ابیراهی رنگی

دید کلی :

ضریب شکست همه مواد با طول موج تغییر می کند این پاشندگی در مواد اپتیکی عامل بیراهی رنگی است . تاثیرات بیراهی رنگی را می توان با استفاده از ردیابی پیرا عمودی مورد بررسی قرار داد . پس از محاسبه میزان بیراهی رنگی موجود در یک سیستم این امکان وجود دارد که از طریق به کار گیری شیشه هایی با ضریب پاشندگی متفاوت ، به کمک برخی فرمولهای عدسی نازک در جهت کاهش این ابیراهی عمل کرد .

ابیراهی رنگی از چه چیزی ناشی می شود ؟

ضریب شکست همه محیط ها با رنگ تغییر می کند یک تک عدسی از یک شیء نه تنها یک تصویر بلکه، یک رشته تصویر ارائه می کند که هر کدام برای یک رنگ موجود در باریکه نور است . اثر منشور گونه عدسی که با نزدیک شدن به لبه ها افزایش ی یابد چنان است که باعث پاشیدگی می شود و تمرکز نور بنفش را در نزدیکترین فاصله از عدسی قرار می دهد .

انواع ابیراهی رنگی

• ابیراهی رنگی محوری یا طولی : در نتیجه تغییرات فاصله کانونی یک عدسی با رنگ بزرگنمایی جانبی نیز باید تغییر کند در نتیجه تصاویر قرمز و بنفش یک نقطه شیء دور از محور ، روی محور طولی از هم جدا می شوند و این فاصله افقی تحت عنوان ابیراهی رنگی طولی نامیده می شود . ابیراهی رنگی طولی یک عدسی محدب را میتوان به راحتی قابل مقایسه با ابیراهی کروی برای پرتوها در بزرگترین دهانه دانست .
• ابیراهی رنگی عرضی : اگر به جای بررسی توزیع پرتوها حول یک کانون ، تصویر تشکیل شده در نقطه ای خارج از محور اپتیکی یک عدسی که برابر ابیراهی رنگی تصحیح نشده مورد بررسی قرار گیرد کناره های تصویر تیز نبوده بلکه به شکل رنگهای محو و نامشخص است به دلیل پاشندگی ، بزرگنمایی عدسی برای طول موجهای مختلف متفاوت خواهد بود که این منجر به یک سری تصاویر با اندازه های مختلف برای هر رنگ می شود این ابیراهی گرچه از همان منشاء بیراهی رنگی ناشی می شود و لذا مانند پرتو اصلی با تغییر موضع دریچه ها تغییر می کند .

یک آزمایش رای مشاهده ابیراهی رنگی :

یک عدسی ضخیم را بین منبع شیشه ای که نور چند فام تولید می کند و پرده قرار می دهیم . با دور و نزدیک کردن پرده به عدسی تصویر حقیقی چشه روی پرده ایجاد می شود رنگ این تصویر از سرخ – نارنجی به آبی – بنفش تغییر می کند . و بهترین تصویر بین این دو حالت تشکیل می شود .

چگونه می توان دستگاهی ساخت که فاقد ابیراهی رنگی باشد ؟

تصحیح برای یکی از بیراهی های رنگی معمولا بیراهی های دیگر را نیز کاهش می دهد البته میزان تصحیح ممکن است برایی هر دو به یک اندازه نباشد . ابیراهی رنگی با استفاده از عناصر شکستی چندگانه با توانهای مخالف حذف شود . مهمترین راه حل عادی استفاده از یک دوتایی نافام تشکیل شده از یک عدسی محدب و یک عدسی مقعر با شیشه های مختلف است که بهم چسبیده اند فواصل کانونی ، توانهای عدسی ها به واسطه شکل سطوح آنها متفاوتند و این باعث می شود تا توان خالصی که برای چشم تولید می شود یا مثبت باشد یا منفی . حاصل یک عدسی مرکب است که دارای یک فاصله کانونی خالص است اما دارای پاشندگی کاهش یافتهای در بخش وسیعی از بیناب مرئی می باشد.


ابیراهی کروی

دید کلی:

نارسایی یک عدسی در رساندن پرتوهای مهوری از یک نقطه شی به نقطه متناظرش در فضای تصویر ابیراهی کروی نامیده میشود. هنگام شکست نور در سطح کروی پخشیدگی یا کوری تصویر روی میدهد. و چون عدسی از چنین سطوح کروی تشکیل شده است این ابیراهی در عدسی نیز روی میدهد. و چون بسیاری از عدسی های به کار رفته در ابزار اپتیک برای متمرکز کردن پرتوهای موازی ورودی یا خروجی به کار میرود برای اهداف مقاسیه ای معمول است که ابراهی پرتوهای موازی ورودی را تعین میکند.

