سخن در بند توست تا بر زبانش نرانى و چون گفتى‏اش تو در بند آنى ، پس زبانت را چنان نگهدار که درمت را و دینار . چه بسا سخنى که نعمتى را ربود و نقمتى را جلب نمود . [نهج البلاغه]

وبلاگ تخصصی فیزیک

درباره

وضعیت من در یاهـو

مهدی

صفحه‌های دیگر

لینک‌های روزانه

پشتیبانی پارسی بلاگ

اخبار پارسی بلاگ

لینک‌های روزانه

آنالیز خاک ، پایان نامه و پروژه [48]
تجربه های مدیریت راهنمایی فاطمیه [380]
تعمیر و فروش انواع گوشی موبایل در سراسر کشور [421]
[آرشیو(3)]

پیوندها

بوی سیب - به روز رسانی : 1:37 ص 96/1/8
عنوان آخرین نوشته : خطاطی

برادران شهید هاشمی - به روز رسانی : 2:47 ص 95/1/16
عنوان آخرین نوشته : وصال عاشقانه

ولایت علیه السلام - به روز رسانی : 3:12 ع 90/9/13
عنوان آخرین نوشته : این بار.. یه جور دیگس..

آخرت غم - به روز رسانی : 5:58 ع 87/9/13
عنوان آخرین نوشته : عشـــــــــق بـــــی پــایــان

وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک

لیست یادداشت‌ها

سایت برای خرید
فضانوردان در کام آتش
جایگاه ما در کهکشان
پرتوهای رنگی به نانوذرات شکل میدهند
نانو سرامیک
نانو الماس چیست؟
آشنایی با فیوز ها و حفاظت از مدارهای الکتریکی
[عناوین آرشیوشده]

آرشیو یادداشت‌ها

نانو تکنولوژی
هسته ای
کوانتوم
الکترو مغناطیس
هوا شناسی و اختر فیزیک
اپتیک
حالت جامد
سرگرمی های فیزیک
فیزیک نوین
ترمو دینامیک
فلسفه و متافیزیک

آهنگ وبلاگ

دنیای شگفت انگیز ذرات

احتمالا از دبیرستان به یاد دارید که مواد اطراف ما از الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده اند. در نگاه اول این حرف درست است : اتمهایی که مواد اطراف ما را تشکیل داده اند ، نه فقط روی زمین ؛ بلکه در دیگر نقاط عالم از یک هسته تشکیل شده اند که تعداد مشخصی الکترون در مناطق بخصوصی حول آن می چرخند. در هسته نیز تعداد مشخصی پروتون و نوترون وجود دارد و تفاوت عناصر مختلف در تعداد پروتون های موجود در هسته است ؛ اما فهمیدن این موضوع خیلی طول کشید. اولین ذره اتمی در سال 1895 کشف شد ، زمانی که لامپهای کاتدی موضوع روز بودند. در آن زمان تابش کاتدی با بار الکتریکی منفی شناسایی شد که بعدها مشخص شد خاصیت ذره ای دارد و به همین دلیل ، این ذره را الکترون نامیدند. در سال 1896 ، تابش X و مواد رادیو اکتیو شناسایی شدند. در سال 1899 ، ذرات آلفا شناسایی شدند و بعدها مشخص شد این ذرات ، درواقع اتمهای هلیوم هستند که الکترون های خود را از دست داده اند. به عبارت دیگر، ذرات آلفا هسته اتم هلیوم هستند که از 2پروتون و 2نوترون تشکیل شده است .

اما در سال 1911 ، مدل اتمی نیلز بوهر ارائه شد که براساس آن هسته ای سنگین با بار مثبت در مرکز اتم قرار داشت و الکترون های سبک در مدارهای شخصی حول آن می چرخیدند. این مدل بسیاری از خواص اتمها را توجیه می کند. در همین سال ، آزمایش دیگری با استفاده از قطرات ریز روغن صورت گرفت و رابرت میلیکان توانست بار الکترون را اندازه گیری کند. در سال 1932 ، آخرین ذره اتم یعنی نوترون به طور مستقل کشف شد و بدین سان ، دانش دبیرستانی ما در مورد اجزای تشکیل دهنده ماده شکل گرفت . اما این آغاز ماجرا بود. در سال 1928 ، دانشمندی انگلیسی به نام پل دیراک ، با تلفیق نظریه نسبیت خاص اینشتین و معادلات مکانیک کوانتوم ، معادله جدیدی به دست آورد که به معادله دیراک مشهور شد. این معادله وجود ذره ای مشابه الکترون را پیش بینی می کرد که فقط بار الکتریکی مخالف الکترون داشت (یعنی بار الکتریکی مثبت). نام این ذره خیالی را پوزیترون نهادند؛ ولی هنگامی که در سال 1932 وجود این ذره طی یک آزمایش به اثبات رسید، مسیر دنیای علم تغییر کرد. پل دیراک هم مانند دیگر دانشمندانی که اکتشافات مذکور را به عمل آوردند، مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد.

پوزیترون ، نخستین پادماده ای بود که کشف شد و درک ما را نسبت به جهان متحول کرد. اگر ذره ای با پادذره اش برخورد کند، هر دو نابود می شوند و انرژی آزاد می کنند. مقدار انرژی آزاد شده و جرم ذره و پادذره با دقت تمام از رابطه E=mc2 می آیند. تاکنون ذره ای کشف نشده که فاقد پادذره باشد. در سال 1937 ، اولین ذره جدید کشف شد. میون ، ذره ای مشابه الکترون ولی با جرم بیشتر و بالطبع ناپایدارتر از آن . در سال های بعد نیز ذرات بیشتری کشف شدند، مانند فرون های پای ، با ریون لامبدا ، فرون K ، نوترینوها و انبوهی دیگر از ذرات . تعداد ذرات بسیار بسیار زیاد شده بود و همه در تلاش بودند نظریه ای ارائه کنند تا این جمعیت زیاد را منظم کند . در سال 1963 ، هوری گلمان نظریه ای ارائه کرد مبنی بر آن که ذراتی مانند پروتون و نوترون ، از ذرات کوچکتری تشکیل شده اند که بارشان مضربی از ثلث بار الکترون است . این نظریه بسیار عجیب بود ولی به مرور زمان کارایی خود را نشان داد ، تا جایی که موفقیت های آن جایزه نوبل را برای گلمان به ارمغان آورد .

امروزه مدل استاندارد ذرات ، انواع مختلف ذرات بنیادی و واکنش های آن را بخوبی تفسیر می کند. طبق این مدل ، مواد اطراف ما از 2گروه اصلی تشکیل شده اند: لپتون ها و هادرون ها. در حال حاضر 6لپتون شناخته شده است که به همراه پاد ذرات آنها 12عدد می شود! 6 لپتون عبارتند از : الکترون ، میون ، تاو، نوترینوی الکترون ، نوترینوی میون و نوترینوی تاو. به نظر می رسد لپتون ها از چیز دیگری تشکیل نشده باشند. اما هادرون ها، انواع ذراتی هستند که از کوارک ها تشکیل شده اند. طبق مدل استاندارد، 6کوارک داریم که همراه با پادکوارک ها ، 12ذره بنیادی دیگر را تشکیل می دهند. این کوارک ها به ترتیب اکتشاف عبارتند از: بالا (up) ، پایین (down) ، شگفت (Strange) ، افسون (charm) ، ته (bottom) و سر (top) شاید از خودتان بپرسید این همه ذره چه کمکی به ما می کند. واقعیت ماجرا آن است که زمانی تمام این ذرات وجود داشته اند. در یک هزار میلیاردیم ثانیه پس از مهبانگ ، دما به قدری زیاد بود که کوارک ها آزادانه در حرکت بودند. یک میلیونیم ثانیه پس از مهبانگ ، هادرون ها و لپتون ها شکل گرفتند و به همین ترتیب ماجرا ادامه یافت . دانشمندان توانسته اند شتاب دهنده هایی بسازند که تا یک میلیاردیم ثانیه پس از مهبانگ را شبیه سازی کند و ما را با خصوصیات عالم در آن زمان آشنا سازد. دانشمندان در تلاشند با ساخت شتاب دهنده های بزرگتر مانند LHC در سرن به مهبانگ نزدیکتر شوند و درکشان را از عالم پیرامون افزایش دهند.

