• بازدید : 71 views
  • بدون نظر
این فایل در ۹۵صفحه قابل ویر ایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

پرتوهاي X در سال ۱۸۹۵ ، به وسيله ي رونتگن فيزيكدان آلماني كشف شد و از آنجا كه ماهيت آنها در آن زمان ناشناخته بود ، بدين نام خوانده شدند . اين پرتوها برخلاف نور معمولي نامرئي هستند اما مسير مستقيمي را مي پيماند و فيلم عكاسي را مانند نور مرئي متأثر مي كنند . از سوي ديگر ، از نور با نفوذتر بوده و به آساني از بدن انسان ، چوب ، قطعات نسبتاً ضخيم فلزي ، و ديگر اشياء كدر عبور مي كنند . 
براي استفاده از هر وسيله اي همواره به شناخت كامل آن نياز نيست ، به اين دليل تقريباً بي درنگ فيزيك دانها و چندي بعد مهندسان علاقه مند به مطالعه ساختار دروني اجسام كدر ، پرتوهاي X را بكار گرفتند . با قرار دادن لامپ پرتو X در يك سوي جسم و فيلم عكاسي  در سوي ديگر ، مي توان تصويري سايه مانند و يا پرتونگار به دست آورد، بخشهايي از جسم با چگالي كمتر ، نسبت به بخشهايي با چگالي بيشتر مقدار بيشتري از تابش X را عبور مي دهند . بدين وسيله نقطه ي شكست در  استخواني شكسته و يا محل تركي در يك فلز قالب  گيري شده مشخص مي شود.
بدين ترتيب پرتونگاري بدون آگاهي دقيق از تابش بكار برده شده ، آغاز شد ، زيرا ماهيت كامل پرتوهاي X تا سال ۱۹۱۲ ، مشخص نبود ،‌ در اين سال ، پديده ي پراش پرتو X در بلوها كشف شد ، و همزمان با اين كشف ، ماهيت موجي پرتوهاي  X به اثبات رسد از اين رو روش جديدي براي بررسي ريز ساختار ماده نيز فراهم شد . هر چند پرتونگاري در اين نوع خود وسيله بسيار مهمي است و از زمينه ي كاربردي گسترده اي برخوردار است ، اما معمولاً توان تفكيك آن براي آشكارسازي جزئيات دروني ، تا مرتبة    محدود مي شود . از سوي ديگر ، پراش مي تواند به طور غير مستقيم جزئيات ساختار دروني را تا اندازه ي   آشكار كند ، و در اين كتاب به اين پديده، و كاربردهاي آن در مسائل متالورژيكي پرداخته مي شود . در اينجا پرتوهاي X و ساختار دورني بلورها در دو فصل اول به عنوان پيش نيازهاي لازم براي بحث پراش پرتوهاي X در بلوها كه به دنبال خواهد آمد ، توصيف شده است.
تابش الكترومغناطيس
امروزه مي دانيم كه پرتوهاي X ، تابش الكترومغناطيسي با ماهيتي كاملاً همانند نور مرعي ،‌‌ اما با طول موجي بسيار كوتاهتر از آن هستند ،‌ واحد اندازه گيري در ناحيه پرتو X آنگسترم   برابر با    است و پرتوهاي X بكار رفته در پراش ، تقريباً طول موجهايي در گستره ي ۵/۰ تا   5/2 دارند ، در حالي كه طول موج نور مرئي در محدودة   6000 است . بدين ترتيب پرتوهاي X ،‌ ناحيه اي ميان پرتوهاي گاما و فرابنفش را در طيف كامل الكترومغناطيسي اشغال مي كنند.
گاهي در اندازه گيري طول موج پرتو X از واحدهاي ديگري مانند واحد X ، (XU) ،‌ و كيلو ‌X  (KX=1000XU) استفاده مي كنند . واحد KX ،‌‏ اندكي از آنگسترم بزرگتر است كه منشا آن در بخش ۳ ـ ۴ توصيف مي شود . واحد پذيرفته شده ي SI براي طول موج در ناحيه ي پرتو X ، نانومتر است:
   نامومتر
اما اين واحد رايج نشده است.
طيف پيوسته 
هنگامي پرتوهاي X ايجاد مي شوند كه شتاب هر ذره ي باردار الكتريكي با انرژي جنبشي كافي، بسرعت كند شود ، معمولاً براي چنين منظوري از الكترونها استفاده مي  شود. اين تابش در يك لامپ پرتو X با منبعي از الكترونها و دو الكترود فلزي ، توليد مي شود . ولتاژ زيادي كه به ميزان چند ده هزار ولت در دو سر الكترود وجود دارد موجب گسيل الكترونها به سوي آندو يا هدف مي شود و در آنجا الكترونها با سرعت زياد به هدف برخورد مي كنند . پرتوهاي X در نقطه ي برخورد توليد شده و در تمام جهات منتشر مي شوند. اگر e بار الكترون ( ۱۹-۱۰×۶/۱ كولمب ) و V ولتاژ دو سر الكترودها باشد ، در اين صورت انرژي جنبشي ( بر حسب ژول ) الكترونها هنگام برخورد از معادله ي زير به دست مي آيد. 
( ۳ ـ  1 )  
كه در  آن m جرم الكترون ( kg 31- 10×۱۱/۹ ) و V سرعت آن بر  حسب متر بر ثانيه درست پيش از برخورد است . در لامپي با ولتاژ ۳۰۰۰۰ ولت ، اين سرعت نزديك به   سرعت نور است . بيشتر انرژي جنبشي الكترونهايي كه به هدف برخورد مي كنند به حرارت تبديل شده و كمتر از يك درصد از اين انرژي به پرتوهاي X تبديل مي شود.
هنگامي پرتوهاي خارج شده از هدف ، مورد واكاوي قرار گيرند ، آشكار مي شود كه مجموعه اي از طول موجهاي گوناگون هستند ، و تغييرات شدت با طول موج ، به ولتاژ لامپ بستگي دارد .
 شدت تا طول موج ويژه اي صفر است كه به آن حد طول موج كوتاه   مي گويند، سپس بسرعت تا بيشينه اي افزايش مي يابد و آنگاه بدون هيچ مرز مشخصي در ناحيه ي طول موجهاي بلند كاهش مي يابد . هنگام افزايش ولتاژ لامپ ، شدت تمام طول موجها افزايش يافته و مرز طول موج كوتاه و مكان بيشينه به سوي طول موجهاي كوتاهتر 
تغيير مكان مي دهد . 
تابشي با اين منحني ها نشان اده شده را تابش چند رنگ ،‌ پيوسته ، و يا سفيد گويند ، زيرا مانند نور سفيد از پرتوهايي با طول موجهاي گوناگوي ساخته شده است . تابش سفيد را تابش ترمزي نيز گويند كه واژه اي آلماني است ، زيرا از شتاب كاهش يافته اي الكترونها ناشي مي شود. 
طيف پيوسته ، از كند شدن سريع الكترونهاي برخورد كننده  به هدف ناشي مي شود ، زيرا همانگونه كه در بالا گفته شد ، هر بار كند شونده ،  انرژي آزاد مي كنند . در هر صورت ، تمام الكترونها به يك صروت كند نمي شوند ، برخي در يك برخورد متوقف شده و تمام انرژي خود را يكباره از دست مي دهند ، در حالي كه ديگر الكترونها به وسيله ي اتمهاي هدف به اين سو و آن سو منحرف شده ، و به دنبال آن ، بخشهايي از انرژي جنبشي خود را بتدريج از دست مي دهند تا تمام آن مصرف شود . الكترونهايي كه در يك برخورد متوقف شده و به فوتونهالي با بيشينه يا انرژي ، يعني به پرتوهاي X با كمينه ي طول موج ، تبديل مي شوند . اين الكترونها ، تمام انرژي eV خود را به انرژي فوتوني تبديل كرده و مي توان نوشت:
  • بازدید : 57 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۷۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل مواردز یر است:

یک نانومتر یک میلیاردم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصلهٔ میان دو اتم بازهٔ ۱۲ تا ۱۵ نانومتر به کار می‌رود؛ همچنین طول یک جفتِ دی‌ان‌آ نزدیک به ۲ نانومتراست. و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری سلول‌دار ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازهٔ یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازهٔ آن را مانند اندازهٔ یک تیله به کرهٔ زمین بدانیم. یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازهٔ رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد
یک نانومتر چقدر است؟ 
یک نانومتر یک میلیاردم متر است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد ۲٫۵ نانومتر ممکن است حدود ۱۰۰۰ اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود ۲۵۰ نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود ۱۰ نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است. 
امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال ۱۹۵۹ اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد .
همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکــــزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمـــــــندانی مثل جی استورس هال و اریک درکسلر این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند.
شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوان به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.
چرا این مقــیاس طول اینقدر مهم است؟
خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی ) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژی های جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود .
نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد .
ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی ، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند . وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است .
منافع نانوتکنولوژی چیست؟
مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تاثیر بگذارد.محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتنداز:لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها به دست آمده اند،شیشه هایی که خود به خود تمیز میشوند،مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده اند،ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان ساز ها،هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از یفیت بالاتری برخوردارند،چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگدانه و غیره.

قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از:
 1-محصولات خوداسمبل 
۲-كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
  3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)
۴-سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه 
 5-نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد. 
 6-دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
احياء و سازماندهي اراضي                                                                  7-
 
نانوتكنولوژي به زبان ساده 

علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژی) توانائی بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملكولی) و بهره برداری از خواص و پديده های اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم های نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبيعت فرا رشته ای خود، در آينده در برگيرنده همه فناوريهای امروزين خواهد بود و به جای رقابت با فناوریهای موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهای بسيار پيچيده با ظرافت نانومتری – مثل يك درخت يا يك ميكروب – ساخته می شود. علم بشری اينك در آستانه چنگ اندازی به اين عرصه است، تا ساختارهائی بی نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمی شوند. فناوری نانو كاربردهای را به منصه ظهور می رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائی را در جامعه برجا می گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال: 
ساخت مواد بسيار سبك و محكم برای مصارف مرسوم يا نوورشكستگی صنايع قديمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت های فسيلی همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف سلاحهای سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئی تر برای رادار شناسایی فوری كليه خصوصيات ژنتيكی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بيماری ارسال دقيق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائی و ميكروبی از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده های شهری و صنعتی سطوح و لباسهای هميشه تميز و هوشمند توليد انبوه مواد و ابزارهائی كه تا قبل از اين عملی و اقتصادی نبوده اند ، و بسياری از موارد غير قابل پيش بينی ديگر… 

 دکتر درکسلر در همايش جهانی نظام علمی در زمينه نانوتكنولوژی اظهار كرده است: “در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهای ديجيتالی را سريع، ارزان، كامل و عاری از هزينه‌بری يا پيچيدگی محتوايی كپی ‌برداری نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه می‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌های تقريبا معادل با هزينه بری ناشي از توليد همان مقدار فولاد میشود.
دکتر بوکی بالز رییس هییت تحقیقاتی دانشثگاه رایس و کاشف اسمبلی میگوید:”نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد.”
در مقدمه مقاله نانوتکنولوژی که توسط آقایان پرگمیت و پترسون در سال ۱۹۹۳ نگاشته شده چنین آمده است:
تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايی ۴ نفره كه به دور مدار زمين میگردد با هزينه‌ای در حدود يك خودروی خانوادگی تجسم كنيد.
موارد فوق، فقط تعداد محدودی از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژی هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعی تسريع شده و قدرتمند است كه ناشی از علم نانوتكنولوژی است. در آينده نزديك گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهنی با مقياس نانومتری می‌گردند كه قادر به همانندسازی است. طی چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا تمامی فرايندهای صنعتی و نيروی كار كنونی از رده خارج خواهند شد. كالاهای مصرفی به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضايی و همانندسازی امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلی ديگر، سبكهای زندگی روزمره در جهان بطور زيربنايی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت. 

سه فناوري تسخيركننده: 
از طرفی شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوری آينده در سه گروه فناوری اطلاعات، نانوفناوری و زيست فناوری خلاصه می شوند.
قرارگيری مقادير و حجم زيادی از اطلاعات در فضائی كوچك از ابعاد هم گرائی نانوفناوری و فناوری اطلاعات می باشد از طرفی در زيست فناوری و يا به عبارتی برای زيست شناسان قرار گيری حجم زيادی از اطلاعات در يك فضای بسيار كوچك موضوعی بسيار آشنا می باشد. 
در كوچكترين سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكی از سلول كه شامل حدوداً پنجاه اتم می باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد (به نام دی ان ا  نه تنها سطح يا به عبارتی تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازی اطلاعات زيستی اهميت دارد). شايد يكی از علل هم گرائی اين فناوری و فناوری اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوری است.
 
چه انتظاری بايد از نانوتكنولوژی داشت: 
 اين تكنولوژی جديد توانايی آن را دارد كه تاثيری اساسی بر كشورهای صنعتی در دهه های آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه های عملی در زمينه نانوتكنولوژی كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود.
انتظار می رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايی بالا و ويژگيهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد كه روش شيمی سنتی پاسخگوی اين امر نمی تواند باشد.
 نانوتكنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه ۳۰۰ ميليارد دلار برای صنعت نيمه هاديها و ۹۰۰ ميليون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی ۱۰ تا ۱۵ سال آينده شود.
نانوتكنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهای جسمي بشر را افزايش خواهد داد.
تقريبا نيمی از محصولات دارویی در ۱۰ تا ۱۵ سال آينده متكی به نانوتكنولوژی خواهد بود كه اين امر ، خود ۱۸۰ ميليارد دلار نقدينگی را به گردش درخواهد آورد

عتیقه زیرخاکی گنج