X
تبلیغات
*BBiT

*BBiT

BBiT*

مغز و بیماریهای آن-Brain And Its Problems

www.BBiT.com/Brain

***Download Photo***

مقدمه

دستگاه عصبی مرکزی قسمتی از دستگاه عصبی است که در درون محفظه‌ای استخوانی

 به نام استخوان جمجمه و ستون فقرات قرار گرفته است و شامل مغز و نخاع می‌باشد.

 از نظر ساختمانی در سیستم اعصاب مرکزی دو قسمت به نامهای ماده سفید و ماده

خاکستری قابل تشخیص می‌باشد. مغز شامل قسمتهای متنوعی است که هر کدام از آنها

در عین حال که با یکدیگر در ارتباط هستند کارهای متفاوتی را انجام می‌دهند.

تکامل مغز در مهره داران

در ماهیهای اولیه و دوزیستان ، نخاع و مغز در یک راستا قرار دارند. ولی در

 سایر مهره داران بویژه در پستانداران بین مغز و نخاع یک خمیدگی پدید آمده است که

 در پستانداران عالی به ۹۰ درجه می‌رسد. این خمیدگی ناشی از حجم زیاد نیمکره‌های

 مخ است. حجم مغز بویژه نیمکره‌های مخ در مهره داران اولیه رشد اندکی دارد.

 ولی در مهره داران عالی وسعت زیادی دارد.

سطح نیمکره‌های مخ در مهره داران اولیه تا پستانداران اولیه صاف ، ولی در

 پستانداران عالی بویژه انسان چین خوردگی فراوان دارد. مغز آدمی بزرگترین مغزها

 نیست اما وزن آن نسبت به جثه آدمی بیشترین است و با در نظر گرفتن سایر شرایط

 بهترین مغز است. مغز مهره داران در دوران جنینی دارای سه قسمت اولیه به

نامهای مغز پیشین ، مغز میانی و مغز تحتانی است. از این قسمتها بتدریج بخشهای

 مختلف مغز پدید می‌آیند.

www.BBiT.com/Brain Parts

***Download Photo***

ساختار مغز

مغز در داخل استخوان جمجمه و نخاع در داخل ستون فقرات جای گرفته‌ است. سه

 پرده که در مجموع مننژ نامیده می‌شوند، مغز و نخاع را از اطراف محافظت می‌کنند .

-پرده داخلی: پرده داخلی چسبیده به مغز و نخاع بوده و کار تغذیه بافت عصبی را انجام می‌دهد.

-پرده میانی: پرده میانی عنکبوتیه نام دارد که به پرده خارجی چسبیده و از پرده داخلی کم

و بیش فاصله دارد.

-پرده خارجی: از بافت پیوندی محکم تشکیل شده و به استخوانهای محافظ چسبیده است.

در فاصله بین عنکبوتیه و پرده داخلی مایع شفافی قرار گرفته است که از ترشحات

رگهای خونی است. این مایع را مایع مغزی-نخاعی می‌گویند و کار آن محافظت از بافت

عصبی است.

مخ

مخ بزرگترین قسمت مغز است و دارای دو نیمکره است که توسط رشته‌های عصبی

 محکم و سفید رنگی بهم متصلند و ارتباط دو نیمکره نیز از طریق همین رشته‌های

 عصبی صورت می‌گیرد. قسمت سطحی مخ ، خاکستری رنگ است و قشر مخ نامیده

 می‌شود. قشر مخ در انسان به علت وسعت زیاد خود و جای گرفتن در فضای محدود

 حالت چین خورده دارد. در زیر قشر مخ ماده سفید رنگی وجو دارد که از اجتماع

 رشته‌های عصبی میلین دار تشکیل شده است و این رشته همان دنباله‌های نورونهایی

 هستند که در قشر خاکستری با سایر قسمتهای دستگاه عصبی قرار دارند.

