قائمة المدونات التي اتابعها

الخميس، 21 فبراير 2013

موجات الراديو وكيف يعمل الطيف X-ray - أشعة الراديو الطبية وكيف تعمل


بسم الله الرحمن الرحيم

الفيزياء البصرية - موجات الراديو وكيف يعمل الطيف X-ray - أشعة الراديو الطبية وكيف تعمل


X-ray - أشعة الراديو الطبية - كيف تعمل أشعة اكس X-ray مكتشف الأشعة السينية Wilhelm Roentgen
كيف تعمل الأشعة السينية - في عام 1895 اكتشف عالم ألماني اسمه ويليام رونتجن Wilhelm Roentgen اشعة أكس بينما كان يجرى تجربة تسليط شعاع الكتروني على أنبوبة تأين غازي gas discharge tube. لاحظ العالم رونتجن أن الشاشة الفوسفورية في المختبر بدأت تتوهج عند اصطدام شعاع الالكترونات عليها.
هذه النتيجة في حد ذاتها لم تكن مدهشه حيث كان من المعلوم أن تتوهج الشاشة الفوسفورية بفعل الشعاع الالكتروني ولكن رونتجن احاط الانبوبة المفرغة بالواح سوداء سميكة لتتمكن من حجب الاشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الأنبوبة المفرغة، كما وضع رونتجن عدة اجسام بين الانبوبة والشاشة الفوسفورية وكانت النتيجة ان الشاشة الفوسفورية لازالت تتوهج.
وحتى يتأكد من ان هناك اشعة جديدة هي التي اخترقت تلك الاجسام ووصلت للشاشة الفوسفورية قام رونتجن بتجربة اضافية وهي بأنه وضع يده امام الانبوبة المفرغة وشاهد على الشاشة الفوسفورية صورة لعظام يده، لاحظ هنا ان رونتجن اكتشف اشعة جديدة هي اشعة اكس وفي نفس الوقت اكتشف احد اهم تطبيقاتها.
رونتجن اكتشف اعظم واهم انجاز طبي في تاريخ البشرية وهو التشخيص باستخدام اشعة اكس التي تسمح للاطباء بتشخيص الكسور في العظام بدون اجراء عملية جراحية كما تستخدم اشعة اكس للكشف على الاجسام الغريبة في جسم الانسان وتطور التشخيص باشعة اكس لتمكن الاطباء من تسوير الاوعية الدموية والاعضاء البيولوجية في جسم الانسان.
سوف نقوم بتفسير الفكرة الفيزيائية لانتاج اشعة اكس وشرح تركيب الجهاز.
ما هي أشعة أكس
أشعة اكس في الأساس مثل الاشعة المرئية حيث انها جزء من الطيف الكهرومغناطيسي ولكن اشعة اكس تحمل طاقة أكبر من طاقة الاشعة المرئية بكثير.
ولشرح ذلك دعنا نجري مقارنة بين الأشعة المرئية وأشعة اكس، يمكن التمييز بين هذين النوعين من الاشعة من حيث طاقة الفوتون أو الطول الموجي أو التردد وكل تلك الكميات ترتبط مع بعضعها البعض من خلال المعادلات التالية:
طاقة الفوتون = ثابت بلانك x التردد E = hv
التردد = سرعة الضوء / الطول الموجي v = C/L
تمتاز أشعة اكس بان طاقة فوتوناتها اكير من طاقة فوتونات الاشعة المرئية وهذا يعني أن ترددها كبير وطولها الموجي قصير.
الطيف الكهرومغناطيسي:
 تزداد طاقة الفوتونات من اليسار لليمين فتستطيع العين البشرية الرؤية من خلال الألة المرئية لأن الله سبحانه وتعالى حدد لنا هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي نستطيع الرؤية والتمتع بحاسية الابصار من خلاله وبالتالي تعتبر اشعة اكس اشعة غير مرئية بالنسبة لنا مثلها مثل اشعة الراديو والاشعة تحت الحمراء والاشعة فوق البنفسدية ولكن الفرق بين كل تلك الأشعة هي خواصها من ناحية طاقة الفوتون والتردد والطول الموجي لها.
السؤال الأن كيف أن الذرة التي تنتج الأشعة المرئية هي نفسها التي تنتج أشعة أكس؟