ابیراهی کروی از چه چیزی ناشی میشود؟

ابیراهی کروی به فاسله پرتو از محور اصلی بستگی ندارد بلکه برای اجسام و تصاویر محوری نقطه ای هم وجود دارد. نقطه تصویر پیرا محوری با نقاط تصویر محوری که از شکست پرتو ها از دهانه بزرگتر عدسی است متفاوت میباشد. این ابیراهی حتی زمانی که جسم در بینهایت مشاهده می شود. و به این علت است که هر کدام از سطوح ، شکست مساوی ندارند. در نتیجه بعد از شکست سطحی در فاصله میان کانون پرتو پیرا محوری و کانون پرتو کناری ایجاد میکند.

انواع ابیراهی کروی:

• ابیراهی کروی طولی : پرتوهایی که نزدیک به محور اصلی به عدسی می رسند بعد از شکست در نقطه دور تری از عدسی جمع میشوند در صورتی که پرتوهای دور از محور اصلی به علت شکست بیشتر در فاصله نزدیکتری به عدسی جمع میشوند اختلاف بین این دو حالت روی محور اصلی، ابیراهی کروی طولی نامیده میشود.
• ابیراهی کروی عرضی: اگر امتداد پرتوهای شکست یافته از عدسی که در نقطه متفاوت جمع شده اند را در نظر بگیریم بر روی صفحه کانونی پیرا محوری که از محل دور تری نقطه ای که پرتوها جمع شده اند میگذرد اختلاف ارتفاع خواهیم داشت. به عبارتی این دو امتداد صفحه کانونی پیرا محوری را در دو نقطه متفاوت قطع میکند اختلاف بین این دو مقدار تحت عنوان ابیراهی کروی عرضی مطرح میشود.

چگونه میثتوان دستگاهی ساخت که فاقد ابراهی کروی باشد؟

در دستگاه های نوری اغلب از عدسی های تخت کوژ که سمت کوژآن بسوی پرتوهای ورودی موازی هستند برای کاهش ابیراهی کرئی استفاده می شود و کمینه ابیراهی کروی در شرایطی رخ میدهد که از هر کدام سطح شکست مساوی انجام شود، هرگاه عدسی ها را به صورت ترکیبی به کار ببریم احتمال رفع ابیراهی کروی به واسطه این واقعیت که عدسی های مثبت و منفی ایجاد ابیراهی مخالف می کنند بیشتر میشود کاربرد این روش در عدسی های دوتایی چسبیده به هم است و آینه های شلجمی یا آینه های کروی مجهز به تیغه های ورودی شکست فاقد ابیراهی کروی اند.

ابراهی در عدسی ها

دید کلی :

در سیستم های نوری مرکز وار و عدسی ها چنین فرض می شود که در تمام حالات از طرف جسم دسته باریکی اشعه که شعاع اصلی آن عمود بر سطح عدسی باشد می تابد . همچنین ، جسم کوچک ، عمود بر محور اصلی و نور تابشی تک رنگ فرض می شود ولی در عمل شرایط فوق موجود نیست ، در نتیجه تصویری که توسط دستگاهی ، از یک جسم حاصل می شود با تصویر نظری یکسان نمی باشد ، یعنی در نتیجه عدم رعایت تقریب گاوس و به کار نبردن نور تک رنگ معایبی در تصویر حاصل می شود و هر انحرافی از تصویر کامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می شود .

انواع ابیراهی :

• ابیراهی رنگی : هر جا که تغییر ضریب با رنگ نور به حساب بیاید ابیراهی رنگی مطرح می شود . زیرا ضریب شکست مواد شفاف با رنگ نور تغییر می کند عدسی از جسم ، تنها یک تصویر نمی دهد بلکه از آن یک سری تصویر به اندازه هر رنگ موجود در دسته شعاع یک تصویر تشکیل می دهد . مشابهت عدسی با منشور که در لبه های آن مشهودتر است موجب پاشندگی نور می گردد بزرگنمایی جانبی هم به دنبال تغییر فاصله کانونی با رنگ تغییر می کند . خود ابیراهی رنگی به دو نوع ابراهی رنگی محوری یا طولی و ابیراهی جانبی تقسیم می شود .
• ابیراهی تکفام : ابیراهی هر شعاع یعنی انحراف آن از مسیر تعیین شده بوسیله فرمول گوس بر حسب پنج حاصل جمع موسوم به جمع های سیدل بیان می شود اگر تصویر حاصل بدون عیب می بود تمام این حاصل جمع ها صفر می شود اما هیچ دستگاه نوری نمی توان ساخت که تمام این شرایط را یکجا داشته باشیم صفر شدن هر یک از این جمله ها متناظر با نبودن ابیراهی معینی است این ابیراهی ها که برای هر رنگ و ضریب شکست خاصی وجود دارد تحت عنوان ابیراهی نور تکفام مطرح می شوند .