کلمات کلیدی: هسته ای

نوشته شده توسط مهدی 85/10/10:: 1:5 صبح | () نظر

تصویر برداری تشدید مغناطیسی(MRI)

در تیر ماه ١٣٥٦، اتفاقی روی داد که برای همیشه پزشکی نوین را متحول کرد. بجز در انجمن تحقیقات پزشکی، این واقعه در آغاز تنها یک موج کوچک در جهان بیرون بوجود آورد؛ و آن چیزی نبود بجز نخستین آزمایش MRI بر روی بشر.
در آن آزمایش، در حدود ٥ ساعت زمان جهت ایجاد تنها یک تصویر لازم بود. از منظر استانداردهای امروزی، تصویر اولیه تقریبا زشت بود. دکتر ریموند دامادین، یک دانشمند فیزیک دان، به همراه همکارانش دکتر لاری مینکف و دکتر مایکل گلداسمیت، تلاش خستگی ناپذیری در ٧ سال متمادی برای رسیدن به این نقطه، انجام دادند. آنان نخستین ماشین خود را برای رد گفته های کسانی که آن کار را انجام نشدنی می‌دانستند، شکست ناپذیر نام دادند.

این ماشین اکنون در مؤسسه اسمیت سونیان قرار دارد. تا حدود ١٣٦١، MRI هایی با پویشگر کاملا دستی در سراسر ایالات متحده وجود داشت. امروزه هزاران عدد از MRI‌ ها در چند ثانیه کاری که به ساعتها زمان نیاز داشت انجام می دهند.
MRI یک فن آوری بسیار پیچیده که توسط بسیاری قابل درک نیست، می باشد. در زیر، به توصیف مختصری از آن می پردازیم.

اساس کار
اگر شما یک دستگاه MRI را دیده باشید، دانسته اید که طرح اصلی آن به صورت یک استوانه بزرگ می باشد. یک استوانه عادی MRI ، به رغم آنکه مدلهای جدید به سرعت در حال کوچکتر شدن می باشند، در حدود ٣ متر طول،‌ ٢ متر عرض و ٢ متر ارتفاع دارد. یک حفره افقی سرتاسری در داخل آهنربا وجود دارد. این حفره، تونل آهنربا نام دارد. بیمار که به پشت خوابیده است، توسط یک تخت مخصوص به داخل تونل کشیده می شود. اینکه بیمار تا چه مقدار باید به داخل تونل کشیده شود، بدون توجه به این که از سر یا از پا وارد آن می شود، توسط نوعی تست مشخص می شود. پویشگر های MRI‌ در ابعاد و اشکال گوناگونی یافت می شوند و مدلهای جدیدتر آنها، دارای چندین درجه آزادی در اطراف می باشند؛ که البته طرح اصلی آنها مشابه است. پویش زمانی می تواند آغاز شود که قسمتی از بدن که باید مورد تصویر برداری قرار گیرد، دقیقا هم‌مرکز با میدان مغناطیسی قرار گیرد.

در هنگام اعمال تپ هایی از انرژی امواج رادیویی، پویشگر MRI توانایی تفکیک یک نقطه بسیار ریز در بدن بیمار را دارد و در حقیقت این سؤال اساسی را از بافت مورد نظر می پرسد : ?شما از کدام نوع بافت هستید؟?. این نقطه ممکن است مکعبی به اضلاع نیم میلی متر باشد. سیتم MRI نقطه به نقطه بدن بیمار را پویش می کند و یک نقشه ٢ یا ٣ بعدی از انواع بافت ها را بوجود می آورد و تمام این داده ها را در یک تصویر ٢ بعدی یا مدل ٣ بعدی جمع آوری می نماید.

MRI می تواند یک تصویر مایل از داخل بدن بردارد. میزان دقت تصویر برداشته شده بطور خارق العاده ای با دیگر روشهای تصویر برداری رقابت می نماید. MRI روشی مرسوم در تشخیص جراحات و حالات مختلف، به دلیل توانایی باورنکردنی تطابق ویژگیهای تصویر با مجهولات مورد نظر پزشک می باشد. با تغییر در مؤلفه های تصویر برداری، سیستم MRI می توان بافت های بدن را به فرم دیگری نشان داد که در تشخیص اینکه بافت مورد نظر سالم یا معیوب است، نقش مثبت بسزایی دارد- ما می دانیم که اگر روش A را انجام دهیم، بافت عادی به صورت B ظاهر می شود؛ و اگر به این صورت ظاهر نشد، ممکن است ناهنجاری وجود داشته باشد- . سیستم های MRI همچنین قادر به تصویر برداری زنده از جریان خون گذرنده از داخل هر قسمت بدن می باشند که این امر به ما اجازه می دهد بررسی هایی از سیستم سرخرگی بدن بدون مزاحمت بافتهای مجاور در تصویر برداشته شده، انجام دهیم. در بسیاری موارد، سیستم MRI می تواند بدون تزریق ماده معرف کنتراست که در رادیولوژی سیستم گردش خون مورد نیاز است، تصویر برداری فوق را انجام دهد.

در این تصویر، می توانید قطعات خرد شده مچ دستی که در سقوط از ارتفاع شکسته را ببینید.

شدت میدان مغناطیسی
برای اینکه بفهمیم MRI چگونه کار می کند، اجازه دهید از واژه مغناطیسی در ?تصویر برداری تشدید مغناطیسی? آغاز نماییم. بزرگترین و مهمترین بخش در در سیستم MRI آهنربا می باشد. قدرت آهنربا در یک سیستم MRI با واحد تسلا اندازه گیری می شود. واحد دیگر معمول اندازه گیری قدرت آهنربا گاوس (١ تسلا برابر ١٠٠٠٠ گاوس می باشد.) است. آهنرباهایی که امروزه در MRI استفاده می شود، در محدوده ٥/٠ تا ٠/٢ تسلا (٥٠٠٠ تا ٢٠٠٠٠ گاوس) قدرت دارند. شدتهای بزرگتر از ٠/٢ تسلا در تصویر برداری پزشکی کاربرد ندارند؛ در حالی که آهنربا های بسیار قدرتمند تر ? تا حدود ٦٠ تسلا- در مصارف تحقیقاتی به کار می روند. در مقایسه با میدان مغناطیسی ٥/٠ گاوسی زمین می توانید ببینید این آهنرباها چقدر قوی هستند.

اعداد فوق، می توانند تصوری از قدرت مغناطیسی فوق العادة آهنربای MRI بدست دهند، ولی ذکر چند نمونه روزمره مفید است. در صورت عدم مراعات احتیاطات سختگیرانه، اتاق MRI ‌می‌تواند مکانی بسیار خطرناک باشد. اشیاء فلزی در صورت ورود به داخل اتاق تصویر برداری ، می توانند پرتابه های خطرناکی باشند. به عنوان مثال، گیره کاغذ، خودکار، کلید، قیچی، هموستات، گوشی طبی و اشیای مشابهی که می توانند بی خبر از درون جیب یا از بدن جدا شده وبا سرعت بسیار زیادی به سوی مدخل آهنربا پرواز کنند که می توانند تهدیدی برای اشخاص داخل اتاق باشند. کارتهای اعتباری، کارتهای بانکی و هر جسم دارای کد رمز مغناطیسی توسط بیشتر سیستم های MRI پاک می شوند.

نیروی مغناطیسی که بر یک جسم وارد می شود، با نزدیک شدن به آهنربا به طور نمایی افزایش می یابد. تصور کنید که در
فاصله ٦/٤ متری یک آهنربا، به همراه یک آچار لوله باز کن در دست ایستاده اید. در این حالت شما یک کشش ناچیز احساس می کنید. اگر دو قدم به آهنربا نزدیک تر شوید، کشش خیلی قوی تر می شود. اگر در یک متری آهنربا قرار گیرید، آچار لوله باز کن از دستتان قاپیده می شود. هرچه جرم جسم بیشتر باشد، خطرناک تر است و نیروی مغناطیسی وارد بر آن قوی تر است. سطل فلزی زمین شویی، جارو برقی، IV pole ، کپسول اکسیژن، برانکار حمل بیمار، نشانگر قلب و اجسام بیشمار دیگری به داخل میدان مغناطیسی دستگاه MRI کشیده می شوند. بزرگترین جسمی که من دیده ام که به داخل آهنربا کشیده شده است، یک چرخ دستی پر از بار بوده است (تصویر پایین را ببینید). اشیای کوچکتر را می توان با دست از آهنربا جدا نمود؛ در حالی که اشیای بزرگتر را یا باید با جراثقال و یا حتی با قطع میدان مغناطیسی جدا کرد.

در این تصویر ،‌ یک چرخ دستی پر از بار که به داخل تونل یک سیستم ‌MRI مکیده شده است را می بینید.