علاوه بر قشر مخ چند هسته خاکستری در بخش سفید آن وجود دارد که مهمترین آنها

غده تالاموس و غده هیپوتالاموس است. هر قسمت از قشر خاکستری کار ویژه‌ای انجام

 می‌دهد. مراکز مربوط به دریافت و تفسیر اطلاعات رسیده از اندامهای حسی مختلف

مانند چشم و گوش و پوست در این قسمت است. قسمتی از قشر خاکستری مرکز

حرکات ارادی است. مخ مرکز احساسات ، فکر کردن و حافظه است. نیمکره چپ مخ

حرکات طرف راست و نیمکره چپ بدن حرکات طرف راست بدن را کنترل می‌کنند.

هر نیمکره کارهای ویژه‌ای را نیز انجام می‌دهد.

 نیمکره چپ در زبان آموزی ، یادگیری ، تفکر ریاضی و منطق ، تخصص دارد.

 نیمکره راست انجام دادن کارهای ظریف هنری ، موسیقی را کنترل می‌کند. تالاموسها

مرکز تقویت پیامهای حسی مانند چشم ، درد و ترس هستند و پیامهای حسی را قبل

از اینکه به قشر مخ برسند تقویت می‌کنند. هیپوتالاموس مرکز تنظیم اعمال مختلفی

از جمله گرسنگی ، تشنگی ، خواب و بیداری و دمای بدن است.

مخچه

مخچه قسمتی از مغز است که در پشت و زیر مخ قرار دارد. مخچه دارای دو نیمکره

 است، اما چین خوردگیهای سطحی آن کم عمق تر و منظم تر است. قسمت سطحی

 مخچه را ماده خاکستری پوشانده است. مخچه بوسیله دسته تارهای عصبی به بقیه

 قسمتهای دستگاه عصبی مربوط است. مخچه در کار کنترل فعالیتهای ماهیچه‌ای

به مخ کمک می‌کند.

مخچه پیامهای حرکتی را قبل از اینکه به اندامها بروند تقویت می‌کند. در نتیجه حرکات

 نرمتری از بدن سر می‌زند. حفظ تعادل بدن نیز به عهده مخچه است. برای اینکار

چشمها و گوش داخلی وضعیت بدن را به مخچه خبر می‌دهند و مخچه ، ماهیچه‌ها را

 طوری کنترل می‌کند، که تعادل برقرار بماند. در مجموع کارهایی که مخچه انجام

 می‌دهد همگی غیر ارادی هستند.

بصل النخاع

بصل‌النخاع پایین ترین مرکز عصبی واقع در استخوان جمجمه است. انتهای

 بصل‌النخاع به نخاع مربوط است. بیشتر بصل‌النخاع از ماده سفید و رشته اعصابی

 تشکیل شده است که میان نخاع و مغز قرار دارد. بصل‌النخاع فعالیت اندامهای داخلی

 بدن مانند قلب ، ششها و اندامهای گوارشی را اداره می‌کند. به همین دلیل یکی از

 مهمترین اجزای مغز است و آسیب وارده به آن مرگ را به دنبال دارد. مغز ۱۲ جفت

 عصب دارد. این اعصاب با اندامهای مهمی ارتباط دارند.

بطنهای مغزی

در جریان تکامل مغز از لوله عصبی جنینی ، حفره مرکزی لوله عصبی در ۴ ناحیه

متسع شده و بطنهای مغزی را بوجود می‌آورد. بطنهای مغزی عبارتند از: بطنهای

جانبی شامل دو بطن و هر کدام در یکی از نیمکره‌های مغزی ، بطن سوم در ناحیه

تالاموس و بطن چهارم در محل بصل‌النخاع و پل مغزی.