انواع ابیراهی نور تکفام :

• ابیراهی کروی : هرگاه دهانه عدسی های کروی بیش از حد مجاز در تقریب گاوس بلشد تصاویر حاصل معایبی از خود نشان می دهند که ناشی از یکسان نبودن بزرگنمایی در مرکز و لبه عدسی می باشد این عیب و تغییر شکل تاویر بنام ابیراهی کروی در عدسی خوانده می شود که تحت این شرایط میان کانون پرتو پیرامحوری و کانون پرتو کناری سطحی به ذعنوان سطح کمترین تاری ایجاد می شود . خود ابیراهی کروی به دو نوع ابیراهی طولی کروی ، ابیراهی جانبی کروی تقسیم می شود .

• ابیراهی کما

اگر نقطه نورانی خارج از محور اصلی عدسی باشد و یک دسته اشعه با زاویه بزرگ به عدسی فرستاده شود اشعه خروجی پس از خروج از عدسی صفحه ای عمود بر محور فرعی تصویر غیر قابل قرینه ای به دست خواهد داد این تصویر از نظر شکل و توزیع انرژی نا متقارن است این ابیراهی تصویر را ابیراهی کما می نامند در حقیقت ابیراهی کما همان ابیراهی کروی است که از قرار گرفتن نقطه نورانی در خارج از محور اصلی حاصل می شود . خود ابیراهی کما بر دو نوع کما مثبت و کما منفی تقسیم می شود .

• ابیراهی آستیگماتیسم : این عیب تصویر موقعی روی می دهد که فاصله نقطه ای از جسم ، از محور آینه کاو تا حدی زیاد باشد و اشعه تابشی چه باهم موازی و چه باهم موازی نباشند با آینه زاویه φ می سازند در مورد عدسی ها هم ابیراهی به همین شکل مطرح است یعنی عدسی از نقطه دور از محور نمی تواند تصویر نقطه ای بدهد در این صورت دچار ابیراهی آستیگماتیسم است و تصویر مبهم حاصل از آن آستیگماتیک نام دارد . زیرا خطوط شعاعی متفاوتی نسبت به خطوط عدسی متمرکز می شوند .
• انحنای میدان : اگر عیب دستگاه نوری از هر لحاظ اصلاح شده باشد باز نقایصی در تصویر به علت انحنای میدان ایجادمی شود که میدان و تصویر در مرکز واضح است و در کناره ها به کلی ناواضح است زیرا اشعه آمده از هریک از نقاط جسم محدود نیست . بطوریکه شعاع های ویژه نقاط مختلف جسم از نقاط مختلف عدسی عبور نمی کند .
• اعوجاج : ابیراهی مربوط به اعوجاج یا واپیچش در مورد اجسام مربعی به وجود می آید طوریکه تصویر یک شی مربعی دیگر مربع نباشد زیرا بزرگنمایی جانبی در تمام جهات یکنواخت نیست ممکن است اضلاع به درون خمیده باشند که واپیچش بالشی ایجاد کنند یا اضلاع به بیرون خمیده شوند و تولید واپیچش بشکه ای کنند .

کنترل و بهینه سازی ابیراهی ها در دستگاه های نوری

به نوع شیشه عدسی که نوع محیط عدسی نیز تعبیر می شود ، می توان ( فاصله کانونی ) تک تک اجزا نوری در صورتیکه توان اجزاء مختلف عوض شوند یک سری از ابیراهی ها تصحیح می شوند که در رفع کوما آستیگماتیسم عامل مهم است . شکل عدسی ( میزان خمیدگی عدسی ) توان عدسی تغییر کند شعاع سطوح عوض می شود ، آنچه بر ابیراهی ها اثرگذار است شکل عدسی ، فاصله بین عدسی ها یا اجزاء نوری دستگاه که این فاصله بر ارتفاع پرتو و یا توان کل ذستگاه تاثیر دارد . ضخامت عدسی ها محل دریچه در مورد ابیراهی آستیگماتیسم واپیچش انحنای میدان رنگی عرضی و کوما این عامل اثرگذار است.


ابیراهی کما

دیدکلی :

کوما ابیراهی تکرنگ مرتبه سوم است که ی ابیراهی خارج از محور بوده نسبت به محور نوری نیمه متقارن است ، و به سرعت با تغییر دهانه r تغییر می کند . هرچند که می توان عدسی را برابر سایر ابیراهی ها از جمله ابیراهی کروی تصحیح کرد و همه پرتوها را درروی محور به نحو مطلوبی کانونی کرد ولی کیفیت تصاویر نقاط خارج از محور دارای وضوح مطلوبی نخواهد بود مگر اینکه عدسی را برای کما نیز تصحیح کرده باشند .

ریشه لغوی :

کما از ترکیب حروف اول Cometlike appearance به معنی ( صورت ظاهر ستاره دنباله دار مانند یک نقطه شیئی خارج از محور عدسی استخراج شده است .