كل من الأشعة المرئية واشعة اكس تنتج من الانتقال الالكتروني بين مستويات الطاقة في الذرة. تشغل الالكترونات مستويات طاقة أو مدارات مختلفة حول النواة في الذرة وعندما ينتقل الكترون من مستوى طاقة عالى إلى مستوى طاقة منخفض ينطلق فوتون يحمل فرق الطاقة بين المستويين. تعتمد طاقة الفوتون المنبعث على الفرق بين مستويات الطاقة في الذرة فيمكن ان تكون طاقة الفوتون الناتج في مدى الاشعة المرئية فينتج ضوء مرئي ويمكن ان تكون طاقة الفوتون المنبعث في المدى الغير المرئي فينتج اشعة غير مرئية، اذا نستنتج أن ما يحدد طاقة الفوتون الناتج أو المنبعث من الذرة هو الانتقال الالكتروني بين مستويات الطاقة.
عندما يصطدم الفوتون المنبعث بذرة أخرى فإن تلك الذرة تمتص طاقة الفوتون من خلال احد الكتروناتها لينتقل الالكترون من مستوى طاقة منخفض إلى مستوى طاقة اعلى لانه امتص طاقة اضافية.
وشرط امتصاص الإلكترون طاقة الفوتون ان تكون طاقة الفوتون تساوي فرق مستويات الطاقة التي سينتقل لها الإلكترون (هذا شرط يعود إلى طبيعة الذرة بنية الذرة كما خلقها الله سبحانه وتعالى) واذا اختل هذا الشرط فلن يحدث امتصاص الفوتون من قبل الذرة.
الذرات التي تكون اجسامنا تتعامل مع الاشعة الكهرومغناطيسية (نقصد كل الاشعة المرئية والاشعة الغير مرئية) بنفس الآلية السابقة، فأشعة الراديو التي تحيط بنا لا تمتلك الطاقة الكافية لتنقل الكترونات الذرات من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة اعلى لذلك فهذه الاشعة تعبر اجسامنا دون امتصاص لفوتوناتها.
 أما اشعة أكس ففوتوناتها ذات طاقة عالية تمكنها من ان تعبر كل الاشياء في طريقها ولكن بطريقة مختلفة عن اشعة الراديو حيث تستطيع اشعة اكس ان تمنح الكترونات الذرات الطاقة الكافية مما قد تسبب تلك الطاقة من تحرير الالكترونات من الذرة تماما كما يحدث في ذرات العناصر الخفيفة (عددها الذري قليل) حيث يستغل جزء من طاقة فوتون اشعة اكس من تحرير الالكترون من الذرة والجزء المتبقي يكسب الالكترون طاقة حركة ليغادر الذرة.
ولكن في ذرات العناصر الثقيلة (لها عدد ذري كبير) فإنها تمتص طاقة اشعة اكس لوجود مستويات طاقة تتوافق مع طاقة فوتون اشعة اكس.
نستنتج مما سبق ان العناصر الخفيفة ذات ذرات صغيرة لا تمتص اشعة اكس وان العناصر الثقيلة ذات الذرات الكبيرة تمتص اشعة اكس.
الخلايا المكونة للجلد في اجسامنا تتكون من ذرات صغيرة وبالتالي لا تمتص اشعة اكس بينما ذرات الكالسيوم المكونة للعظام هي ذرات كبيرة وتمتص فوتونات اشعة اكس.

استخدامات اخرى لاشعة اكس

لاشعة اكس استخدامات جمة وفي مجالات عديدة فكما أن لاشعة اكس دور كبير في تطور علم الطب فقد لعبت هذه الاشعة دور كبير في مجال ميكانيكا الكم وعلم البلورات وعلم الفلك وفي مجال التطبيقات الصناعية تسخدم اشعة اكس كماسحات للكشف عن العيوب في المنتجات الصناعية وتعتبر اشعة اكس احد اهم المعدات المستخدمة في المطارات للكشف عن الاجسام المشبوهة.

