود ، به کار گرفته شود که در آن به جای پرتو پدید آمده در مشعل ، یون های پدیدآمده در آن ، با عبور از میدان مغناطیسی ، بر حسب نسبت جرم به بار الکتریکی ، تفکیک و شناسایی شوند. این دستگاه در مقایسه با دستگاه قبلی ، حساستر و دقیق تر می باشد ولی بسیار گرانتر بوده و در عمل نتوانسته است بازار زیادی را به خود اختصاص دهد. استفاده از روش پلاسمای جفت شده ی القایی ، به همراه طیف سنجی جرمی برتری های زیر را نسبت به روش های دیگر طیف سنجی دارد :
- با یک دستگاه می توان همه ی عنصرها را آنالیز و شناسایی کرد و مانند دستگاه های جذب اتمی ، جذب نوری و یا نشر شعله به قسمت های تکمیلی احتیاج نیست.
- در این دستگاه تداخل شیمیایی عنصرها از جانب محیط کمتر از روش های دیگر است.
- کاربری دستگاه آسانتر از روش های دیگر می باشد
- حساسیت روش بسیار بالا و در گستره ppb است
- تهیه ی نمونه ساده تر از روش های دیگر طیف سنجی بوده و به رقیق کردن زیاد نمونه (مانند روش جذب اتمی) احتیاج نیست
- بنابر برتری های برشمرده ، طیف سنجی نوری با برانگیختگی پلاسمای جفت شده ی القایی ، کاربردهای زیادی را در علم مواد، محیط زیست و صنایع گوناگون پیدا کرده به گونه ای که این دستگاه به تدریج جایگزین روش های دیگر آنالیز ، مانند طیف سنجی جذب اتمی (AAS) و طیف سنجی نشر شعله (FES) شده است.
به عنوان نمونه ای شماتیک از اجزای دستگاه ICP که هم مجهز به تجهیزات طیف سنجی نوری و هم طیف سنجی جرمی است ، شکل زیر را می توان ملاحظه نمود.
 

 

جهت ملاحظه ی نمونه ای 

از نمودار های مطرح در این آزمایش 
به شکل روبرو توجه کنید. نمودار بالایی طیف تابش نوری بوسیله ی روش ICP از محلولی شامل ppm 100 سریم Ce است. نمودار پایینی طیفی از محلول دارای ppm 10 سریم از روش ICP-MASS (ICP به همرا هی طیف سنجی جرمی) است.
 

 

 

 

به طور خلاصه روش ICP-MASS دارای مشخصات زیر است :

ICPMS از پلاسمایی که به صورت القایی کوپل شده برای تولید یون هایی که بلافاصله با طیف نگار جرمی آنالیز می گردند ، استفاده می شود. پلاسما به عنوان منبع یونی با بازدهی بالا که محدوده های اندازه گیری ای زیر 1 PPB را برای اکثر عناصر امکانپذیر می کند. روش اجازه ی آنالیز های کاملا کمی و شبه-کمی را می دهد. نمونه های معمولا به صورت مایع وارد می شوند اما پیشرفت های اخیر اجازه ی نمونه ی برداری مستقیم از جامدات را به واسطه ی کندوسوز لیزری (Laser abalation) ، و نیز از گازها و بخارات را با یک طراحی مناسب می دهند. لایه های نازک و یا جامدات معمولا درون محلولی قبل از آنالیز حل می شوند.
محدوده ی عناصر مورد اندازه گیری : لیتیم تا اورانیوم ، تمام ایزوتوپ ها – بعضی عناصر مجزا شده اند
اطلاعات از پیوندهای شیمیایی موجود : خیر
مخرب بودن آزمون : این آزمون مخرب است
قدرت تفکیک عرضی : 20 تا 50 میکرومتر با کندوسوز لیزری
محدوده ی آشکارسازی : زیر ppb برای اکثر عناصر
عمقی که آنالیز می شود : 1 تا 10 میکرومتر برای هر پالس لیزر در جامدات
قابلیت ارائه ی کمی اندازه گیری ها : بله ، هم کمی و هم نیمه کمی
دقت : 0.2 درصد ایزوتوپ ها ، 5 درصد یا بهتر آنالیز های کمی ، 20 درصد یا بیشتر آنالیز های نیمه کمی
تصویر برداری و نقشه برداری سطحی : خیر ، اما برای کندوسوز لیزری امکان دارد
لازمه های نمونه : محلول ها ، جامدات حل شده در محلولی مشخص ، جامدات ، گازها ، و بخارات
استفاده های اصلی : آنالیز ایزوتوپی و عنصری با حساسیت بالای مواد شیمیایی خلوص بالا و آب