ابیراهی کما از چه چیزی ناشی می شود ؟

این ابیراهی ناشی از پرتوهای موازی عمودی یا مماسی شکسته شده توسط عدسی است هر ناحیه دایره ای عدسی تصویر دایره ای که دایره کمایی نامیده می شود تشکیل می دهد پرتوهایی که در صفحه مماسی قرار دارند تصویری در بالای هر دایره کمایی و پرتوهایی که در صفحه کمانی ( صفحه افقی ) قرار دارند تصویری در زیر هر دایره ی کمایی تشکیل می دهند تصاویر مربوطه به پرتوهای منتسب به صفحات دیگر ، دایره کمایی را کامل می کنند . ترکیب تمام این دوایر کمایی که شعاع آنها با افزایش شعاع مناطق بزرگتر می شود شکلی شبیه یک ستاره دنباله دار می دهد و به تسمیه این ابیراهی نیز به همین علت است .

انواع ابیراهی کما :

• کما مثبت : بزرگنمایی برای اجزای مختلف عدسی فرق می کند . هرگاه بزرگنمایی برای پرتوهای خارجی عبوری از عدسی بزرگتر از بزرگنمایی پرتوهای عبوری از مرکز آن باشد می گویند کما مثبت است .
• کما منفی : هرگاه بزرگنمایی برای پرتوهای خارجی عبوری از عدسی کوچکتر از بزرگنمایی پرتوهای عبوری از مرکز آن باشد کما منفی خواهد بود .

چگونه می توان دستگاهی ساخت که فاقد ابیراهی کما باشد ؟

مشکل عدسی مقدار ابیراهی کما را تحت تاثیر قرار می دهد . همچنین سمتگیری یک عدسی روی بیراهی های آن تاثیر می گذارد . با ترکیب عدسی ها این امکان وجود دارد که چندین ابیراهی را همزمان با خمش عدسی ها به گونه ای که بیراهی های همگانی حاصل از ترکیب کوچکتر از مقادیر آنها برای عدسی های جداگانه باشد تصحیح کرد . روش دیگر جابجا کردن دریچه روزنه است موقعی که دریچه جابجا شد پرتو اصلی که به وسیله دریچه تعیین می شود به تقاطع پرتوهای حاشیه ای نزدیکتر می شود و لذا کما کاهش می یابد . اما اگر هیچ بیراهی کروی وجود نداشته باشد این جابجایی روی نمی دهد و کما برای هر دو موضع دریچه یکسان می ماند . علاوه بر تغییرات در انحنای سطوح عدسی ، تغییرات در ضخامت و یا فواصل تک تک اجزا و ضرایب شکست آنها می توان برای تعدیل ضرایب بیراهی مورد استفاده قرار داد.


آستیگماتیسم

دید کلی :

هرگاه ابیراهی کروی ، کما برای یک عدسی اصلاح شود ( حالت اپلانتیک ) ولی عدسی قادر نباشد که تصویر شی ای که از محور فاصله دارد را به طور واضح نمایان کند به عبارتی تصویر مبهم نمایان سازدگفته می شودکه عدسی دچار آستیگماتیسم شده است ، تصاویر مبهم حاصل از آن را تصاویر آستیگماتیکی می نامند . با افزایش فاصله خارج از محور جسم و افزایش دهانه سطح شکستی آستیگماتیسم افزایش می یابد .

آسیگماتیسم از چه چیزی ناشی می شود ؟

هنگامی که نور از یک نقطه خارج از محور به سطح عدسی برخورد می کند یک دسته پرتو مماس tt/ و یک دسته پرتو کمانی ss/ می کند چون این دو دسته پرتو عمود بر هم باعث کانونی شدن پرتوها در فواصل مختلف از عدسی می شوند دو تصویر که به ترتیب با T و S برابرصفحات مماس و کمانی نشان داده شده اند تصاویر خطی خواهند بود بین T و S برای نقاط مختلف جسم سطوح سهموی خواهد بود .

مقدار آستیگماتیسم :

جدایی بین دو سطح در امتداد هر پرتو اصلی از یک جسم نقطه ای معیاری از مقدار آسیگماتیسم را برای این جسم بدست می دهد که با مربع فاصله از محور نوری متناسب می باشد .

انواع آسیگماتیسم

• آستیگماتیسم مثبت : هرگاه سطح تصویر خطی T ناشی از پرتو مماسی در سمت چپ تصویر خطی ناشی از پرتو عمودی باشد آستیگماتیسم را مثبت می نامند .
• آستیگماتیسم منفی : هرگاه تصویر خطی T ناشی از پرتو مماس در سمت راست سطح تصویر خطی ناشی از پرتو عمودی بیافته آستیگماتیسم را منفی می نامند .