جهاز انتاج اشعة اكس

يشكل الالكترود قلب جهاز انتاج اشعة اكس والذي يتكون من كاثود وأنود داخل انبوبة زجاجية مفرغة من الهواء.
يتكون الكاثود من فتيلة تسخين مثل الموجودة في المصباح الكهربي، عندما يمر التاير الكهربي خلال الفتيلة ترتفع درجة حرارتها تدريجياً إلى ان تصل درجة الحرارة التي تمكن إلكترونات الفتيلة من الانبعاث من سطحها. الأنود عبارة عن قرص من التنجستين مشحون بشحنة موجبة تعمل على جذب الالكترونات المحررة من الكاثود.
الإلكترونات لتنطلق بقوة في اتحاه الأنود. عندما تصطدم الالكترونات بذرات مادة الانود (التنجستين) فإن هذه الإلكترونات تعمل على الاصطدام بالكترونات ذرات التنجستين في المدارات الداخلية القريبة من نواة الذرة والتي تكون طاقتها كبيرة فيقوم الكترون في مدار أعلى بسد الفراغ الذي حدث مما يحدث انطلاق لفوتون يحمل فرق الطاقة بين المستويين.
ولأن الفرق في مستويي الطاقة كبير فإن الفوتون الناتج يكون فوتون اشعة أكس.
تصطدم الإلكترونات الحرة بذرة التنجستين، تحرر إلكترونات في مدارات داخلية.. تنتقل الكترونات من مدارات أعلى لتملىء الفراغ الناتج وينطلق فوتون يحمل فرق الطاقة.
يمكن ان نحصل على فوتونات أشعة أكس بطريقة أخرى وهي بدون ان تصطدم الإلكترونات الحرة بالذرة، وذلك عن كما في الحالة التالية:
عندما تقترب إلكترونات حرة معجلة بالقرب من نواة الأنود فإنها تنجذب لها بفعل قوة كولوم الكهربية، لأن النواة موجبة الشحنة والإلكترونات سالبة فتنحرف الإلكترونات عن مسارها مما يؤدي إلى تغيير في طاقة حركتها وتنطلق فوتونات اشعة اكس تحمل فرق الطاقة قبل الانحراف بجوار النواة وبعده.
ويعرف هذه الطريقة بظاهرة الفرملة breaking action وبالالمانية تسمى بظاهرة بيرمشتراهلينج Bremsstrahlung هي الاسم العلمي لظاهرة انتاج اشعة اكس اي فرملة الالكترونات عند مرورها بجوار انوية العناصر الثقيلة التي تشكل مادة الأنود.
الإلكترونات الحرة تنجذب إلى نواة ذرات التنجستين، وكلما اقتربت تلك اللكترونات المعجلة من النواة فإنها تنحرف عن مسارها مما ينتج تغيير في طاقتها فتنطلق فوتونات أشعة أكس.

  نستنتج مما سبق ان الذرة هي المسؤولة عن انتاج اشعة اكس ولكن يختلف الأمر عنه في حالة الأشعة المرئية حيث إنه يتم إثارة إلكترونات المدارات الداخلية للعنصر المنتج لاشعة اكس بينما في الأشعة المرئية يتم اثارة الكترونات المدارات الخارجية.

انبوبة انتاج اشعة اكس

ملاحظة :  إن التصادم الحادث بين الإلكترونات المعجلة ومادة الأنود لتوليد اشعة أكس تعمل على توليد الكثير من الحرارة. لذلك يستخدم موتور ليعمل على لف قرص الأنود لنضمن تعرض مناطق مختلفة من مادة الأنود لشعاع الإلكترونات في كل مرة، مما يحميه من الإنصهار بفعل الاصطدام المستمر والحرارة الناتجة.
تستخدم حواجز من الرصاص لمنع اشعة اكس من الخروج والانبعاث في كافة الاتجاهات. ويتم تحديد منفذ اشعة اكس عبر نافذة تفتح في الحواجز وقبل خروجها تمر عبر عدة مرشحات قبل ان تسقط على جسم المريض المراد تصويره.

تثبت كاميرا لتسجيل فوتونات اشعة اكس التي عبرت خلال جسم المريض وتستخدم تلك الكاميرات افلام خاصة حساسة لاشعة اكس تستخدم نفس التكنولجيا المستخدمة في الأفلام العادية المستخدمة في التصوير بالكاميرات العادية الحساسة للضوء المرئي.

يتم الاحتفاظ بالصورة في صورة نيجاتيف ويتم فحص الصورة تحت ضوء أبيض فتظهر المناطق التي امتصت اشعة اكس مثل العظام والمواد الصلبة تظهر في الصورة بيضاء بينما المناطق التي لم تمتص اشعة اكس مثل الجلد والعضلات والأوعية الدموية تظهر في الصورة معتمة.