نکات ایمنی
قبل از اینکه به بیمار یا متصدی دستگاه اجازه ورود به اتاق تصویر برداری داده شود، یک بازرسی کامل برای یافتن اشیای فلزی به عمل می‌آید. از این پس، ما تنها از واژه شئ خارجی برای اشاره به این نوع ابزار استفاده خواهیم کرد. ولی با این همه، بسیاری از بیماران دارای ایمپلنت هایی در بدن خود هستند که قرار گیری در معرض میدان مغناطیسی را برای آنان خطرناک می سازد. قطعات فلزی داخل چشم، به علت احتمال جابجایی آنها در اثر میدان، ممکن است موجب صدمه یا کوری چشم شوند زیرا بافت چشم، دور این قطعات فلزی بافت همبند پیوندی بوجود نمی آورد ? برعکس قسمتهای دیگر بدن ? و بنابراین قطعه ای که ٢٥ سال قبل در چشم قرار داده شده است، به اندازه روز اول قابلیت تحرک دارد و در نتیجه خطرساز است. کسانی که دارای دستگاه تنظیم ضربان قلب هستند نیز به علت احتمال خرابی دستگاه در اثر اعمال میدان مغناطیسی، نمی توانند مورد تصویر برداری قرار گیرند. کلیپ های اتساع شریان مغز به دلیل امکان حرکت آنها در اثر میدان و پاره شدن رگهایی که در داخل آنها قرار گرفته اند، خطرناک می باشند. برخی ایملپنت های دندانی هم خواص مغناطیسی دارند. ایمپلنت های ارتوپدی حتی با اینکه ممکن است فرومغناطیس باشند، به علت اینکه کاملا در درون استخوان محکم شده اند، خطر کمتری دارند. حتی استاپل های فلزی داخل بسیاری قسمتهای بدن، همین که چند هفته از نصب آنها گذشته باشد ( معمولا شش هفته ) به دلیل فراگرفتن بافت همبند کافی در اطراف آنها و محکم شدن آنها در جای خود، مشکلی ندارند. هر بار با یک بیمار با یک ایمپلنت یا جسم فلزی در بدن، مواجه می شویم، باید بررسی کاملی برای اطمینان از بی خطر بودن تصویر برداری بر روی او انجام دهیم. برخی از بیماران برگشت داده می شوند زیرا ریسک ، بیش از حد مجاز است. در این موارد، عموما روش جایگزینی برای تصویر برداری آنها به جای این روش به کمک گرفته می شود.

این تصویر مقایسه ای بین مغز یک جوان(چپ)، مغز یک ورزشکار ٨٠ ساله(وسط) و فرد دیگری مبتلا به آلزایمر در همین سنین (راست) با مقیاس های یکسان، به عمل می آورد.

خطر شناخته شدة زیستی در اثر قرارگیری در معرض میدان مغناطیسی مورد استفاده در تصویر برداری های امروزی وجود ندارد. بسیاری ترجیح می دهند زنان باردار را تصویر برداری نکنند. این بدان علت است که تحقیقات زیادی در تأثیر های زیست شناختی بر روی جنین در حال رشد به عمل نیامده است. دوره سه ماهه اول بارداری به دلیل زمان تقسیم و تولید سلولی بسیار سریع، بحرانی ترین دوره بارداری می باشد. تصمیم گیری در مورد تصویر برداری از بیمار باردار، به مشاوره رو در روی متصدی MRI و پزشک متخصص زایمان بستگی دارد. منفعت انجام تصویر برداری باید بر مضرات هر چند کوچک آن بر روی جنین و مادر برتری داشته باشد. همچنین کارکنان بخش MRI در صورت بارداری می توانند با خودداری از ورود به اتاق اصلی MRI در طول دوران بارداری سر کار خود حاضر شوند.

آهنربا
سه نوع عمده آهنربا در سیستم های MRI به کار می روند.
? آهنربا های مقاومتی که از چندین دور پیچش سیم در پیرامون یک استوانه توپر یا توخالی تشکیل شده اند که جریان الکتریکی از درون آنها می گذرد و تولید میدان مغناطیسی می نماید. اگر جریان الکتریکی قطع شود ، میدان مغناطیسی از بین می رود. ساخت این آهنرباها کم هزینه تر از نوع ابررسانای آن است(پایین را ببینید) اما مصرف انرژی بالایی (در حدود ٥٠ کیلووات) به دلیل مقاومت ذاتی سیم ها دارد. همچنین ساخت این آهنرباها در مقیاس بیش از ٣/٠ تسلا به صرفه نمی باشد.

این تصویر رشد توموری را در مغز یک زن، از یک مقطع جانبی نشان می دهد.

? آهنرباهای دائمی همانگونه که از نام آن بر می آید، دارای میدان مغناطیسی بیشینه دائمی است و برقراری میدان در آن هزینه ای در بر ندارد. مشکل عمده این آهنربا ها سنگینی بیش از حد آنها است: چندین ده تن در آهنربای با قدرت ٤/٠ تسلا. ساخت آهنرباهای با قدرت و سنگینی بیشتر مشکل تر است. آهنربا های دائمی در حال کوچکتر شدن هستند، ولی هنوز در محدوده میدان های ضعیف باقی مانده اند.

? آهنربا های ابررسانا که بیشترین مورد استفاده را دارند، مانند آهنرباهای مقاومتی از طریق عبور جریان الکتریکی از داخل سیم های پیچیده شده به دور استوانه تولید میدان مغناطیسی مینمایند. تفاوت عمده این آهنربا ها با آهنرباهای مقاومتی، قرار گیری آنها در حمامی از هلیم مایع در ١/٢٦٩ درجه زیر صفر است. بله، زمانی که شما در دستگاه MRI قرار دارید، در محاصره ماده ای به این سردی قرار دارید! البته جای نگرانی نیست؛ هلیم با روشی مشابه فلاسک خلأ، به خوبی عایق بندی شده است. این سرمای تقریبا غیر قابل تصور، سبب از بین رفتن مقاومت سیم می شود که این به نوبه خود باعث کاهش قابل ملاحظه برق مصرفی و صرفه اقتصادی بیشتر سیستم می شود. سیستم های ابررسانا هنوز هم بسیار گران قیمت هستند ، ولی می توانند به راحتی میدان هایی با شدت ٥/٠ تا ٠/٢ تسلا جهت تصویر برداری با کیفیت بالا را فراهم نمایند.

دیگر آهنرباها
آهنرباها سیستم های MRI را سنگین می کنند، اما با هر مدل تازه، در حال سبکتر شدن می باشند. به عنوان مثال، از هشت سال قبل به این طرف، برخی دستگاه های ٧/٧ تنی، در مدلهای جدید ٤/٤ تنی ساخته می شوند که طول آهنربا در آنها ٢/١ متر کوتاه تر شده و به ٨/١ متر رسیده است. این مسأله از نظر روانی برای بیمارانی که ظاهر دستگاه برای آنان ترسناک است، مفید می باشد.

این تصویر MRI برخی از اندامهای داخلی بالاتنه را نشان می دهد.

یک میدان یکنواخت یا همسانگرد با قدرت و ثبات باورنکردنی برای تصویر برداری با کیفیت بالا ضروری است. آهنرباهایی که در بالا به توصیف آنها پرداخته شد،‌ تولید چنین میدان مغناطیسی را بر عهده دارند. نوع دیگری از آهنربا که در سیستم MRI یافت می شود، آهنربای گرادیان نام دارد. سه آهنربای گرادیان در دستگاه MRI با قدرتی بسیار بسیار کمتر از آهنربای میدان اصلی وجود دارند که شدتی در حدود ١٨٠ تا ٢٧٠ گاوس (١٨ تا ٢٧ میلی تسلا) تولید می کنند. کار این آهنرباهای گرادیان در ادامه خواهد آمد.
میدان مغناطیسی اصلی ، بیمار را در یک میدان یکنواخت و بسیار قوی قرار می دهد، و آهنرباهای گرادیان ، یک میدان متغیر بوجود می آورند. بقیه سیسنم MRI‌ از یک رایانه قدرتمند، تجهیزاتی برای تابش تپ های RF(فرکانس رادیویی) به بدن بیمار، در زمانی که در داخل پویشگر قرار دارد، و تعدادی دستگاه های ثانویه دیگر، تشکیل شده است. حال به بررسی برخی از اصولی که بر تصویربرداری حاکم اند می پردازیم.

تشریح فن آوری: اتمها
بدن انسان از بی شمار اتم تشکیل شده است که سنگ بنای تشکیل هر ماده ای را تشکیل می دهند. ذرات بنیادی تشکیل دهنده هسته یک اتم دارای اسپین می باشند که به صورت دوران حول یک محور آن را می توان توضیح داد. برای درک بهتر ،‌ می توان هسته را به صورت ذره ای که به دور محوری در حال گردش است،‌ و البته با زاویه معینی دور محور عمودی حرکت تقدیمی دارد، تصور نمود.

محور مخروط، نسبت به محور عمودی حرکت تقدیمی دارد و بنا بر این می گوییم ذره دارای اسپین است.