مایع مغزی- نخاعی

سیستم عصبی مرکزی در درون مایعی به نام مایع مغزی-نخاعی قرار گرفته که این

 مایع هم به عنوان ضربه‌گیر سیستم عصبی مرکزی را در مقابل ضربات مکانیکی

 حفظ می‌کند و هم برای فعالیتهای متابولیکی آن ضروری است. حجم این مایع که

 از رگهای خونی بافت مغز منشا می‌گیرد بین ۱۵۰ - ۸۰ میلی‌لیتر متغیر است.عدم

باز جذب این مایع و تجمع آن در بطنهای مغزی منجر به شرایطی به نام هیدروسفالی

 می‌گردد که می‌تواند باعث آسیب پارانشیم مغز گردد.

www.BBiT.com/Brains

***Download Photo***

بیماریهای مغزی

عامل بیماریهای عفونی مراکز عصبی ، باکتریها ، ویروسها و یا موجودات زنده

 میکروسکوپی دیگرند. در بعضی از این بیماریها مراکز عصبی خونی می‌شوند و

 در برخی دیگر سموم میکروبها که در جای دیگر بدن مستقر می‌شوند،

 به مراکز عصبی می‌رسند و آنها را دچار مشکل می‌کنند.

فلج اطفال یا پلیومیلیت

عامل این بیماری نوعی ویروس است که از طریق غذا و آبی که به مدفوع شخص

 بیمار آلوده باشند، به شخص سالم سرایت می‌کند. ویروس به نخاع می‌رسد و در

آنجا به جسم سلولی نورونهای حرکتی آسیب کلی می‌رساند، و ماهیچه‌های تحت کنترل

 آنها فلج می‌شوند. با استفاده از واکسن می‌توان به راحتی از ابتلا به این بیماری

 جلوگیری کرد.

مننژیت مغزی

در اثر عفونت پرده‌های مننژ مغز یا نخاع حاصل می‌شود. انواعی از باکتریها باعث

این بیماری می‌شوند. یک نوع از این باکتریها به نام مننگوکوک است. علایم بیماری

 مننژیت به طور ناگهانی بروز می‌کند. حرارت بدن دردناک می‌شود. مننژیت بیماری

 خطرناکی است و در صورت تاخیر در معالجه باعث مرگ می‌شود.

آنسفالیت

آنسفالیت یک بیماری ویروسی است. ویروس در بخشهای خاکستری مغز مانند

 بصل‌النخاع و مغز میانی جایگزین می‌شود. ویروسهای سرخک و اوریون نیز ممکن

 است به مغز برسند و آنسفالیت ایجاد کنند. آنسفالیت ممکن است حاد یا مزمن باشد.

 در حالت حاد سردرد ، حالت خواب آلودگی در روز و دوبینی عارض می‌شود.

بیماری هاری

میکروب این بیماری نوعی ویروس است که با گاز گرفتن سگ ، گربه وارد بدن آدمی

 می‌شود. از زمان گاز گرفتن تا بروز بیماری ۱۵ روز تا ۲ ماه طول می‌کشد.

Mohammad Ali Sarafi:?

Posted By:BBiT.Com@

 

+ نوشته شده در  Sun 21 Mar 2010ساعت 4:19 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  | 

رادار

مقدمه

 

خيالپردازي در بسياري از مواقع به حقيقت می‌پيوندد. جالب است بدانيد که اختراع رادار هم در حقيقت همانند بسياري از اختراعات ديگر ريشه در يک داستان علمي - تخيلي دارد. واژه رادار که امروزه در سرتاسر دنيا کاربرد دارد، همانند راديو و تلويزيون يک اصطلاح بين المللي شده است. در واقع اختراع رادار از يک پديده فيزيکي و بسيار طبيعي به نام انعکاس گرفته شده است.همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره‌هاي عظيم تجربه کرده ا‌يم. نور خورشيد هم با استفاده از همين پديده است که از سوي ماه و در هنگام شب به ما می‌رسد.

امواج راديويي و الکترومغناطيس نيز قابليت انعکاس و بازتاب دارند و رادار بر اساس همين خاصيت ساده بوجود آمد. ساده‌ترين رادارها در حقيقت از يک فرستنده و يک گيرنده راديويي بوجود آمدند. در ابتدا اين وسيله فقط قادر بود وجود شيء را اعلان کند و به هيچ وجه توانايي تشخيص اندازه و ويژه گي هاي ديگر آن را نداشت. بنابرين بشر در ساخت رادار نيز از طبيعت استفاده‌هاي فراوان و اساسي کرده و با تغييراتي جزئي براي خود وسيله ا‌ي سودمند ساخته است.