مادة التباين Contrast Mediaوالتصوير الفلورسكوبي

في صورة اشعة اكس لجسم المريض لا يظهر اية أثار للأوعية الدموية أو للأعضاء العضوية مثل الكبد او المعدة أو الأمعاء، ولإظهار اية من تلك الأعضاء في صورة اشعة اكس بغرض تشخيص مرض ما فإن أخصائي اشعة امس يحقن جسم المريض بمادة تباين contrast media مثل مادة الباريم barium.

تتكون مادة التباين هذه من سائل يمتص اشعة اكس بكفاءة اعلى من الانسجة المحيطة به فعند حقن المريض بالباريم السائل في الوريد تصبح الأوعية الدموية قادرة على امتصاص اشعة اكس مما ينتج عنه صورة للاوعية الدموية على فيلم اشعة اكس.
ويسمى التصوير بحقن المريض بمادة التباين بالفلوروسكوبي fluoroscopy.

يعتبر الفلوروسكوبي من التقنيات التي تستخدم اشعة اكس لتصوير تدفق مادة التباين خلال الجسم عبر فترات زمنية محددة فيتم حقن المريض بمادة التباين ومن ثم يتم تعريض المريض لجرعات من اشعة اكس على فترات زمنية متقطعة لرصد تدفق المادة وانسيابها خلال جسم المريض الصورة على شاشة فوسفورية تظهر مراحل انسياب مادة التباين خلال الجسم والطبيب يقرر الصورة التي يريد التقاطها عند فترات زمنية محددة للتشخيص فيما بعد.

هل اشعة اكس ضارة لنا؟

بالرغم من الفوائد الجمة التي وفرتها اشعة اكس في مساعدة الطبيب على تشخيص المريض واكتشاف كسور العظام دون الحاجة الى عمليات جراحية إلا أن اشعة اكس من الممكن ان تكون ضارة.

ففي اول استخدام اشعة اكس تعرض المريض والطبيب لجرعة زيادة من اشعة اكس التي سببت اعراض مرضية مثل التي تسببها العناصر المشعة على الجلد. والسبب في ذلك يعود إلى ان اشعة اكس هي في حد ذاتها اشعة متأينة؟
 ionization radiation فعندما يصطدم الضوء العادي بالذرة فلا يحدث تاغيير يذكر على الذرة ولكن في حالة اشعة اكس تصطدم بالذرة فإنها تعمل على تحرير الكترونات الذرة وتحولها إلى أيون موجب وتقوم الالكترونات المتحررة بتحويل المذيد من الذرات المجاورة إلى ايونات بالتصادم معها.

الايونات اجسام مشحونه كهربياً وليست متعادلة مثل الذرات مما يسبب تفاعلات كيميائية غير طبيعية داخل الخلايا الحية ومن الممكن ايضا أن يحدث خلل في سلاسل حمض الـ DNA. حدوث خلل في الـ DNA قد يسبب موت لتلك الخلية مما يسبب الكثير من الأمراض الغير متوقعة أو ان تتحول الخلية الحية اذا لم تمت إلى خلايا سراطانية تنتشر في جسم الانسان لا سمح الله.

أي انه بالرغم من فوائد اشعة اكس فإن التعرض الأكثر من اللازم للاشعة له من الأثار التي لايحمد عقباها.

وبالرغم من كل ذلك تبى اجهزة اشعة اكس الاجهزة الاكثر امنا بين الخيارات المطروحة امام الطبيب لاستخدامها وان جهاز اشعة اكس لا غنى عنه في المستشفيات ويعتبر من اهم انجازات التقنية العلمية عبر العصور.
موجات الراديو  وكيف يعمل طيف الراديو
How the Radio Spectrum Works

أمواج الراديو هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي والذي ينتشر في الفراغ بسرعة الضوء 300,000 كيلومتر في الثانية. أمواج الراديو لها ترددات مختلفة تبدأ من 3Hz وحتى 300GHz وهذا النطاق الكبير قسم إلى نطاقات مختلفة كل نطاق مخصص لتطبيق مختلف من تطبيقات أمواج الراديو.

في الولايات المتحدة على سبيل المثال فان وكالة اتحاد الاتصالات Federal Communications Commission (FCC) قامت بتوزيع ترددات الراديو لنطاقات حسب الهدف من استخدامها، وتقوم بإصدار تراخيص للمحطات لاستخدام ترددات معينة.