میلیاردها هسته را که با اسپینهای تصادفی در هر جهت پراکنده شده اند را در نظر بگیرید. در بدن انواع متنوعی اتم وجود دارند ولی ما در تصویر برداری به روش MRI تنها با اتم هیدروژن سر و کار داریم؛ زیرا به دلیل داشتن تنها یک پروتون در هسته و ممان مغناطیسی بزرگ، اتم ایده آلی به شمار می رود. ممان مغناطیسی بزرگ به این معنی است که زمانی که در یک میدان مغناطیسی اتم هیدروژن قرار گیرد این اتمها تمایل شدیدی به هم خط شدن با میدان مغناطیسی دارند.

در داخل تونل پویشگر، میدان مغناطیسی دقیقا در راستای محور لوله که بیمار در آن قرار گرفته است، بر قرار می شود. این بدان معنی است که اگر بیمار به پشت خوابیده باشد، پروتون های هیدروژن در بدن بیمار، در راستای سر یا پای بیمار قرار می گیرند. درصد عظیمی از این پروتون ها اثر یکدیگر را خنثی می کنند، بدین معنی که پروتون هایی که رو به سر بیمار جهت گرفته اند، اثر پروتون هایی که رو به پای بیمار جهت گرفته اند را خنثی می کنند. تنها یک پروتون از هر میلیون پروتون، خنثی نشده باقی می ماند. به نظر نمی رسد که این مطلب نظر ما را تأمین کند؛ اما فقط همین تعداد اتم هیدروژن در بدن، آنچه ما به آن برای تشکیل تصاویر شگفت انگیز نیاز داریم، تأمین می کند.

تمام اتم های هیدروژن در جهت یا مخالف با جهت میدان مغناطیسی هم خط می شوند.اما چنانچه در تصویر مشخص است، در هر مورد یک یا دو پروتون اضافی وجود دارد.

فن آوری RF
دستگاه MRI یک تپ RF (فرکانس رادیویی) که تنها ویژه هیدروژن است، اعمال می نماید. تپ فرکانس رادیویی دقیقا به طرف قسمتی از بدن که باید تصویر سازی شود، هدف گیری می شود. تپ رادیویی موجب جذب انرژی برای برعکس شدن اسپین پروتون ها می گردد. این قسمت ?تشدید? MRI است. تپ RF تنها پروتون های یک در میلیون اضافی را مجبور می کند تا در یک فرکانس معین در یک جهت مشخص اسپین نمایند. این فرکانس خاص، فرکانس لارمور نام دارد و برای هر بافت بخصوص بر حسب شدت میدان مغناطیسی محاسبه می گردد.
تپ های RF معمولا از طریق یک سیم پیچ ارسال می شوند. دستگاه های MRI‌ دارای مجموعه ای از سیم پیچ ها که هر کدام ویژه قسمت خاصی از بدن طراحی شده اند، مانند : زانوها،‌ شانه ها، مچ ها، سر،‌ گردن و از این قبیل می باشند. این سیم پیچ ها عموما با طرح قسمتی از بدن که مورد تصویر برداری قرار می گیرد، انطباق کامل یا حد اقل توافق بسیار نزدیکی دارند. سه آهنربای گرادیان که با خاموش و روشن شدن بسیار سریع خود میدان مغناطیسی اصلی را درمقیاس بسیار کوچکی به نوسان در می آورند ناگهان باهم به کار می افتند. این بدان معنی است که ما می توانیم دقیقا منطقه ای که میخواهیم از آن تصویر بگیریم را مد نظر قرار دهیم .در MRI از مفهومی به نام برش استفاده می کنیم که مشابه برشهای کیکی با ضخامت چند میلیمتر است- برشها در MRI به همین نازکی هستند -. ما میتوانیم از هر قسمتی از بدن در هر راستا برشهایی تهیه کنیم که این امتیاز بزرگی نسبت به سایر روشهای تصویر برداری به دست میدهد. این بدان معنی است که بیمار در دستگاه برای تهیه تصویری از زاویه ی دیگر مجبور به چرخش در داخل دستگاه نیست؛ دستگاه میتواند به وسیله ی آهنرباهای گرادیان ، تصویری کاملا پرداخت شده به دست دهد.
زمانی که تپ های RF‌ قطع می شوند، پروتونهای هیدروژن به آهستگی شروع به برگشتن به حالت طبیعی خود (هم خط با میدان مغناطیسی) می کنند و انرژی اضافی ذخیره شده خود را آزاد مینمایند. در این حالت، آنها از خود سیگنالی ساطع می کنند که همان سیم پیچ آنها را دریافت نموده و به رایانه ارسال می نماید. آنچه سیستم دریافت می کند، داده های ریاضی است که به وسیله تبدیل فوریه به تصاویر قابل ثبت بر روی فیلم، تبدیل می شوند. این معنای عبارت ?تصویر برداری ? در ?تصویر برداری تشدید مغناطیسی ( MRI ) ? می باشد.

پدیدار سازی
بیشتر روشهای تصویر برداری، از معرف کنتراست های تزریقی یا رنگ های تزریقی برای کاربردهای خاص استفاده می نمایند. MRI نیز از این قاعده مستثنی نیست. تنها تفاوت در نوع معرف کنتراست مورد استفاده، نوع عمل آن و منظور از استفاده از آن می باشد.
مواد معرف کنتراست یا رنگهایی که در پرتونگاری اشعه X یا CT scan بکار میروند، از یک نوع می باشند؛ زیرا هر دو روش، از پرتو X (تابش یونیزه کننده) بهره می برند. این عامل ها، با جلوگیری از عبور فوتون های اشعه X از مناطقی که در آن قرار دارند، موجب ثبت تصویر مورد نظر بر روی فیلم می گردند. این نتایج در مقادیر چگالی سایه روشن فیلمهای اشعه X و CT تأثیر می گذارد. این رنگها، تأثیر زیست شناختی مستقیم بر روی بافتهای بدن ندارند. معرف کنتراستی که در MRI‌ بکار می رود، اساسا متفاوت است.
معرف کنتراست MRI از طریق اعمال تغییرات موضعی در میدان مغناطیسی در بافت مورد نظر، عمل می نماید. بافت طبیعی و غیر طبیعی در مقابل این اعمال تغییر جزئی، پاسخ های متفاوت و در نتیجه سیگنال های متفاوتی ارائه می کنند. این سیگنال های تغییر یافته ، تبدیل به تصاویری می شوند که بیماریها یا بافتهای غیر عادی را بهتر از زمان غیاب معرف کنتراست، می توانند پدیدار سازند.

مزایا

پویش MRI، بالاتنه را از پهلو نشان می دهد که در آن استخوان های ستون فقرات مشخص شده اند.

به چه دلیل پزشک معالج شما، MRI را تجویز می کند؟ زیرا تنها راه دیگری که بتوان داخل بدن را بهتر مشاهده کرد، آن است که بدن شما را قطعه قطعه کند! MRI برای موارد زیر ایده آل است:
? تشخیص MS ((multiple sclerosis
? تشخیص تومور های غده هیپوفیز و مغز
? تشخیص عفونت های داخل مغز، ستون فقرات و مفاصل
? تشخیص پارگی لیگامان های مچ، زانو و قوزک پا
? تشخیص صدمات شانه
? تشخیص آسیب های تاندون
? تشخیص تورم های بافت های نرم بدن
? تشخیص تومور های استخوانی، کیست ها ، دیسک های متورم یا صدمه دیده ستون فقرات
? تشخیص حملات قلبی در مراحل ابتدایی آنها
اینها برخی از دلایل متعدد یک تصویر برداری MRI‌ می باشد.
این واقیت که MRI‌ از پرتوهای یونیزه کننده استفاده نمی کند، یک اطمینان خاطر برای بسیاری از بیماران است؛ علاوه بر این، مواد معرف کنتراست MRI دارای اثرات جانبی کمی می باشند. یک مزیت دیگر MRI ‌ توانایی تصویر برداری از تمام جهات می باشد. تصویر برداری CT تنها به یک سطح محدود می شود، و آنهم سطح axial است ( برش عرضی) . یک سیستم MRI میتواند تصاویر مقطع axial را به خوبی تصاویر‌ مقطعsagittal (برش طولی) و مقطع coronal (برش ارتفاعی) و یا حتی هر زاویه دلخواه از هر مقطع دیگر، تهیه کند؛ و البته همه این کارها را بدون حرکت دادن بیمار از جای خود می توان انجام داد. اگر تاکنون تصویر رادیولوژی از شما گرفته باشند، می دانید که برای گرفتن هر تصویر جدید، باید بدن شما را حرکت دهند. سه آهنربای گرادیان، که در بالا بحث شد، به MRI این اجازه را می دهند که محل تصویر را دقیقا انتخاب نماید و هر جهت گیری مورد نظر در انتخاب برش ها اعمال نماید.