 



تاريخ : سه شنبه چهارم مرداد 1390 | 16:55 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
ناسا برای فرستادن فضانوردان به مریخ نگران است، چرا که قرار گرفتن در معرض بادهای پرانرژی خورشیدی، کُشنده است. اما گروهی تحقیقاتی در آزمایشگاه آپلتون رادرفورد (RAL)، در انگلستان، به یک راه حل رسیده‌اند. آنها نشان داده‌اند که آهن‌ربایی به اندازه انگشت شست دست، قادر است جریانی از ذرات باردار همچون باد خورشیدی را منحرف کند


ادامه مطلب
تاريخ : چهارشنبه بیست و یکم اردیبهشت 1390 | 0:8 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
امروزه با توجه به پيشرفت تكنولوژي و ظهور ابزار و وسايل جديد مانند: آرتروسكوپ‌ها، لاپاروسكوپها، آندوسكوپهاي سخت، فيبرهاي نوري و...، نياز به استريليزاسيون در درجه حرارت و رطوبت پايين روز به روز در حال افزايش است.
استاندارد طلايي براي ابزار و وسايل جراحي در استريل بودن بسته‌بندي آنها است و براي كسب اين مهم بهترين حالت براي استريل كردن وسايل حساس به حرارت، استفاده از روشي است كه داراي مشخصات زير باشد:
استريل به روش پلاسما http://medicblog.blogfa.com/

1- استريليزاسيون در درجه حرارت 
2- عملكرد ايمن و بي خطر
3- سيكل زماني كوتاه
4- اثربخشي بالا
5- عدم ايجاد خطر براي محيط زيست
6- عدم بروز اشكال به دليل رطوبت وسايل
7- قابليت بسته بندي و نگهداري وسايل استريل 
8- اتيلن اكسايد يكي از روشهاي استريليزاسيون به شيوه مذكور است، كه بيش از نيم قرن از عمر آن مي‌گذرد. اين روش در طول ساليان اخير به دليل عدم وجود جايگزين مناسب تنها روش استريليزاسون در دما و رطوبت پائين بوده، حال آنكه علاوه بر سمي و كارسينوژن بودن و قابليت اشتعال و انفجاراتيلن اكسايد،در انتهاي روند استريليزاسيون انواعي از گازهاي مهلك و سمي توليد مي‌شود، كه نياز به روش‌ها و شرايط متعدد، پيچيده و هزينه سازي جهت كنترل دارد، كه از آن جمله مي‌توان به موارد ذيل اشاره كرد:
1. نياز وجود يك سيستم تهويه خاص شامل يك دودكش هشت متري در بالاي ساختمان 
2. نياز به يك سيستم مانيتورينگ قوي جهت اندازه گيري ميزان اين گازها در محيط كار تا در صورت افزايش غلظت و براي جلوگيري از آسيبهاي جدي به پرسنل اعلام خطر كند.
3. به علت توليد مواد سمي، كليه ستهاي استريل شده نياز به aeration كامل ( قراردادن ستها در معرض هوا) و با دقت بالا دارند، كه بر اساس استانداردهاي جهاني به زماني حدود 14 ساعت يا در پاره اي موارد بيشتر مورد نياز است. كه نتيجه آن استفاده از اين ابزارها در فواصل 24 ساعته است كه خود اين مسأله راندمان استفاده از اين ابزارهاي گران قيمت را كاهش خواهد داد.
استريل به روش پلاسما http://medicblog.blogfa.com/