گونه می توان دستگاهی ساخت که فاقد آستیگماتیسم باشد ؟

آسیگماتیسم با فاصله کانونی متناسب است و با تغییر شکل بهبود بسیار اندکی می یابد . با آنکه یک عدسی دوتایی مماس مرکب از یک عدسی مثبت و یک عدسی منفی دارای آستیگماتیسم چشمگیری است ورود یک قطعه دیگر متشکل از یک بند یا یک عدسی می تواند آنرا بسیار کاهش دهد . با فاصله گذاری مناسب مابین هریک از عدسی های هر سیستم اپتیکی و یا با مکان یابی مناسب برای روزنه ( دیافراگم ) اگر به کار آید می توان انحنای سطوح تصویری آستیگماتیک را بطور محسوسی تغییر داد . بعد از اصلاح آستیگماتیسم دو سطح سهموی T و S روی هم می افتند که به این سطح پیتزوال گفته می شود .

فع آستیگماتیسم در چشم :

در برخی از سیستم های اپتیکی به انضمام چشم ، حتی پرتو های نزدیک به محور هم دچار آستیگماتیسم می شوند ، زیرا سطح عدسی کروی نیست و بنابراین دارای قدرتهای مختلف در جهات مختلف است وضعیت به گونه ای است که یک عدسی استوانه ای در تماس با یک عدسی کروی ساخته شده باشد . در مورد سیستم های رویتی یک متخصص چشم پزشکی آستیگماتیسم چشم را بوسیله عینکهایی که قدرت اضافی عدسی استوانه ای را با کاهش توان عدسی در آن جهت جبران می کند اصلاح می کند در سایر موارد آستیگماتیسم می تواند سودمند باشد و عمدا در سیستم طراحی می شوند تا نشانه ای برای یک موضع آشکار ساز نسبت به کانون تولید کند . سیستم هایی که دربرگیرنده قدرتهای استوانه ای هستندسیستم های آن آمورفیک (نابیریخت ) نامیده می شوند.


اثرات بیماری زایی مواد شیمیایی

دید کلی:

در صنایع شیمیایی نیز مانند سایر صنایع عوامل زیانبخش محیط کار اعم از شیمیایی ، فیزیکی ،بیولوژیک و سایکولوژیک ( آسیب های روانی ) مطرح است. از آنجایی که بسیاری از مواد شیمیایی مورد مصرف در صنایع شیمیایی دارای میل ترکیی هستند و نبز به علت اینکه میل ترکیبی با اثرات و فعالیت های بیولوژیک به طور موازی جریان می یابد ، باید چنین انتظار داشت که دیر یا زود در افراد مورد تماس مواد شیمیایی ، مخاطرات و یا بیماری های خاصی بروز نماید. مواد شیمیایی فعال ، آثار زیانبخش خود را بین چند دقیقه تا چند سال بروز خواهند داد.
اثرات تحریکی:
تماس بسیاری از اسیدها و قلیاهای آلی و کانی و املاح فلزی و بلاخره حلالها با پوست بدن باعث ایجاد تحریک آن شده ، سبب پیدایش قرمزی ، تورم وسوزش در مراحل پیشرفته حتی تاول و زخم و از بین رفتن نسوج زیر پوستی می گردد. در حالیکه محرکهای قوی چون اسید سولفوریک ، اسید نیتریک ،سود سوزآور ، گاز اکسید اتیلن و کلرور کلسیم ممکن است اثر خود را در عرض لحظه ها تا ساعت ها بروز دهند. تحریک کننده های ملایم تر از جمله حلالهایی مانند کتون ها و استن ویا الکل و صابون ها نیز ، آثار خود را بعد از روزهای تماس ، ظاهر می سازند.
در دستگاه تنفسی فوقانی اثر گازها و بخارات و ذرات مواد شیمیای محرک ، ایجاد سوزش و آبریزی از بینی نموده و در مراحل پیشرفته ، باعث زخم تیغه میانی بینی و بالاخره ، سوراخ شدن آن می گردند. این اثرات تحریکی در حلق و حنجره و مجاری تنفسی بزرگ و ریه ها نیز ظاهر شده و به صورت سوزش ، سرفه ، ایجاد خلط و تنگی نفس ظاهر خواهد نمود. به علت اثر تحریکی مواد محرک در چشمها ، قرمزی ، ریزش اشک و فرار از نور ظاهر می شود.
در دستگاه هاضمه ، اثر بخار اسیدها بر دندانها باعث از بین رفتن مینا و عاج و نهایتا فساد می شود.
اثرات حساسیتی یا آلرژیک:
اثرات آلرژیک بسیاری از مواد شیمیایی در پوست بدن شناخته شده است. در مخاط دستگاه تنفسی فوقانی و تحتانی نیز اثرات آلرژیک بسیار شناخته شده اند. آسم آلرژیک در اثر مواد شیمیایی کمیاب نیستند. در صنایع دارو سازی و پلاستیک ، آسم شغلی مدتهاست مورد توجه قرار گرفته است. در صنایع دارو سازی ، بیش از همه ، آنتی بیوتیکها ایجاد آسم می نمایند. در صناع پلاستیک سازی ، بعضی از مواد اضافی که به عنوان سخت کننده یا کاتالیست به کار رفته ، و به ندرت خود پلی مرها ، می توانند در دستگاه تنفسی بنمایند و این آثار هم در مراحل و هم در مراحل مصرف آنها ممکن است ، پدید آید. مواد به کار رفته در رنگها ، لاکها ، چسبها ، و . . . می توانند ایجاد ( برونکو اسپاسم ) نماید. این مواد سبب ایجاد نوعی آسم می شود. فرمالدئید در غلظت کم ، حساسیت دهنده و در غلظت بالا ، محرک است.
آنزیمهایی که به خصوص در پودر های شستشو به کار برده می شوند ، ایجاد حساسیت می کنند. از فلزات ، املاح پلاتین که به عنوان کاتالیزور در صنایع شیمیایی ، عکاسی و دارو سازی به کار می روند نیز آلرژی به وجود می آورند. ( سرسیین ) ( Sericin ) نیز که در صنایع ابریشم کاری و آرایشگاه ها مورد مصرف دارد نیز ممکن است چنین حالتی را به وجود آورد.
اثر خفه کنندگی یا جایگزینی با اکسیژن:
بعضی از گازها نظیر متان ، هلیم ، استیلن ، آرگون ، اتان ، اتیلن ، هیدروژن ، نئون ، پروپان ، پروپیلن به عنوان خفه کننده های ساده نامیده می شوند. به این معنی که این گازها در اصل سمی نیستند ، لیکن اگر نسبت آنها در هوای تنفسی به غلظت قابل توجهی برسد ، باعث کاهش میزان اکسیژن هوای تنفسی شده و در نتیجه ، ایجاد خفگی می نماید. حداقل اکسیژن در هوای تنفسی نباید از 18 درصد حجمی در فشار جو طبیعی کمتر باشد. ضمنا باید دانست که بسیاری از این گازها ، بدون بو بوده و خطر انفجار نیز در بر دارند و از این بابت باید مورد توجه باشند.
اثرات سرطان زایی:
سرطان به تنهایی بیش از عوامل دیگر موجب مرگ و میر بشر در جهان امروزی است. دوران نسبتا طولانی بیماری ، اشکال تشخیصی در مراحل اولیه و بالاخره درد که معمولا در مراحل آخر بیماری ظاهر می شود ، افکار مردم را آگاه جهان را به این بیماری معطوف داشته و نبودن درمان قطعی بر این آشفتگی فکری ، پیوسته افزوده است. اطمینانی که کارگران از ایمن بودن کار با مواد سرطان زا می خواهند انعکاسی از نگرانی و توجهی است که همه مردم نسبت به چگونگی این بیماری و علت بروز آن دارند. برای رفع این نگرانی ها در عرض 40 سال گذشته کوشش زیادی در دو جهت زیر صورت گرفته ات:

1. هرچه بیشتر کیفیت و چگونگی بیماری زایی آن مشخص گردد. تلاشهای زیادی شده است تا سرطان از لحاظ بیوشیمی تعبیر و تفسیر شود.
2. عوامل بوجود آورنده سرطان شناخته شود. اثرات آنزیمها در ایجاد این بیماری مطالعه شده است ، ولی نتیجه مثبتی به دست نیامده است. این آنزیمها در نسوج سرطانی و سالم هر دو وجود دارند و اگر چه میزان آنها ممکن است متغیر باشد ، ولی تغییرات آنزیمی قابل توجهی از یک نوع تمور به نوع دیگر موجود است. به طوری که حقیقتا نمی توان یک آنزیم مخصوص و یا گروهی از آنزیمها را برای تغییر نسوج سرطانی و سالم مورد سنجش و آزمایش قرار داد. متخصصین علم ژنتیک از تغییرات کروموزونی صحبت کرده اند. اما این تغییرات نیز در نوعمشخصی از تومور سرطانی در افراد مختلف و در حیوانات یکسان بوده است. کشف بافت سرطانی نتایج امیدوار کننده ای به با آورده و تا حدودی به شناخت چگونگی این بیماری کمک کرده است.

مباحث مرتبط با عنوان:
صنایع شیمیایی
صنایع پتروشیمی
صنعت نفت


آشکارسازی ذرات

آشکارسازی ذرات (Particales detector)

دید کلی

آشکارسازی ذرات عبارتست از فرآیندی که در آن جرم ، انرژی ، بار ، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش‌های هسته‌ای بوجود می‌آید، تعیین می‌شود. این فرآیند متشکل از یک دستگاه آشکارساز است. که بسته به نوع ذره تابشی و آشکارسازی خصیصه‌ای از ذره ، نوع دستگاه فرق می‌کند. سهم عمده در آشکارسازی ذره توسط ماده‌ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکارساز انجام می‌شود که عبارت است از برهم‌کنش ذره باردار حامل انرژی مداری ماده آشکارسازی که این برهم کنش به یک تپ الکتریکی توسط مدارهای الکترونیکی آشکارساز تبدیل می‌شود.