معایب
با اینکه پویشگرهای MRI برای تشخیص های طبی و ارزیابی وضعیت بافتها ایده آل می باشند، برخی معایب نیز دارند؛ از جمله:

? بسیاری از بیماران به علت اینکه نکات امنیتی درجه بالایی از ریسک را برایشان پیش بینی می کند، نمی توانند با MRI مورد تصویر برداری قرار گیرند( به عنوان مثال بیماران دارای دستگاه تنظیم ضربان قلب) ، همچنین بیمارانی که از لحاظ جثه بیش از حد بزرگ و سنگین باشند، در تصویر برداری مشکل دارند.
? بیماران زیادی در دنیا هستند که از پویش شدن توسط MRI می ترسند و رفتن درون یک دستگاه MRI برای آنان خاطره بدی خواهد بود.
? دستگاه در طی پویش، سرو صدای ناهنجار زیادی تولید می کند. این اصوات ناهنجار شبیه به چکش زدن بی وقفه و پی در پی به گوش می رسد. به بیماران گوشی یا هدفون استریو داده می شود تا صدای ناهنجار را نشنوند. ( در بسیاری مرکز MRI‌ شما حتی می توانید کاست یا CD شخصی خود را برای استماع به همراه ببرید.) این اصوات، به دلیل القای جریان الکتریکی توسط میدان مغناطیسی اصلی در سیم های آهنربا های گرادیان به وجود می آید و هر چه میدان مغناطیسی اصلی شدید تر باشد، صدای بیشتری تولید می شود.
? پویش های MRI نیاز به کاملا بی حرکت نگه داشتن بیمار برای مدت زمان طولانی دارند. مدت زمان پویش می تواند از ٢٠ تا ٩٠ دقیقه یا بیشتر زمان ببرد. در این مدت زمان حتی یک جنبش خیلی کوچک منطقه مورد تصویر برداری می تواند موجب خراب شدن تصویرشود، به شکلی که تصویر برداری مجدد مورد نیاز خواهد بود.
? ایمپلنت های ارتوپدی ( پیچ ها، صفحات، مفاصل مصنوعی) در محیط پویش، می توانند اعوجاج های شدیدی در تصویر حاصل، بوجود آورند. این پروتز ها موجب ناهمگنی میدان مغناطیسی اصلی می شوند. با یادآوری این نکته که میدان همسانگرد برای تصویر برداری خوب ضروری است.
? سیستم های MRI بسیار بسیار گرانقیمت و در نتیجه تصویر برداری با آنها نیز مستلزم صرف هزینه بالا می باشد.
مزایای بیشمار MRI بر معایب محدود آن، برای بسیاری از بیماران ارجحیت دارد.

آینده MRI
به نظر می رسد چشم انداز آینده MRI تنها می تواند در ذهن ما محدودیتی برای خود داشته باشد. می توان گفت این فن آوری هنوز در دوران طفولیت خود است. زیرا در مقایسه با عمر بیش از صد سال پرتوهای X، استفاده از آن تنها در حدود ٢ دهه، همگانی شده است.
پویشگرهای بسیار کوچک ویژه قسمت خاصی از بدن در حال شکل گیری اند. به عنوان مثال، در بعضی مناطق، پویشگرهایی که به سادگی می توان زانو، پا یا دست خود را در داخل آن قرار داد، در حال استفاده اند. توانایی ما در پدیدار سازی سیستمهای سرخرگی و سیاهرگی، روز به روز در حال بیشتر شدن است. نقشه برداری مغزی از مفز شخصی که در حال انجام عمل خاصی مانند فشار دادن یک توپ یا نگاه کردن به نوع خاصی از تصاویر می باشد، محققان را در فهم بهتر طرز کار مغز، یاری داده است. تحقیقات بر روی مولفه های کاری ریه ها در تنفس، با بکار گیری هلیم-٣ هایپر پولاریزه، در برخی موسسات، جریان دارد. توسعه راههای جدید و مناسب برای تصویر برداری از حملات قلبی، در آغازین مراحل اولیه آن در حال پیشرفت می باشد.
پیش بینی آینده MRI را می توان بسیار خوش بینانه تلقی نمود؛ MRI زمینه ای است که آینده نامحدودی دارد و من امیدوارم این مقاله در فهم بهتر شما از اساس کار آن به شما کمک کرده باشد.

کلمات کلیدی: هسته ای

نوشته شده توسط مهدی 85/10/9:: 1:15 صبح | () نظر

موشک کروز

موشک کروز نوعی هواپیمای بی‌سرنشین هدایت شونده است که مسیر آن تا رسیدن به هدف قابل تغییر و هدایت است. در اغلب موشکهای کروز در واقع از نوعی موتور جت استفاده می‌شود و بنابر تعریف نمی‌توان به آنها موشک گفت.

مقدمه

موشک کروز جنگ افزاری است که پیدایش و توسعه را باید از تعریف و توصیف آن جستجو کرد. تاریخچه موشک که پیدایش آن به جنگ بزرگ اول بر می‌گردد اشاره می‌نماییم. باید گفت یکی از پیشرفتهای عمده تسلیحاتی جنگ بزرگ دوم را می‌توان پیدایش موشکهای آزاد پرواز هدایت نشده) که در زمره سلاحهای کمکی توپخانه به شمار می‌آمدند دانست و اولین کشوری که در این مورد پیشگام بوده کشور اتحاد جماهیر شوروی سابق است که در سال 1309 با نظارت مهندس پتروپاولوسکی در آزمایشگاه دینامیک گاز شهر لنینگراد آغاز گردید. ضمنا در همان سال 1309 طرح پژوهش موشک در کشور آلمان بطور محرمانه و با نظارت سازمان پخش سلاح ارتش نازی آلمان در 35 کیلومتری شهر برلین آغاز گردید.

در سالهای بعد کشورهایی مانند انگلستان ، آمریکا ، فرانسه و ... نسبت به تهیه و تحقیق و تولید و توسعه موشک اقدام نمودند و اما ادامه بحث را تنها در مورد موشک کروز که به معنای جستجوگر ، گشت دریائی و ماجراجو و دیگر مفاهیم و اصطلاحات نظامی است پیگیری می‌کنیم و با توجه به عوامل مهمی چون صرفه اقتصادی ، دقت ، قابلیت انعطاف پذیری در سکوی پرتاب و مأموریت که دلیل گسترش فراوان این موشک در دنیا گردیده است.

کاربردها

برابر گزارشهای اخیر وزارت جنگ آمریکا در مجله جینس/دیفنس (اول می 1996) ، هم اکنون یکصد و سی نوع موشک کروز در سرتاسر جهان در اخیتار 75 کشور قرار دارد که در 19 کشور مختلف ساخته می‌شوند. انگیزه اصلی سیاسی و نظامی برای گسترش فزآینده موشک های کروز ، توجیه پذیری بیشتر آنهاست و در حال حاضر بیش از نیمی از سیستمهای موشکی کروز در سرتاسر دنیا در حال تکمیل و توسعه برای حملات زمینی ، پیش بینی و پیکربندی می‌شوند.

تا همین اواخر ، موشکهای کروز به عنوان جنگ افزارهای هسته‌ای با حداکثر برد متجاوز 500 تا 600 کیلومتر تعریف می‌شدند و اما کاربرد عمومی آنها این تعریف را از دیدگاه کارشناسان نظامی و صنایع دفاعی گسترده‌تر ساخته و به گونه‌ای که طیف وسیعی از موشکها را در بر می‌گیرد، از جمله موشک استیکس P - 15) ss - N - 2) روسیه و کرم ابریشم چینی (CssC - 2) و اگزوست فرانسوی (MM - 38/40) و هاریون آمریکایی (RGM/UGM - 84) هر موشک کروز را می‌توان با چهار ویژگی اصلی تعریف کرد و این موشک را از نیروی باددنشی (آیرودینامیکی) در طبقات پایین جو (زیر 30 کیلومتر تا 100000 پا) استفاده می‌نمایند.

قابلیتها و عملیات انجام گرفته

موشک کروز در حین پرواز قادر به تغییر ارتفاع و مسیر بوده و این عمل را می‌تواند چند دفعه تکرار کند. موشک حاصل سر جنگی در یک پرواز یک سو با بردی متجاوز از 50 کیلومتر بسوی هدفش می‌رود. موشکهای کروز را می‌توان از طیف گسترده‌ای از سکویی با بردهای متجاوز از 50 تا 300 کیلومتر پرتاب کرد. این موشکها کوچکتر از هواپیما بوده ولی از فن شناخت هواپیما استفاده شده است.

موشکهای کروز کوچکتر و ارزانتر از موشکهای پرتابی (بالستیک) بوده و بطور معمول قیمتی بین 10 تا 25 درصد هزینه یک موشک پرتابی با برد و محموله‌ای مشابه دارند و با پیدایش دستگاه تعیین موقعیت جهانی برای هواپیماها و سازگاری آنها برای کاربردی موشکها از قرار معلوم موشکهای کروز در بردهایی مشابه ، دقت بهتری از موشکهای پرتابی دارند. علت و انگیزه گسترش رشد و فزآینده موشکهای کروز در سه و چهار ساله اخیر پرواز موشکهای کروز آمریکایی تاماهاوک (بی جی ام - 109) در طی جنگ خلیج فارس بسوی هدفهایشان در بغداد بود.