4. همچنين نياز به يك گاز كاتاليزور انتهايي يا اصطلاحا برنر دارد، تا مواد نهايي را تا حدي بي خطر كند.
اما اكنون روش استريليزاسيون پلاسما كه يك روش استريليزاسيون در درجه حرارت و رطوبت پايين است به عنوان مناسب‌ترين جايگزين جهت روش اتيلن اكسايد مطرح بوده و به اندازه‌اي سريع است، كه مي‌تواند راندمان استفاده از اين ابزارهاي گران قيمت را افزايش دهد. بدين معنا كه نياز به داشتن ستهاي گران قيمت متعدد وجود ندارد و سيكل زماني برگشت وسايل به اتاق عمل كاهش مي‌يابد.
 همچنين علاوه بر اين كه ماده اوليه آن (پراكسيد هيدروژن) سمي نيست، پسماندهاي دستگاه نيز سمي نبوده و در انتهاي كار تنها آب و اكسيژن توليد خواهد شد. به همين دليل نيازي بهAeration  نداشته و در نتيجه در اين تكنولوژي زمان استريليزاسيون حداكثر به 90 دقيقه كاهش يافته است.
استريليزاسيون پلاسما به عنوان يك روش استريليزاسيون در درجه حرارت و رطوبت پايين و با حداكثر دماي 35 درجه سانتيگراد در تمام دنيا تأييد و مورد استفاده واقع شده است. از آنجايي كه استريليزاسيون در اين تكنولوژي به روش فيزيكي انجام مي‌شود، زمان استريليزاسيون كاهش يافته و توليد مواد سمي متوقف شده و عمر ستها نيز افزايش يافته است.
روش كار
ستهاي بسته بندي شده درون دستگاه اتوكلاوپلاسما قرار مي‌گيرند و پمپ وكيوم شروع به كار كرده و هوا را از سيستم خارج مي‌كند. در تكنولوژيهاي جديد با وجود پمپهاي وكيوم، بسيار قوي روغني دركنار پمپهاي وكيوم آبي، حتي در صورت نمناك بودن ستها (نه كاملا خيس)، سيكل ادامه مي‌يابد و مولكولهاي آب از هم مي‌پاشند.
پس از رسيدن به مرحله‌اي نزديك به خلأ كامل و خروج تمام گازهاي موجود در محفظه (هرچه وكيوم قوي‌تر باشد، اين خروج كامل تر خواهد بود. پراكسيدهيدروژن به داخل محفظه تزريق مي‌شود و در محيط خلا بخار شده و به تمام قسمت‌هاي محفظه نفوذ مي‌كند، در اين حالت پراكسيد هيدروژن خاصيت كشندگي ميكرو ارگانيسمها را دارد، ولي هنوز مرحله پلاسما آغاز نشده است. مرحله قرار گيري وسايل در معرض پراكسيد هيدروژن حدود 5 دقيقه به طول مي‌انجامد و اين مرحله اهميت فراواني براي بهتر اجرا شدن مراحل بعد دارد.
در مرحله بعد در دماي زير 45 درجه سانتي گراد، يك ميدان راديوفركانسي در محيط محفظه ايجاد مي‌شود، كه پراكسيدهيدروژن را وارد مرحله پلاسماي گازي مي‌كند. به اين صورت كه مولكول پراكسيد هيدروژن را مي‌شكند و به راديكالهاي آزاد غير سمي تبديل مي‌كند .به طور خلاصه تحت تاثير اين ميدان، آخرين الكترون مداري مولكول پراكسيد هيدروژن كنده شده و با شتاب به سمت ست‌ها پرتاب مي‌شود و سبب بمباران الكتروني(اصلي‌ترين قسمت استريليزاسيون) ستها در داخل محفظه مي‌شود. در طي اين فعل و انفعالات موج ماوراي بنفش ايجاد مي‌شود. همچنين تعدادي اتم و مولكول با انرژي جنبشي تحريك شده توسط اين ميدان توليد مي‌شود. در انتها تنها مواد باقيمانده، آب و اكسيژن هستند.
استريل به روش پلاسما http://medicblog.blogfa.com/