ذرات تابشی

واپاشیهای هسته‌ای یک فرآیند خودبخودی است. یعنی سیستم از حالتی به حالتی دیگر بطور خودبخودی تغییر می‌کند. پایستگی انرژی ایجاب می‌کند که انرژی حالت نهایی پایین‌تر از حالت اولیه باشد این اختلاف انرژی بطریقی به خارج سیستم فرستاده می‌شود. در تمام این موارد ، این امر با گسیل ذرات حامل انرژی بدست می‌آید. که این ذرات یک یا ترکیبی از گسیل الکترومغناطیسی ، گسیل بتا و گسیل نوکلئون است. که کلا می‌توان ذرات تابشی را به دو بخش ذرات تابشی باردار حامل انرژی و ذرات بی‌بار حامل انرژی تقسیم‌بندی کرد.

ذرات تابشی باردار حامل انرژی

بار الکتریکی ذرات باردار حامل انرژی سهم همی در آشکارسازی ذره دارد وقتی ذره تابشی از کنار اتمها عبور می‌کند. به علت باردار بودن نیروی الکتریکی بر الکترونهای مداری وارد می‌کند. در این برهمکنش انرژی تبادل می‌شود که باعث کند شدن حرکت ذره تابشی و کنده شدن الکترون از مدارشان می‌شود. این الکترونهای جدا شده از مدارشان اساس بسیاری از روشهای آشکارسازی ذرات تابشی و اندازه‌گیری جرم ، بار ، انرژی و ... آنها است.

روش‌های کلی آشکار کردن ذرات باردار حامل انرژی

سه روش اساسی برای آشکار کردن ذرات باردار تابشی با استفاده از یونش وجود دارد.

• یونش را می‌توان قابل رویت کرد بطوری که رد ذرات را بتوان دید و یا عکس‌برداری کرد.
• وقتی که زوج الکترون - یون دوباره ترکیب می‌شوند نور گسیل شده را با یک دستگاه حساس به نور می‌توان آشکارسازی کرد.
• با استفاده از یک میدان الکتریکی می‌توان الکترونها و یونها را جمع‌آوری کرد و از این طریق یک علامت الکتریکی تولید کرد.

ذرات تابشی بی‌بار حامل انرژی

در آشکارسازی ذرات باردار حامل انرژی ، بار ذره عامل مهمی در آشکارسازی ذره بود ولی نوترونها و فوتونها (در ناحیه پرتوها x و گاما) فاقد بار هستند. لذا روش‌هایی که برای آشکارسازی آنها بکاررفته کمتر از ذرات باردار است احتمال برهم‌کنش نوترونها یا پرتوهای ایکس و گاما با اتم یا هسته آن به صورت سطح مقطع کل بیان می‌شود.

• فوتونها (در ناحیه پرتوها ایکس و گاما)

پرتوهای ایکس و گاما با الکترونهای مداری ماده از طریق سه برهم‌کنش شناخته شده یعنی اثر فتوالکتریک ، پراکندگی کامپتون و تولید زوج الکترون - پوزیترون برهم‌کنش می‌کنند. برای پرتوهای ایکس و گاما سطح مقطع کل با مجموع سطح مقطع‌های سه برهم‌کنش اساسی یادشده در بالا برابر است.

• نوترونها

نوترونها می‌توانند پراکنده شوند و یا واکنشهای هسته‌ای ایجاد کنند که بسیاری از این واکنشها منجر به گسیل ذرات باردار حامل انرژی می‌شود، تمام روشهای آشکارسازی نوترونها در نهایت به آشکارسازی ذرات باردار تمام می‌شود که بعد از تابش نوترون به یک ماده خاص ذره باردار تابش می‌شود. برای نوترون سطح مقطع کل با مجموع سطح مقطع‌های واکنش و پراکندگی برابر می‌شود.

اصول کار دستگاههای آشکارساز

اصول کار اغلب دستگاههای آشکارسازی مشابه است. تابش وارد آشکارساز می‌شود با اتمهای ماده آشکارساز برهم‌کنش می‌کند و ذره ورودی بخشی از انرژی خود را صرف جداسازی الکترونهای کم‌انرژی ماده آشکارساز از مدارهای اتمی خود می‌کند. این الکترونها و یونش ایجاد شده جمع‌آوری می‌شود و توسط یک مدار الکترونیکی برای تحلیل به صورت یک تپ ولتاژ یا جریان در می‌آید.

خصوصیات مواد آشکارساز بکاررفته در آشکارسازها

ماده مناسب برای آشکارسازی هر ذره بستگی به نوع ذره تابشی دراد. برای تعیین انرژی تابشی بایستی تعداد الکترونهای آزاد شده از ماده زیاد باشد و برای تعیین زمان گسیل تابش باید ماده‌ای را انتخاب کنیم که در آن الکترونها به سرعت تبدیل به تپ شوند و برای تعیین نوع ذره باید ماده‌ای انتخاب شود که جرم و بار ذره اثر مشخصی بر روی ماده داشته باشد. و اگر بخواهیم مسیر ذره تابشی را دنبال کنیم باید ماده آشکار ساز نسبت به محل ورود ذره تابشی حساس باشد.