در جنگهای اخیر چندین طرح و نمونه موشکهای کروز علیه یکدیگر بکار رفته است و از جمله موشک استیکس روسی ( SS - N -2) توسط مصر علیه اسرائیل غاصب در سال 1346 و در سال 1350 هند علیه پاکستان بکار رفته و همچنین کپی موشکهای طرح استیکس. موشکهای پدافند سحلی (CCssC-2) با نام کرم ابریشم و (CssC-3) با نام سیرساکر و مدلهای کشتی پرتاب (Css-N-1) اسکراب براش می‌باشد و موشک (Css-N-2) سف فلار در جنگ تحمیلی هشت ساله حکومت بعثی عراق علیه ایران اسلامی بکار رفت.

ضمنا کشور عراق با همین موشکها در سال 1370 کشتیهای متحدین غربی را هدف گرفته است. آمریکا از همین نوع موشک در سال 1365 بر ضد کشور لیبی استفاده کرد و مردم بسیاری را کشت. رویدادهای چند ساله اخیر به روشنی نشانگر رشد و توسعه موشکهای کروز در کشورهایی بود که تا سال 1370 علاقه بیشتری نسبت به توسعه موشکهای پرتابی ابراز می‌داشتند.

یادآور می‌شود موشک کروز سطح به سطح بوده است، "ضمنا تعداد 44 فروند از این نوع موشکها در روزهای 13 و 14 شهریور ماه 75 از سوی نیروهای آمریکایی در خلیج فارس به اطراف شهر بغداد (مرکز نظامی عراق) شلیک گردید." تعدادی از آنها در سکوی پرتاب آتش نشده ، تعدادی نیز عمل نکرده است و شماری نیز دقت کافی نداشته است و به هر حال جان عده‌ای از مردم بی‌گناه با این موشکها گرفته شده است.

هدایت موشکهای کروز امروزی توسط کامپیوتری که در آن‌ها قراردارد انجام می‌شود. در این کامپیوترها مدلی از زمین و پستی و بلندی‌های آن تا هدف وجود دارد و موشک کروز با استفاده از سیستم موقعیت‌یاب ماهواره‌ای (مانند جی‌پی‌اس) و با حرکت در نزدیکی زمین و تغییر مکرر ارتفاع و مسیر خود به هدف می‌رسد. ردیابی و انهدام موشکهای کروز با کلاهک اتمی به دلیل پرواز نزدیک به زمین برای سیستمهای ردیاب و رادار مشکل است و به این دلیل جزو سلاحهای هسته‌ای استراتژیک محسوب می‌شوند.

موشک کروز برای مخفی ماندن از دید سیستمهای راداری دارای دو خصوصیت است:

سطح مقطع راداری کمی دارد که ردیابی آنرا برای سیستمهای ضد موشکی راداری مشکل می‌کند.
بخاطر استفاده از موتور توربوفن ، حرارت کمی تابش می‌کند و در نتیجه امکان قفل حرارتی روی آن نیز کم است.

معایب

این موشک در عین داشتن تکنولوژی بالا در مقابل انواع ضعیفتری از مبارزات الکترونیکی شکننده می‌باشد. به معنای دیگر در جنگ الکترونیکی می‌توان با ارسال پالسهای مخرب حاوی اطلاعات غلط (غیر حقیقی یا مجازی ) آن را مورد هدف قرار داد، بدین صورت که بلندیها را پست و پستیها را ارتفاع نشان داد. در این حال مسیر حرکت موشک تغییر می‌کند، اما باز می‌توان فرکانس ارسالی ماهواره را برای موشک شناسایی نمود و به آن دستورات اشتباه داد.

همچنین می‌توان آن را در بدو شلیک به کنترل خود درآورد، این امر بسیار ساده است. موشک کروز دارای دو بالچه قلاب‌دار است که به آن امکان سر خوردن و دوام بیشتر پروازی را می‌دهد، اما در صورت عبور از هدف به علت سرعت بالا و داشتن پایانه سوختی دائم سوز نمی‌تواند مسیر رفته را باز گردد، که این هم از ضعفهای آن می‌باشد.

این سامانه از سایت پرتاب در ناوها به علت سرعت در شلیک و تعدد پایانه‌های پرتابی به خوبی استفاده می‌گردد، چون ناو یک هدف متحرک است یافتن آن و هدف قرار دادنش سخت و گاهی غیر ممکن می‌باشد. از مزایای این پرتابه می‌توان به شیرجه رفتن آن بر روی هدف اشاره کرد که این امر نشان دهنده کاربرد آن در زدن اهداف ثابت همچون ساختمانها و سدها و سنگرها نام برد.

موشکهای کروز در کشورهای مختلف

کره شمالی: این کشور نوعی موشک استیکس (کرم ابریشم) را در تیرماه 1363 با برد 160 کیلومتر آزمایش کرد. موشک نخستین ، از این خانواده است و در اوایل دهه پ350 از چین وارد کره شمالی گردید و کره شمالی در اواخر دهه 1360 فن شناخت ساخت آن را بدست آورد.
چین: این کشور موشک (اچ- وای-ا) (سی-801- ساردین) و یا (سیss-ان-4) شبیه موشک اگزوست را در دهه 1350 توسعه داد و آن را در سال 1363 عملیاتی کرد و سپس نمونه بعدی آن موسوم به (اچ-وای-2) کمه آن (سی-802) است، با موتور توربوجت با برد 120 کیلومتر تولید نمود. این موشکهای ضد کشتی را می‌توان از زمین ، کشتی ، زیر دریایی یا هواپیما پرتاب کرد. چین تعدادی از زیردریاییهای رده رومشووهان حود را برای حمل و پرتاپ موشکهای (سی-801) از محفظه‌های خارجی سازگار کرده و همچنین عمل را برای (ی-802) توسعه داد. ضمنا برابر گزارش مجلات دفاعی دنیا از چین حاکی است که در سال 1373 توسعه نمونه بزرگتر از موشک (اچ- وای-2) با برد 180 کیلومتر در جریان است و مجددا این کشور آزمایش پروفاز یک نوع موشک کروز را با برد 600 کیلومتر به اتمام رسانده است.
تایوان: این کشور همانند دیگر کشورها ، موشکهای هیوفنک که عمدتا تقلیدی از موشکهای دیگر آغاز شده و هیوفنک-2 شباهت کمی به موشکهای پیش داشته و در واقع بیشتر شبیه موشکهای هاریون (آرجی ام-84) آمریکایی است و اما این موشک هسیوفنک-2 دارای جوینده‌های دو منظوره فعال و فرو سرخ برای حمله نهایی و با بردی حدود 80 کیلومتر می‌باشد و ضمنا کشور تایوان نوع هیوفنک-3 را در مرحله توسعه دارد و احتمالا با برد بیش از 300 کیلومتر خواهد بود.
هند: توسعه موشکهای کروز در هند چندین سال است که در حال بررسی بوده و برنامه‌های توسعه شامل نصب یک سر جنگی روی نمونه پرنده بدون خلبان لاکشیا است که توانایی یک موشک کروز را با بردی حدود 600 کیلومتر ارائه می‌دهد و شکور هند برنامه دیگری موسوم به کورال شامل نوع هندی موشک (اس اس-ان-2) (سان برن) برای نصب روی ناوشکن در پیش دارد و طرح دیگر هند موسوم به ساگریکا که یک موشک کروز زیردریایی یا کشتی پرتاب با برد حدود 300 کیلومتر دارد.
پاکستان: این کشور بیشتر دارای موشکهای هاریوهن و اگزوست بوده و اخرا کشور پاکستان موشکهای کروز چینی (کرم ابریشم) و موشکهای (اچ-2) و (اچ-3) آفریقای جنوبی را به خدمت گرفته است.

روسیه: کشور روسیه برنامه‌های طراحی و توسعه چندین موشک جدید کروز را در دست اجرا دارد که برنامه‌ها عبارتند از:

موشک کروز فراصوت آلفا با برد 600 کیلومتر.
طرح دیگری موسوم به (3-51ام) با یک موشک دو مرحله‌ای ضد کشتی که یک مجموعه سرجنگی فراصوت جدا شونده دارد و طرحهای یاخوبت و بشسن با موتورهای رم جت با بردی تا 300 کیلومتر.
موشک (خ-101) برای جایگزینی موشک (ا-اس-15) کنت، با برد 300 کیلومتر در دست دارد.