البته اين بمباران الكتروني و ميدان راديوفركانسي هيچ مانعي براي استريل كردن پيس ميكرهاي قلبي يا وسايل الكتروني ايجاد نمي‌كند و اين وسايل به راحتي و بدون محدوديت داخل اين سيستم استريل مي‌شوند.
درجه حرارت داخل سيستم نهايتا به 35 درجه سانتي گراد مي‌رسد، كه تمامي ابزارها و وسايل پزشكي اين حرارت را به راحتي تحمل مي‌كنند.
اين روش در مطالعات متعدد قابليت نابود سازي تمام ويروسهاي انساني ازجمله human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1); hepatitis A virus (HAV), respiratory syncytial virus (RSV), vaccinia, herpes simplex virus type 1 (HSV-1), and poliovirus type 2  و نيز پريون (عامل جنون گاوي) و همچنين تمام ارگانيسمهاي باكتريال را دارد.
در روش پلاسما، استريليزاسيون بيشتر به صورت فيزيكي انجام مي‌شود. انتخاب نام پلاسما براي اين روش به اين دليل است، كه شامل فرم چهارم ماده يا به عبارتي حالتي بين ماده و انرژي است.بدين معني كه از پنجره روي دستگاه داخل سيستم يك بخار صورتي رنگ ديده مي‌شود، ولي به مجرد خاموش شدن دستگاه همه چيز محو شده و ديگر بخار صورتي رنگ خارج از دستگاه وجود ندارد.
پروسه بالا بسته به قطر وسايل و نوع سيكل انتخابي تكرار مي‌شود و در نهايت پمپ وكيوم همه مواد را وكيوم كرده و بعد از آن فشار محفظه به فشار محيط رسيده و به مجرد باز شدن دربها ستها قابل استفاده هستند.
براي نصب سيستم نيازي به اتاقي مجزا نيست و بهترين محل نصب در بخش استريليزاسيون مركزي كنار اتوكلاوهاي بخار است، تا جنبه استريليتي وسايل نيز تسهيل شود و پرسنل نيز با راندمان بيشتر و تعداد كمتر مورد استفاده قرار گيرند.
اين روش در مقايسه با روش اتوكلاوهاي فرمالدئيد نيز قابل رقابت است، چرا كه در روش فرمالدئيد درجه حرارت به 60 درجه نيز مي‌رسد، كه برخي از اين وسايل اين دما را نيز تحمل نمي كنند.
در مورد فشار داخل سيستم پلاسما مي‌توان گفت، كه فشار اهميت بسيار زيادي را از بعد ميزان نفوذپذيري كيفيت پلاسماي ايجاد شده دارد. در مطالعات متعدد بهترين رنج شار داخل سيستم بين 05/0 تا 2 ميلي بار ذكر شده كه البته توليد چنين فشاري نياز به پمپهاي وكيوم بسيار قوي و البته گران قيمت دارد.
مسأله ديگر آب اكسيژنه باقيمانده در محفظه است، كه به پلاسما تبديل نشده و در برخي موارد ايجاد سوختگي‌هاي سطحي روي پوست پرسنل كرده است. البته در سيستمهاي جديد با ايجاد وكيوم متناوب كه اصطلاحا WASHING نام دارد، كل آب اكسيژنه باقيمانده از سيستم حذف مي‌شود.
اين روش كاربردهاي فراواني در زمينه صنايع غذايي و دارويي در جهان داشته و توسط گازهاي مختلفي قابليت اجرايي دارد، به غير از موارد پزشكي كه با پراكسيد اكسيژن پلاسما توليد مي‌شود. اين گاز مي‌تواند توسط موادي مانند: آرگون، نيتروژن، اكسيژن،گازهاي مشتق از فلور، هيدروژن نيز توليد شود. 
جدول مقايسه استريليزاسيون با اتيلن اكسايد وتكنولوژي پلاسما



تاريخ : چهارشنبه بیست و یکم اردیبهشت 1390 | 0:7 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
زاویه ی تماس ، خواص صمغ گیری ، قابلیت شستشو و قابلیت رنگرزی الیاف پشم و کتان بوسیله ی دمای پایین پلاسما تاثیر پذیر میشوند. پس از عمل آوردن نمونه هایی از الیاف پشم و کتان نشان داده شد که آبدوستی آن افزایش یافته و فرایند های شستشو و رنگرزی آن تا حدود 50% پیشرفت می کند.