انواع آشکارسازها

• اتاقک ابر : متشکل از محفظه‌ای از هوا و بخار آب بحالت اشباع است. در اطراف یونهای تشکیل شده از تابش ذرات باردار حامل انرژی قطره‌های آب تشکیل می‌شود که با نوردهی مناسب می‌توان مسیر حرکت ذره را دید یا عکس‌بردای کرد.
• اتاقک حباب : متشکل از محفظه‌ای از مایع فوق گرم است. در اتاقک حباب وقتی به طرز ناگهانی از فشار کاسته می‌شود. مایع شروع به جوشیدن می‌کند. حبابها بر روی یونهایی که در مسیر ذرات باردار تابشی پرانرژی قرار دارند تشکیل می‌شوند که می‌توان آنها را رویت کرد یا عکس‌برداری کرد.
• امولسیون عکاسی : در مسیر ذرات تابشی باردار حامل انرژی دانه‌های هالوژنه نقره تشکیل می‌شود که می‌توان آن را پس از ظهور فیلم عکاسی رویت کرد.
• اتاقک جرقه : متشکل از دو صفحه یا دو سیم موازی است که ولتاژ قوی میان هر جفت از صفحه‌ها برقرار است در مواقعی که جرقه‌های قوی بین دو صفر زده می‌شود که به احتمال قوی جرقه‌ها در همان مسیر حرکت ذره باردار حامل انرژی است که در گاز مربوطه یونش ایجاد کرده است که می‌توان آن را دید یا عکس برداری کرد.
• آشکار ساز سوسوزن (سینتیلاسیون) : در یک بلور جسم جامد برهم‌کنش ذره باردار پرانرژی با الکترونها مداری باعث کنده شدن آنها می‌شود. الکترون کنده شده وقتی در تهیجا (مدار الکترونی فاقد الکترون) می‌افتد نور گسیل می‌کند. اگر بلور به این نور شفاف باشد عبور ذره باردار حامل انرژی با سینتیلاسیون یا سوسوزن نور گسیل شده از بلور علامت داده می‌شود که این علامت نوری توسط اثر فتوالکتریک به یک تپ الکتریکی تبدیل می‌شود.
• آشکارساز گازی : در آشکارساز گازی ذره باردار حامل انرژی در گاز پرشده میان دو الکترود فلزی تولید زوج الکترون-یون می‌کند. میدان الکتریکی از برقراری ولتاژ حاصل شده که میدان الکتریکی باعث شتاب الکترونها و یون‌ها به ترتیب به طرف الکترود مثبت و منفی می‌شود. چون در مسیر حرکت با اتمهای دیگر برخورد می‌کنند. حرکت آنها حرکت سوتی است.
• آشکارسازهای حالت جامد یا نیمرسانا :

این نوع آشکارسازها از یک پیوند P-n میان سیلیسیم با ژرمنیم نوع P و نوع n تشکیل یافته است. وقتی ولتاژی در خلاف جهت رسانش دیود اعمال می شود ناحیه‌ای تهی از حاملهای بار در پیوندگاه بوجود می‌آید. هنگامی که ذره باردار حامل انرژی در طول ناحیه تهی حرکت می‌کند. در نتیجه برهم‌کنش آن با الکترودهای داخل بلور مسیر با زوجهای الکترون-حفره معین می‌شود. الکترونها و حفره‌ها جمع می‌شوند و تپی الکتریکی در شمارشگر بوجود می‌آید.

• طیف‌سنجهای مغناطیسی : در طیف‌سنجهای مغناطیسی از میدان مغناطیسی یکنواخت استفاده می‌کنند. اگر از یک منبع چند تابش مختلف داشته باشیم وقتی ذرات باردار حامل انرژی تابشی وارد میدان مغناطیسی یکنواخت می‌شوند مسیرهای دایره‌ای متفاوت می‌گیرند. از برخورد این مسیرهای دایره‌ای متفاوت با وسیله ثابتی مثلا فیلم عکاسی به تعداد ذرات باردار تابشی تصویر تشکیل می‌شود.
• شمارشگر تلسکوپی : متشکل از دو یا چند شمارشکرهای اولیه نازک هستند بطوریکه ذره نسبتی از انرژی خود را به آنها می‌دهد. ولی در آخرین شمارشگر به طور کامل انرژی ذره جذب می‌شود. این شمارشگر بیشتر برای زمان‌سنجی استفاده می‌شوند.
• شمارشگر تناسبی چند سیمی : به عنوان آشکارسازی که نسبت به حمل برهم‌کنش ذره حساس است استفاده می‌شود.
• قطب‌سنجها : اغلب برای اندازه گیری قطبیدگی تابش استفاده می‌شود.