و ضمنا جمهوریهای اتحاد شوروی سابق بزرگترین زرادخانه موشکهای کروز را در اختیار دارند و اکثر این موشکها زیر نظر روسیه می‌باشد و اما اوکراین و روسیه سفید و قزاقستان دارای موشکهای کروز هوا پرتاب در تسلیحات نیروی هوایی خود هستند.

فرانسه: یکی از چشم گیرترین برنامه‌های جدید با سرمایه گذاری رسمی دولتی طرح آپاچی است که رسما در آذر ماه سال 1373 اعلام شد که سه نوع از موشک کروز است و قرار شده تولید گردد و طرح آپاچی در واقع یک محفظه مربع شکل با توانایی حمل مهمات خوشه‌ای با یک سر جنگی منفرد با مجموعه هدایتی در نوک دماغه و یک موتور جت در عقب موشک است و مدل اصلی آپاچی با برد 140 کیلومتر و حمل یک محموله 520 کیلوگرمی است.

مرحله دوم و نمونه ضد تاسیات زیر بنایی آپاچی (آ-آی) بسته به میزان حمل محموله بابردی بیش از 15- تا 400 کیلومتر خواهد داشت و مرحله دوم موسوم به اسکالپ دارای بردی بیش از 400 تا 600 کیلومتر خواهد بود، موشکهای اولیه که تولید می‌شوند توسط هواپیما حمل خواهند شد و احتمال دارد بعدها برای پرتاب از کشتی یا زمین سازگار شود.

کلمات کلیدی: هسته ای

نوشته شده توسط مهدی 85/3/30:: 8:35 عصر | () نظر

استفاده صلح آمیز از انرژی هسته‌ای

دید کلی:

انرژی آزاد شده در واکنشهای شکست هسته‌ای اتمی عناصر سنگین «اورانیم ، پلوتونیم) ، یا انرژی حاصل از همجوشی هسته اتمی عناصر سبک «هیدروژن) و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگین ، انرژی هسته‌ای نام دارد. عنوان مذکور نسبت به اصطلاح انرژی اتمی از نظر علمی صحیحتر و دقیقتر می‌باشد. جهت دیگری که استفاده از توان هسته‌ای به مقیاس وسیعی به طرف آن سوق یافته تولید انرژی الکتریکی از انرژی رها شده در عمل شکافت است.

تقریبا در تمام سیستمهای تولید توان هسته‌ای موجود ، راکتور هسته‌ای منبع گرما برای به کار انداختن توربینهای بخار است، این توربینها مولدهای الکتریکی را درست به همان گونه به حرکت در می‌آورند که توانگاههای نفت سوز یا زغال سنگ عمل می‌کنند. در یک نیروگاه هسته‌ای معمولی ماده شکافت پذیر به جای زغال سنگ یا نفت به کار می رود و بنابراین یک منبع جدید انرژی به صورت الکتریسیته فراهم می‌گردد.

استفاده مفید از همجوشی هسته‌ای:

واکنشهای همجوشی در آزمایشگاه از طریق بمباران مواد سبک مناسبی که به عنوان هدف قرار می‌گیرند با مثلا ، دوترونهایی پر انرژی که از یک شتابدهنده ذرهای پرتاب می‌شوند. تولید می‌گردد. در این واکنشها ، هسته‌هایی تولید می‌شوند که هم از هسته‌ها "پرتابه‌ها" و هم از هسته‌هایی که هدف قرار گرفته، سنگینترند. البته در این واکنشها تعدادی ذرات اضافی و تعدادی انرژی آزاد می‌شود.

در واکنش همجوشی معروفی ایزوتوپی از هیدروژن با عدد اتمی A=3 از جوش خوردن هیدروژنهای اتمی که تریتیم نامیده می‌شود، تولید می‌شود. تریتیم که به تعداد ناچیز در طبیعت یافت می‌شود. رادیواکتیو بوده و نیم عمر آن حدود 12 سال است. تریتیم پس از گسیل ذره بتا به ³₂He که ایزوتوپی از هلیم است تباهی می‌یابد.

هرگاه هدفی شامل تریتیم با دوترون بمباران شود، ⁴₂He تولید و MeV17.6انرژی آزاد می‌گردد. از این انرژیMeV 14.1 به صورت انرژی جنبشی نوترون و 3.5MeV به صورت انرژی جنبشی هسته تولید شده ظاهر می‌گردد. همجوشی تریتیم و دوتریم امکان فراهم آمدن منابع بزرگی از انرژی را برای ، مثلا ، توانگاه‌های الکتریکی به دست می‌دهد. دوتریم در آب وجود دارد. فراوانی آن حدود یک در هفت هزار اتم هیدروژن است و می‌توان آن را ایزوتوپ سبکتر خود جدا کرد.

چهار لیتر آب حدود 0.13gr دوتریم دارد، که امروزه می‌توان با هزینه حدود 8% دلار آن را جدا کرد. اگر این مقدار کم دوتریم بتواند در شرایط مناسب با تریتیم (که احتمالا با واکنش مورد بحث فوق تشکیل شده باشد) ترکیب شود. برونداد انرژی آن معادل انرژی حاصل از حدود 1140 لیتر بنزین خواهد بود. مقدار کل دوتریم موجود در اقیانوسها بالغ بر حدود 10¹⁷Kg و محتوای انرژی آن حدود 10²⁰ کیلو وات در سال است. اگر بتوانیم دوتریم و تریتیم را برای تولید انرژی مورد استفاده قرار دهیم، منبع عظیمی از انرژی فراهم می‌شود.

چرا سهم بزرگی از انرژی هدر می‌رود؟

آزاد شدن انرژی زیاد با فرآیند همجوشی برروی زمین ، تاکنون فقط به وسیله انفجارهای آزمایش‌های مربوط به گرما هسته‌ای از قبیل بمبهای هیدروژنی ممکن بوده‌است. یک بمب هیدروژنی مرکب از مخلوطی از عناصر سبک با یک بمب شکافتی است. ذرات پرانرژی که به وسیله واکنش شکافت ایجاد می‌شود. به عنوان آغازگر واکنش همجوشی به‌کار می‌آید.

انفجار یک بمب شکافتی دمایی در حدود 5x10⁷˚K تولید می‌کند. که برای ایجاد واکنش همجوشی کافی است. به دنبال آن واکنشهای همجوشی مقادیر عظیمی انرژی اضافی آزاد می‌کنند. انرژی رها شده کل بسیار بیشتر از آن خواهد بود که از بمب شکافتی ، به تنهایی آزاد می‌شود. علاوه بر این ، برای اندازه بمبهای شکافتی نوعی حد بالا وجود دارد. که در ماورای آن قدرت تخریبی این بمبها خیلی بیشتر می‌شود. (زیرا ماده شکافتپذیر اضافی آنها پیش از آنکه بتواند دچار شکافت شود، پراکنده می‌گردد) اما برای اندازه سلاحهای هیدروژنی چنین حدی وجود ندارد و بنابر این قدرت تخریب آن محدودیت ندارد.

پیامدهای انرژی هسته‌ای:

عناصر طبیعی یا مصنوعی که هسته اتمی آنها تحت تاثیر بمباران نوترون مستعد شکست می‌باشد. در این عمل تعداد بیشتری نوترون (دو یا سه) نسبت به آنچه که در شکست مصرف شده، آزاد می‌گردد و شبیه شکل گرفتن بهمن برفی ، یک واکنش زنجیری شکست در این مواد شروع می‌شود. این مواد شامل اورانیم 235 ، پلوتونیم 239 ، اورانیم 233 و اورانیم 238 می‌باشد. در مورد واکنشهای حرارتی ـ هسته‌ای کنترل شده (ترکیب هسته‌های اتمی عناصر سبک و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگینتر) ، سوخت هسته‌ای شامل تمام ایزوتوپهای هیدروژن «پروتنیوم ، دوتریم ، تریتیوم) و نیز لیتیوم می‌گردد.

استفاده مفید از سوخت شکافت هسته‌ای:

شکافت هسته‌ای نمونه‌ای از یک نتیجه غیر منتظره عملی بسیار مهمی است که در جریان یک کار پژوهشی حاصل شد. کار پژوهش مذکور به دلایل متعددی صورت می‌گرفت ولی هیچ یک با امکان مفید بودن کشف مورد نظر ارتباطی نداشت. این کشف همچنین نمونهای بسیار عالی از به کارگیری همزمان روشهای فیزیکی و شیمیایی در تحقیقات هسته‌ای و سودمندی کار جمعی است. پس از آنکه ژولیو کوری و ماری کوری نشان دادند بعضی از محصولات واکنش های هسته‌ای رادیواکتیواند.