همواه مشکلاتی برای رنگرزی و تکمیل الیاف طبیعی وجود دارد از جمله : سطح فلس مانند پشم همواره یک سطح مانع برای رنگ محسوب میگردد نیز پشم خام به طور طبیعی دارای روغن ها و کتان دارای واکس می باشد. برای انجام فرایند های نساجی و نیز بالا بردن تاثیر حلال های رنگرزی و تکمیل دیگر روغن ها به آن اضافه می شوند. همه ی این نتایج در طول مدت فرایند و با صرف انرژی زیادی بدست می آید. با عمل آوری توسط پلاسما تنش و کرنش الیاف و نیز مقاومت لیف در مقابل چروک شدن افزایش می یابد وسطح مقاومت کاهش می یابد به عبارتی راندمان فرایندهای نساجی را بالا می برد. تاثیر عمل آوری با پلاسما روی رنگرزی الیف در پشم سهم بسیار عمده ای دارد و سرعت رنگرزی روی پلیمرها را به طور قابل توجهی افزایش می دهد .

در این آزمایشات که توسط D. Sun & G.K.Stylios انجام گرفته عملیات پلاسمایی برر روی الیاف با گاز 2O انجام گرفته است. 

نتایج : 

زاویه ی تماس بطور قابل توجهی بعد از عمل آوری پلاسما افزایش یافته است. 
به دلیل تولید گروه های وابسته به اکسیژن (C=O- و OH- و OHH- ) نقش عمده ای در افزایش خواص آبدوستی الیاف دارد. 
قابلیت صمغ گیری الیاف پشم و کتان عمل آوری شده با پلاسمای O2 به طور چشمگیری در هر دو حمام رنگرزی و شستشو افزایش می یابد. 
عمل آوردن با پلاسما در دمای پایین سرعت شستشو و رنگرزی را افزایش داده و این به معنای کاهش زمان برای شستشو و رنگرزی می باشد. 
فرایند پلاسما یک فرایند دوستدار محیط زیست می باشد ، انرژی کمتری صرف کرده و رطوبت محیط را جذب می کند . 
پلاسما خواص سطح مواد را بدون تغییر دادن ویژگی های جرم و حجم بهینه سازی می کندو مصرف مواد شیمیایی در آن پایین است و این به دلیل استفاده از فرایندهای فیزیکی در پلاسما می باشد. 
مهمترین فاکتور در بهبود خواص سطح لایه ایجاد شیارها و و روزنه هایی در سطح منسوج می باشد.



تاريخ : سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390 | 23:59 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

· تخلیه های گازی: قدیمی ترین کار با پلاسما، مربوط به لانگمیر، تانکس و همکاران آن ها در سال 1920 می شود. تحقیقات در این مورد از نیازی سرچشمه می گرفت که برای توسعه لوله های خلای که بتوانند جریان های قوی را حمل کنند و در نتیجه می بایست از گازهای یونیزه پر شوند، احساس می شد.

· همجوشی گرماهسته ای کنترل شده: فیزیک پلاسمای جدید از حدود 1952 که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز می شود.

· فیزیک فضا: کابرد مهم دیگر فیزیک پلاسما، مطالعه ی فضای اطراف زمین است. جریان پیوست هایی از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده می شود، به مگنتوسفر زمین برخورد می کند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که می توانند در حالت پلاسما باشند.

· تبدیل انرژی مگنتوهیدرودینامیک (MHD) و پیشرانش یونی: دو کاربرد علمی فیزیک پلاسما در تبدیل انرژی مگنتوهیدرودینامیک، از یک فواره ی غلیظ پلاسما که به داخل یک میدان مغناطیسی پیشرانده می شود، می باشد.

· پلاسمای حالت جامد: الکترون های آزاد و حفره ها در نیمه رساناها، پلاسمایی را تشکیل می دهند که همان نوع نوسانات و ناپایداری های یک پلاسمای گازی را عرضه می دارد.

· لیزرهای گازی: عادی ترین پمپاژ (تلمبه کردن) یک لیزر گازی، یعنی وارونه کردن جمعیت حالاتی که منجر به تقویت نور می شود، استفاده از تخلیه گازی است.

* شایان ذکر است که کاربرد های دیگری مانند چاقوی پلاسما، تلویزیون پلاسما، تفنگ الکترونی، لامپ پلاسما و . . . نیز وجود دارد که در این جا فقط کاربردهای پلاسما در حالت کلی بیان شده است.



تاريخ : سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390 | 23:57 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

یك مهندس هوا و فضای آمریكا، ماشین پرنده‌ای طراحی كرده است كه با نیروی پیشرانه پلاسمایی حركت می‌كند.

به گزارش خبرگزاری یونایتد پرس ، این ماشین پرنده بسیار شبیه بشقاب پرنده هایی است كه در فیلم‌های متعددی نشان داده شده اند.