كثيرا ما نسمع في محطات الراديو من يقول انك تستمع لإذاعة بي بي سي 95.5FM  ؟
فماذا تعني ان الإذاعة تبث على تردد إشارة راديو FM. بتردد 95.5MHz، أي ان محطة الراديو تلك تبث على تردد يساوي 95.5 مليون دورة في الثانية.
ومصطلح FM هو اختصار لـ frequency modulated وكل محطات الـ FM تقع تردداتها في بين 88MHz و 108MHz.
وهذا النطاق من ترددات أمواج الراديو مخصص فقط لاستخدام البث الإذاعي لمحطات FM المختلفة.

بنفس الطريقة فان راديو AM له النطاق من 535KHz  إلى 1700KHz و AM هي اختصار لـ amplitude modulated.

وهناك العديد من الأجهزة المختلفة التي تستخدم أمواج الراديو وقد قامت وكالة اتحاد الاتصالات FCC بتخصيص نطاقات محددة من أمواج الراديو لكل تطبيق حتى لا يحدث تداخل بين الأجهزة وهنا بعض التطبيقات الأساسية المعتمدة على أمواج الراديو النطاقات التي تعمل عليها :

- راديو AM يعمل في النطاق 535KHz – 1700KHz
-  راديو SW يعمل في النطاق 5.9MHz – 26.1MHz

- راديو CB Citizines band) وهو راديو ذو مدى صغير لاستخدام مجموعة من الاشخاص ويعمل في النطاق 26.96MHz – 27.41MHz

- محطات التلفزيون تعمل في النطاق 54MHz – 88MHz  للقنوات 2-6

- راديو FM يعمل في النطاق 88MHz – 108MHz

- محطات التلفزيون تعمل في النطاق 174MHz – 220MHz للقنوات 6-13

كذلك هناك الأجهزة اللاسلكية التي تستخدم أمواج الراديو فقط خصصت لها نطاقات محدودة لتعمل من خلالها فعلى سبيل المثال