فرمی و همکاران او در ایتالیا عهده دار شدند تا مطالعه‌ای سازمان یافته درباره آن گونه واکنشهای هسته‌ای که با نوترون القا می‌شوند. به عمل آوردند. فرمی در سال 1934 دریافت که بمباران اورانیم با نوترون واقعا عناصر رادیواکتیو جدیدی در هدف تولید می‌کند که با گسیل پرتوها و فعالیت تباهی و نیم عمرهای نسبتا کوتاه که مشخصه جدید بودن آنها بود، معلوم می‌شد. در بدو امر تصور می‌رفت که این عناصر جدید همان عناصر ماورای اورانیم فرضی باشند. انرژی آزاد شده در شکافت هسته در حدود 200MeV است.

این مقدار انرژی را یا از طریق مقایسه جرمهای سکون مواد ترکیب شونده و مواد تولید شده یا از طریق منحنی انرژی اتصال می‌توان حساب کرد. انرژی آزادشده در عمل شکافت 20 برابر بیشتر از واکنش های هسته‌ای معمولی است که معمولا کمتر از 10MeV است و همچنین بیش از یک میلیون مرتبه بزرگتر از واکنش های شیمیایی است. در شرایط مناسب نوترونهای آزاد شده در عمل شکافت می‌تواند به نوبه خود ، موجب شکافت در اتمهای اورانیم مجاور خود شوند، و در این صورت فرآیندی که معروف به واکنش زنجیری است در یک نمونه اورانیم صورت می‌گیرد. ترکیبی از رهایی انرژی بسیار زیاد در عمل شکافت و امکان واکنش زنجیری مبنایی است برای استفاده بزرگ مقیاس از انرژی هسته‌ای.

پیامدهای شکافت هسته‌ای:

استفاده از انرژی هسته‌ای به مقیاس زیاد بین سالهای 1939 ، تا 1945 در ایالات متحده انجام شد. این امر زیر فشار جنگ جهانی دوم به صورت نتیجه تلاشهای مشترک عده کثیری از دانشمندان و مهندسان صورت گرفت. دست اندرکارانی که در ایالات متحده به این کار اشتغال داشتند آمریکایی ، بریتانیایی ، و پناهندگان اروپایی کشورهایی بودند که زیر سلطه فاشیسم بود. تلاش آنان ، این بود که پیش از آلمانیها به یک سلاح هسته‌ای دست یابند.

در طول جنگ جهانی دوم از راکتورهای هسته‌ای برای تولید مواد خام نوعی بمب هسته‌ای ، یعنی برای ساختن ²³⁹Pu از ²³⁸U استفاده می‌شد. طراحی این راکتورها به گونهای بود که بعضی از نوترونهای حاصل از شکافت اتمی ²³⁵U به قدر کافی کند می‌شدند و موجب بروز شکافت در اتمهای ²³⁸U نمی‌شدند. (در اورانیم طبیعی ، فقط حدود 75. 0% اتم‌های ²³⁵U وجود دارد) در عوض ، نوترونهای مذکور از طریق واکنشهایی که در بخش قبل بیان شده به وسیله ²³⁸U جذب شده و هسته‌های ²³⁹Pu را تشکیل می‌دادند.

کلمات کلیدی: هسته ای

نوشته شده توسط مهدی 85/3/29:: 11:0 عصر | () نظر

هم ارزی جرم و انرژی

هم ارزی جرم و انرژی (Energy ~ Mass)

‌نظریات اولیه

تا چندی پیش دو اصل کلی و مستقل از یکدیگر پایه دانش جدید را تشکیل می‌داد: یکی اصل بقای جرم بود و دیگری اصل بقای انرژی در نیمه دوم قرن هجدهم میلادی لاوازیه دانشمند فرانسوی پس از یک سلسله تجربیات دریافت که مقدار جرم مادی که در فعل و انفعالات شیمیائی دخالت دارند همواره ثابت می‌ماند و این مشخصه مواد را در قانون زیر به نام قانون بقای جرم خلاصه نمود.

بیان لاووازیه از قانون بقای جرم و انرژی

هیچ جرمی معدوم نمی‌شود و هیچ جرمی نیز از عدم بوجود نمی‌آید و یا به عبارت دیگر مقدار جرم مادی که در عالم وجود دارد همواره ثابت است اصل بقای انرژی می‌گوید؛ انرژی هر دستگاه معین مقدار ثابتی دارد، نمی‌توان انرژی را خلق کرد و نه آنرا از بین برد، فقط اقسام آن می‌توانند به یکدیگر تغییر شکل دهند.

هرگاه جسمی انرژی آزاد کند
همزمان جرم آن نیز کاهش می‌یابد.

نظریات مدرن

در اوایل قرن بیستم یعنی در سال 1905 نظریه نسبیت (Theory of Relativity) آلبرت انیشتین خدشه‌ای به دو اصل فوق الذکر وارد ساخت زیرا یکی از نظریات نسبیت این است که جرم و انرژی مانند بخار آب و آب که دو شکل مختلف از یک ماده هستند یک چیز واحد بوده و قابل تبدیل به یکدیگر می‌باشند. بنابراین مقدار جرم مادی را که در عالم وجود دارد نمی‌توان ثابت دانست، بلکه از تطبیق نظریه نسبیت با اصل بقای جرم و اصل بقای انرژی می‌توان قانون کلی تری نتیجه گرفت که مطابق آن:

" مجموع جرم مادی و مقدار انرژی که در عالم وجود دارد همواره ثابت است."به عقیده آلبرت انیشتین مقدار E که معرف انرژی است و از کلمه لاتین Energy اقتباس شده است، یعنی انرژی هم ارز با جرم m بوسیله رابطه زیر بیان می‌گردد E = m c² که در آن E انرژی و m جرم و C سرعت نور در خلا می‌باشند.

داده‌های آماری

چنانچه در رابطه اخیر بجای حروف اعداد واقعی بکار بریم، عظمت و قدرت نیروی هسته‌ای آشکار می‌گردد. نیروی حاصله به این دلیل بزرگ است که سرعت سیر نور بسیار و برابر سیصد هزار کیلومتر در ثانیه است. بنابراین ضریب c² بسیار رقم بزرگی می‌باشد و اگر آنرا در دستگاه C.G.S یعنی سانتیمتر - گرم - ثانیه حساب کنیم چنین می‌شود: c² = 9X10²⁰ ملاحظه می‌کنید که چه عدد غول پیکری است و ما آنرا به شکل طولانی خودش نمی‌نویسیم و خیلی راحتتر است، که فرم توانی آنرا به کار ببریم. اگر فرض کنیم که فقط یک گرم از جرم به انرژی تبدیل شود (m = 1 gr)، مقدار E یعنی انرژی (کار) برابر با: 9X10²⁰
اگر این انرژی تبدیل به انرژی الکتریکی نماییم مقدار آن برابر 25 گیگا وات در ساعت الکتریسته خواهد شد و این مقدار انرژی می‌تواند یک لامپها 30 واتی را برای مدت 100 سال روشن نگه دارد. بنابراین ناپدید شدن مقدار ناچیزی از جرم باعث ظهور مقدار زیادی انرژی است که درک قدرت آن دشوار است، برای درک بیشتر و بهتر مثال دیگری را ببینید:
چنانچه جرم را یک کیلوگرم انتخاب کنیم فرقی نمی‌کند که چه ماده‌ای در نظر گرفته شود، انرژی حاصل از تبدیل آن 25000 گیگا وات ساعت خواهد بود، اگر این مقدار انرژی را با سایر واحدها مقایسه کنیم درک آن آسانتر می‌شود. ناپدید شدن یک کیلوگرم ماده معادل سوختن 1600 میلیون لیتر بنزین و یا 3300 کیلو تن ذغال سنگ انرژی می‌دهد.

مفهوم فیزیکی قانون هم ارزی جرم و انرژی

باید بدانید که رابطه E = m c² چگونگی تبدیل یک کیلو گرم آب به انرژی را بیان نمی‌کند بلکه فقط اصلی است که هم ارزی جرم و انرژی را بیان می‌کند، نه اینکه جزئیات نحوه تبدیل آنها را آشکار سازد. رابطه اخیر ایجاب می‌کند که برای انرژی نیز جرمی قائل شویم . انرژی گرمایی که ضمن احتراق بدست می‌آید دارای جرم است، ولی این جرم به اندازه‌ای کوچک است که حتی با دقیقترین ترازوها نمی‌توان آنرا سنجید مثلا چند نانوگرم (بیلیونوم گرم) در مورد احتراق 12 گرم ذغال. اگر بوسیله حرارت یک تن آب صفر درجه را به 100 درجه برسانیم یعنی به آن 100 میلیون کالری انرژی بدهیم جرم آن فقط 0.004 میلیگرم اضافه می‌شود

کلمات کلیدی: هسته ای

نوشته شده توسط مهدی 85/3/29:: 11:0 عصر | () نظر

< << 6 7 8 9 10 >> >