به گزارش خبرگزاری یونایتد پرس، سوبراتا روی استادیار مهندسی مكانیك و هوا و فضای دانشگاه فلوریدا برای هواپیمای مدور و چرخشی خود كه آن را یك خودروی هوایی بدون بال الكترومغناطیسی می‌خواند درخواست ثبت اختراع ارائه كرده است.

قطر نمونه اولیه این ماشین كمتر از  ۱۵ سانتی متر است و انرژی آن با باتری‌هایی كه در آن كار گذاشته شده تامین می‌شود اما روی معتقد است كه از نظر تئوری این طرح باید در ابعاد بسیار بزرگتر نیز عملی باشد.

به گفته او این طرح بسیار جدید است و در صورت موفقیت، انقلابی در این رشته به پا خواهد كرد.

انرژی این ماشین پرنده با هیدرودینامیك مغناطیسی یا نیرویی تامین می‌شود كه بر اثر عبور یك جریان یا یك حوزه مغناطیسی از یك مایع هادی ایجاد می شود.

در هواپیمای جدید، الكترودهایی كه سطوح این خودرو را پوشانده‌اند ، این مایع هادی را ایجاد می‌كنند.

وی گفت، نیروی هوایی آمریكا و سازمان فضایی این كشور نسبت به ساخت این هواپیما علاقه نشان داده‌اند و این دانشگاه در صدد گرفتن مجوز برای این طرح است.        



تاريخ : یکشنبه دهم بهمن 1389 | 21:56 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
پلاسما پلاسما ، PLASMA – حالتی از ماده است که در دمای خیلی بالا بوجود می آید و ساختارهای مولکولی مفهوم خود را در این وضعیت از دست می دهند . در حالت پلاسما اتم ها و ذرات زیر اتمی مانند مانند الکترون و پروتون و نوترون آزادانه در محیط حرکت می کنند و تغییر موقعیت می دهند . حالت ماده متشکله تمامی ستارگان ، پلاسما است .

ادامه مطلب
تاريخ : چهارشنبه پنجم خرداد 1389 | 11:22 | نویسنده : با ثریا تا ثریا

بيدار شدن خورشيد از يك خواب عميق شايد به نظر پديده چندان بدي نباشد همان طور كه احتمالا سال‌ها سال قبل هم اين پديده چندان خطرناك نبود. اما امروز كه جهان براي انجام اساسي‌ترين كارهاي روزمره نيازمند و وابسته به فن‌آوري‌ است، افزايش سطح فعاليت خورشيدي و فوران‌هاي متعاقب توفان فضايي مي‌تواند خسارات سنگيني را به همراه داشته باشد.

به گزارش  (ايسنا)، بر همين اساس سازمان فضايي آمريكا (ناسا)، هشدار داد كه براي وقوع يك توفان نسلي كه حاصل آن خاموشي سراسري و جهاني خواهد بود، آماده شويم و اين رويداد انسان‌ها را براي دوره‌هاي زماني قابل ملاحظه‌اي بدون هيچ سيگنال ارتباطاتي حياتي رها خواهد كرد.

بنابر اعلام محققان سازمان فضايي آمريكا (ناسا)، گرم شدن بيش از حد تيرهاي برق،‌ اختلال انبوه در سفرهاي هوايي و خاموشي مطلق اقلام برقي، ابزار رديابي و ماهواره‌هاي بزرگ فقط بخشي از عواقب رسيدن خورشيد به حداكثر قدرت آن در ظرف چند سال است.

به گزارش شبكه آي تي ان، علاوه بر اين رعد و برق‌ها و هجوم صاعقه‌هاي حاصل از اين توفان عظيم مي‌تواند پيامدهاي مخربي براي سيستم‌هاي خدمات اورژانس و تجهيزات بيمارستاني داشته باشد و بدترين بخش اين سناريو اين است كه حداقل چندين ماه اكثر نقاط جهان در خاموشي مطلق فرو خواهد رفت.