- جهاز الإنذار المنزلي وجهاز فتح باب الكاراج يعمل بتردد 40MHz

- جهاز الهاتف اللاسلكي يعمل في النطاق 40-50MHz

- جهاز مراقبة الأطفال يعمل عند تردد 49MHz

- جهاز الراديو الخاص بالتحكم بحركة الطائرات يعمل عن تردد 72MHz

- جهاز التحكم بالسيارة يعمل عند تردد 75MHz

- جهاز تتبع الحيوانات يعمل في الترددات بين  215  220MHz

- المحطات الفضائية تعمل في الترددات 145 – 437MHz

- جهاز الهاتف المحمول (الجوال) يعمل في الترددات 960 – 1215MHz

- جهاز تحديد المواقع GPS يعمل في الترددات 1227 – 1575MHz

- أجهزة الاتصالات في المركبات الفضائية تعمل في الترددات 2290 – 2300MHz

قد يتبادر إلى أذهاننا سؤال حول هذه النطاقات فلماذا كان نطاق إذاعات الراديو AM في النطاق 550KHz إلى 1700KHz في حين كان نطاق إذاعات الراديو FM تعمل في النطاق 88MHz إلى 108MHz؟ ان تحديد نطاق الترددات يتم بصورة اختيارية، وحسب تسلسل اكتشاف التطبيقات المعتمدة على أمواج الراديو تاريخياً.
فمثلا الإذاعات AM وجدت قبل إذاعات FM بفترة كبيرة، فأول بث إذاعي كان في عام 1906 وقد تم تخصيص نطاق أمواج AM في بدايات العام 1920 حيث لم يكن في ذلك الوقت الكثير من التطبيقات المعتمدة على أمواج الراديو. وفي العام 1939ذلك اخترع Edwin Armstrong راديو FM.
أشعة الراديو Radio Waves
أشعة الراديو  عبارة عن موجات من الأشعة الألكترمغناطيسية ذات الترددات الطويلة التي تتراوح ما بين 0.005 متر ولغاية 30.000 متر.
يعود مصدر أشعة الراديو من حولنا الى عدد كبير من العوامل، بعضها نتاج الانسان وصنعه، مثل أجهزة البث الخاصة بالراديو والتلفزيون، منشآت بيزك، مراكز البث الخلوي (المبايل)، الاتصالات الفضائية وغيرها، وبعضها يعود الى العوامل الطبيعية مثل أشعة الراديو القادمة من الكواكب أو المنبعثة من كل جسم حي.
مكتشف أشعة الراديو
كان لتجارب العلماء مثل هيرتز Hertz وماكسويل Maxwell وفرادي Faraday واختراع التلجراف بواسطة العالم ماركوني Marconi الفضل في اكتشاف أمواج الراديو (أشعة الراديو) وفهمها واستخدامها في العديد من التطبيقات.
في عام 1904م اخترع العالم الألماني كريستيان هولسمييـر جهازاً بسيطاً يستخدم أشعة الراديو لمنع السفن من الاصطدام ببعضها البعض في البحار، وفي عام 1922م ظهر أول نظام لراديو طويل المدى على يـــدي العـــالم الايطالي جوجليلمو ماركوني.
تطبيقات أشعة الراديو
  • الطب: تستخدم امواج الراديو لنقل المعلومات عن دقات قلب المريض .
  • الصناعة: تستخدم امواج الراديو في المجالات الصناعية في الاتصال بين المؤسسة وموظفيها وتمكنهم من تبادل المعلومات من مواقع عملهم. كذلك تستخدم في اجهزة الرموت كونترول للتحكم في الاجهزة عن بعد.
  • العلوم: يقوم العلماء الفلك باستخدام تلسكوبات خاصة لالتقاط امواج الراديو من الفضاء الخارجي. حيث ان امواج الراديو يمكن التقاطها بواسطة اريال antenna المثبتة على التلسكوب.

 

الأشعة السينية

الأشعة السينية ( أو أشعة X ) و تأتي بالترتيب بعد أشعة غاما في الطيف الكهرومغناطيسي، تتميز بقدرتها على اختراق المواد اللينة بينما لا تخترق المواد القاسية تنتج اشعة اكس عندما تفقد الالكترونات طاقتها فجأة عند اصطدامها بذرات اخرى.  الجهاز الذي ينتج اشعة اكس يعمل على تعجيل الالكترونات المنبعثة من فتيلة إلى سرعات عالية لتصطدم بمعدن يسمى الهدف Target.  وعندما تعطي الالكترونات المعجلة جزء من طاقتها إلى ذرات المعدن لاثارته والجزء الباقي ينبعث على صورة اشعة كهرومغناطيسية (اشعة اكس).

نبذة عن مكتشف الأشعة السينية

كان اكتشاف الأشعه السينية بيد العالم ويلهلم رونتجن , وأطلق على هذه الأشعه اسم الأشعه السينية ( نسبة إلى الحرف س ) المجهول كما هو معتاد في الجبر في أغلب الأحيان .

وقام رونتجن بإجراء سلسلة قصيرة من التجارب عقب اكتشافه لهذه الأشعة غير المعروفه ووجد أنها كانت صادرة من الجدران الزجاجيه للأنبوبة وبخاصه من تلك المناطق التي كان يسقط عليها البعض الأكثر شدة من حزمة أشعة الكاثود.

وكان هذا الاكتشاف على درجه بالغة من الأهمية حتى أنه بعد بضعة أسابيع فقط من أعلان رونتجن لهذا الإنجاز أستخدمت هذه الأشعة للاستعانة بها في العمليات الجراحية.

تطبيقات الاشعة السينية

الطب:   جهاز التصوير بالأشعة السينية المستخدم في المستشفيات والمراكز الصحية لتصوير الأقسام والأجهزة الداخلية لجسم الإنسان. كما تستخدم أيضاً للتعرف على كسور وتشوهات العظام في جسم الإنسان.

أشعة المايكروويف Microwaves

أشعة الميكروويف نوع من الموجات الإشعاعية الطبيعية تحدث عندما يمر تيار كهربائي من خلال موصل، وقد جاء اسمها نتيجة لأن طول موجتها يقارب الميكرومتر، وهي صورة من الأشعة الكهرومغناطيسية electromagnetic غير المؤينة، ويشابه ترددها موجات الراديو والتليفزيون، أو بمعنى آخر مشابهة لأشعة الشمس العادية.