تاريخ : سه شنبه بیست و یکم اردیبهشت 1389 | 0:3 | نویسنده : با ثریا تا ثریا
دانشجوي واحد علوم و تحقيقات دانشگاه آزاد اسلامي موفق به طراحي سوزن هاي پلاسما استريليزاسيون، درمان زخم ها و ساير مصارف شد.
به گزارش ايسنا، شهريار ميرپور، دانشجوي کارشناسي فيزيک مهندسي و محقق طرح با اشاره به اينکه امروزه پلاسما در کنار کاربردهاي صنعتي به عنوان يک علم جديد در حوزه پزشکي نيز وارد شده است، گفت: روش هاي موجود کنوني براي استريليزه و گندزدايي سطوح مانند روش شيميايي اتيلن اکسايد مشکلات فراواني دارند که از جمله مي توان به خطرناک بودن اين روش ها براي اپراتور،  مرطوب بودن (به علت تماس با مايعات) و مضر بودن اين روش براي ميحط زيست اشاره کرد.
لامپ UV هم روش ديگري براي استريليزه کردن است که مهمترين مشکل اين روش خطر ساطع شدن اشعه و مدت زمان طولاني مورد نياز براي استريليزه کردن است. همچنين در ساير روش هاي فيزيکي مانند اتوکلاو يا فور به دليل گرماي زياد ممکن است به وسايلي که استريليزه مي شوند، آسيب برسد.
ميرپور گفت: به دنبال مشکلات مطرح شده پژوهشگران با استفاده از منابع معتبر درصدد يافتن راه حل مناسبي بودند. اين پژوهشگران با استفاده از منابع موجود از طراحي دستگاه هاي اتوکلاو پلاسما،  پلاسماجت و ميکروپلاسما الهام گرفته و دستگاه سوزن پلاسما را اختراع کردند. دانشجوي کارشناسي فيزيک مهندسي واحد علوم و تحقيقات با بيان اين مطلب که اين دستگاه به تازگي براي ثبت به مراجع ذي ربط ارجاع شده است، افزود: دستگاه سوزن پلاسما به طور کلي از سه بخش تجهيزات الکترونيکي،  گاز و دستگاه مولد پلاسما (سوزن پلاسما) تشکيل شده است. در پلاسما به طور عمومي وجود سه عامل مهم از جمله ايجاد راديکال هاي آزاد و يون هاي واکنش پذير، تابش امواج ماوراي بنفش و برخورد ذرات پر انرژي به سطح باعث به وجود آمدن خاصيت آنتي باکتريال و ضد عفوني کننده مي شود.
وي ادامه داد: ويژگي مهم دستگاه سوزن پلاسما، غير حرارتي بودن آن است و مهمترين عامل ضد عفوني کننده در مقابل عوامل بيماري زا ايجاد راديکال هاي آزاد است. راديکال هاي آزاد به خاطر واکنش پذيري بسيار بالا باعث نابودي عوامل ايجاد کننده آلودگي مي شوند، بدون اينکه نياز به افزايش دما باشد. دماي ايجاد شده در اين روش تنها 32 درجه سانتي گراد است.
دانشجوي کارشناسي فيزيک مهندسي ادامه داد: دستگاه سوزن پلاسما به جز استريليزاسيون کاربردهاي ديگري نيز در رشته پزشکي و ميکروبيولوژي دارد. اخيرا در دندانپزشکي مانند عصب کشي بدون درد و همچنين براي انعقاد خون و ترميم زخم هاي عميق و عفوني نيز مورد استفاده قرار گرفته است.
ميرپور تصريح کرد: از ديگر کاربردهاي آ ن مي توان به روشن کردن با فعال سازي (Activation) سطوح بيولوژيکي براي استريل کردن مواد مايع اشاره کرد.
وي خاطرنشان کرد: توانستيم در مرکز تحقيقات فيزيک پلاسما واحد علوم و تحقيقات با سرپرستي دکتر قرآن نويس با استفاده از دستگاه طراحي شده خود، باکتري استافيلوکوک اورئوس را با موفقيت و در زمان بسيار کوتاهي نابود کنيم.
اين دانشجوي کارشناسي فيزيک مهندسي افزود: پژوهشگران اين طرح معتقدند که دستگاه سوزن پلاسماي ساخت آن ها داراي خواص منحصر به فردي است که هيچ نمونه مشابهي که داراي خاصيت هاي آن باشد، ساخته نشده است.



قرآن آنلاین
http://s1.picofile.com/shiat/giv.gif
  • دانلود فیلم
  • قالب وبلاگ