نبذة عن مكتشف أشعة الميكروويف

في عام 1946، وأثناء القيام ببعض الأبحاث الخاصة بالرادار، لاحظ المهندس سبنسر Percy Spencer أن الشكولاته التي كانت في جيبه تعرضت إلى حرارة ما جعلتها تتعرض للذوبان، لم يفهم السبب في البداية.. فتعمد وضع حبات من القمح بجانب هذا الصمام، فإذا بالفشار الناضج يتناثر في أرجاء معمله.

وتوصل سبنسر إلى أن تعرض هذه الأشياء إلى كثافة بسيطة من أشعة الميكروويف أدت إلى ذلك.
بدأت التجارب وطوّر سبنسر صندوقا معدنيا له فتحة صغيرة تسمح بدخول أشعة الميكروويف وتمنع الحرارة من الهروب، وبدأت بذلك واحدة من أكبر صناعات القرن العشرين، وهي فرن الميكروويف .

تطبيقات عملية لأشعة الميكروويف
  • وكما ذكرنا فإن أشعة  الميكروويف تستخدم في تسخين الطعام، وذلك باستخدام فرن الميكروويف .
  • تستخدم في الاتصالات ونقل المعلومات واجهزة الاستشعار عن بعد وأجهزة الرادار  .

و هي الموجات الأقصر طولا في الطيف الكهرومغناطيسي والأكثر ترددا بالطبع وبالتالي فهي تقع في أول الطيف الكهرومغناطيسي.
تتميز هذه الأشعة بقدرتها على قتل الخلايا الحية ؟ وتستخدم لتعقيم الأدوات الطبية بالقضاء على الجراثيم الموجودة عليها .
توجد أشعة غاما كثيرا في الفضاء الخارجي وهي تنتج عن انفجارات أشعة غاما التي تحدث في الفضاء، كما أنها تنتج أيضا عن الانفجارات الشمسية ، وهي تصل إلى كوكبنا مع الإشعاع الشمسي .
 كما أن الانفجار الناتج عن القنبلة النووية ينتج طاقة هائلة جزء منها على شكل أشعة غاما تكون لها عواقب وخيمة .
وقد كان للقنبلتين النوويتين التي ألقيتا على اليابان في الحرب العالمية الثانية نتائج صحية خطيرة و مدمرة على سكان مدينتي هيروشيما وناغازاكي عانى منها السكان على مدى عشرات السنين ولا يزالون تتمثل في مختلف أنواع الحروق الجلدية والسرطانات الجلدية والسرطانات الداخلية وأمراض الدم .
نبذة عن مكتشف أشعة جاما
اكتشفت اشعة جاما بواسطة العلم الفرنسي فيلارد Villard في العام 1990.
تطبيقات أشعة جاما
  • الطب:
تستخدم اشعة جاما في الطب لقتل الخلايا المتسرطنة ومنعها من النمو.  حيث تنفذ اشعة جاما في الجلد وتعمل على تأيين الخلايا وهذا يسبب قتل تلك الخلايا.
  • الصناعة:
تستخدم اشعة جاما في الصناعة لفحص انابيب البترول واكتشاف نقاط الضعف فيها.  حيث تستخدم اشعة جاما في تصوير هذه الانابيب بتسليط اشعة جاما على الانابيب ويوضع فيلم حساس خلف الانابيب وتتكون صورة الظل على الفيلم حيث تظهر مناطق الضعف بصورة مميزة مثل تصوير عظم الانسان بواسطة اشعة اكس.  كما تستخدم اشعة جاما في تخليص المواد الغذائية المصنعة من الجراثيم والباكتيريا وغيره. 

  • العلوم:
تستخدم اشعة جاما في تطوير المفاعلات والقنابل النووية والتجارب العلمية لكشف اسرار النواة.
تحت الحمراء Infrared Radiation
الأشعة تحت الحمراء هي التي ترددها يكون أقل من تردد الأشعة الحمراء في الطَّيف الكهرومغناطيسي المرئي .
يمتد الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء من0.7 ميكرون إلى 1000 ميكرون وهي أشعة غير مرئية يبدأ طولها الموجي حيث تنتهي قدرة العين البشرية على الرؤية ( أي عندما تنتهي حساسية العين للضوء المرئي ) وينتهي حيث تنتهي الخواص المميزة لها وتبدأ خواص الموجات الميكرونية.
نبذة عن مكتشف الأشعة تحت الحمراء
يرجع الفضل في اكتشاف الأشعة تحت الحمراء للعالم وليم هيرشل سنة  1800م عندما لاحظ أثناء قياسه درجة حرارة الألوان المتعاقبة لضوء الشمس الأبيض النافذ من المنشور الزجاجي ارتفاعاً طفيفاً في درجة حرارة الترمومتر كلما اقترب من نهاية اللون الأحمر، كما لاحظ ارتفاعاً واضحاً في درجة الحرارة عندما تعدى مستودع الترمومتر حدود اللون الأحمر.
أعزى هيرشل هذا الارتفاع في درجة الحرارة إلى وجود أشعة غير مرئية في المنطقة دون الحمراء وأطلق عليها في بادئ الأمر الأشعة الحرارية والتي تعرف الآن بالأشعة تحت الحمراء Infrared Radiation .
التأثير الطبيعي الوحيد الملحوظ لهذه الأشعة حتى الآن هو التأثير الحراري .
تطبيقات الاشعة تحت الحمراء
 الأول : للأغراض العسكرية  :
يستخدمه الجنود أثناء الحروب الليلية وفي أوقات الضباب ؛ وهذا ما سهَّل عليهم  مهمة الرؤية في الظلام واستهداف المواقع العسكرية في الليل، حيث كان السكان يطفئون السراج حتى يصعبوا مهمة الجنود في استهداف منازلهم .
الثاني : الرؤية لمسافات بعيدة :
تستخدم الأشعة تحت الحمراء في الرؤية من مسافات بعيدة ( أي بواسطة المنظار) ، فتعمل على تقريب الأجسام البعيدة بكل سهولة، فتظهر بشكلٍ واضحٍ إلى حدٍّ كبير .
 الثالث : أجهزة التحكم عن بعد :
تستخدم الأشعة تحت الحمراء في أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون (Remote Control) وتعرف باسم Infrared Data Association وتختصر بـ IrDA كما أنها تستخدم في العديد من الأجهزة الطرفية للكمبيوتر.
ولكن الأجهزة المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء لها ثلاث مشاكل هي:
الأولى: أن التكنولوجيا المستخدمة فيها الأشعة تحت الحمراء تعمل في مدى الرؤية فقط line of sight أي يجب توجيه جهاز التحكم عن بعد إلى التلفزيون مباشرة للتحكم به.
الثانية: أن التكنولوجيا المستخدمة فيها الأشعة تحت الحمراء هي تكنولوجيا واحد إلى واحد one to one أي يمكن تبادل المعلومات بين جهازين فقط فمثلاً يمكن تبادل المعلومات بين جهاز الكمبيوتر العادي وجهاز الكمبيوتر المحمول بواسطة الأشعة تحت الحمراء أما تبادل المعلومات بين الكمبيوترين وجهاز الهاتف المحمول فلا يمكن.
الثالثة: وتتجلى في كون الشركات المصنعة لأجهزة الموبايل مثلاً تقوم باعتماد بروتوكولات نقل مختلفة.
وعلى سبيل المثال فإن جهاز من إنتاج شركة Samsung لا يستطيع إرسال المعلومات إلى جهاز من إنتاج Siemens.
ومثال آخر هو أن أجهزة Nokia 6610 7210 6100 مثلاً لاتستطيع إرسال أي معلومات من خلال فتحة IrDA ولا تستطيع استقبال المعلومات إلا من جهاز كمبيوتر.
   dr. Sajid Sharif Atiya  سجاد الشمري 
sajidshamre@hotmail.com

هناك 3 تعليقات:

  1. ضمان لمدة عام كامل على قطع الغيار الاصلية والمستوردة فى صيانة بوش افضل مركز خدمة لصيانة الاجهزة الكهربائية
    http://maintenanceg.com/push-Agent-Egypt.html

    ردحذف
  2. حملات صيانة فورية لجميع محافظات الجمهورية فى صيانة زانوسي مركز الصيانة المعتمد فى صيانة جميع انواع الاجهزة الكهربائية
    https://5dmat.org/Zanussi-Maintenance/

    ردحذف
  3. تتنميز شركة تنظيف خزانات في مكة الكثير من انواع الخدمات التي يحتاج اليها العميل في التنظيف كما يتواجد في عزل خزانات بمكة العديد من انواع العزل المختلفة
    http://www.el3nod.com/1/company-tanks-isolation-cleaning-mecca

    ردحذف