 

 

واژه شناسي :

محدوده نزديک (Near range): بخشي از نوارتصوير که به خط ندير نزديک است .

محدوده دور(far range) : بخشي از نوار تصوير که در فاصله دور نسبت به خط ندير قرار دارد .

برد ميل (slant range): خط شعاعي که از رادار به هريک از اهداف مي توان نظير کرد .

برد زميني (ground range ) : تصوير برد ميل در سطح زمين .

زاويه تابش(incidence angle) : زاويه بين پرتورادار و سطح زمين .

زاويه ديد(look angle) : زاويه بين خط عمود وپرتو رادار.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تاريخچه

نخستين بار در سال 1901 « هوگو ژرنسبارک » که او را «ژول ورن» آمريکايي می‌نامند، در يک داستان علمي _ تخيلي ، آن را طرح ريزي کرد. در سال 1906 ، يک دانشجوي 23 ساله آلماني ، به نام « هولفس ير » دستگاهي ساخت که با اصول رادارهاي امروزي می‌توانست امواجي را بسوي موانع بفرستد و بازتاب آنها را دريافت دارد. آزمايش اساسي ارسال امواج الکترومغناطيسي بسوي هواپيماهاي در حال پرواز ، بوسيله يک دانشمند فرانسوي به نام « پير داويد » انجام يافت. در آغاز جنگ دوم جهاني بود که تکنسينهاي انگليسي موفق شدند، نخستين مدلهاي راداري امروزي را بسازند. اما کار آنها يک مشکل اساسي داشت. امواج تا نقطه‌اي که  می‌خواستند نمی‌رسيد و تنها تا پنج هزار متر برد داشت.

به همين دليل يک فرانسوي ديگر به نام "موريس پونت" در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهي جالب به نام "مانيترون" شد که امواج بسيار کوتاه راديويي را بوجود می‌آورد و به همين دليل رادارهايي که به کمک اين وسيله تکميل شدند توانستند تا دهها کيلومتر بيش از رادار قبلي امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعي پونت در سال 1935 ابتدا در کشتي معروفي به نام نرماندي نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههاي عظيم يخي شناور در اقيانوس محافظت کند و بدين ترتيب رادار علاوه بر استفاده وسيع در هوا ، سطح درياها را هم به تسخير خود در آورد. به سال 1900 میلادی نیکولای تسلا فیزیکدان یوگوسلاویایی متوجه شد که اشیا بزرگ میتوانند سیگنالهای رادیویی را منعکس کنند.این سیگنال ها آنقدر قوی هستند که می توان آنها را با گیرنده های رادیویی دریافت کرد.او میدانس که سیگنال های برگشتی در واقع اکو های رادیویی هستند.او پیش بینی کرد مه این اکو ها می توانند برای تعیین موقعیت و مسیر کشتی هادر دریا مورد استفاده قرار بگیرند.در سال 1922 گولیلمو مارکونی دانشمند بزرگ نیز این پیش بینی را به عمل در آورد.اما این پیش بینی ها به مرحله اجرا در نیامدند تا زمانی که جنگ جهانی دوم,در شرف وقوع بود.تمام کشورهای بزرگ هواپیماهای سریعالسیری ساخته بودند که میتوانستند بمبهایی را باخود حمل کنند.در نتیجه پیدا کردن راه حلی که بتوان این هواپیما را کشف کرد ضروری به نظر میرسید. همین رادار بود. چون تا آن زمان راه حلی به نظر نمیرسد و برای این منظور کشور مورد حمله قرار گرفته مجبور بود تا هواپیماهای خود را برای مقابله با هواپیماهای دشمن بفرستند تا مگر اینکه دشمن دور شود.و به آسمان خودی برگردد.سرانجام گام بزرگی جهت ساختن رادار در بسیاری از کشور ها بسال 1934 و 1935 میلادی برداشته شد.عقیده جدیدی به وجود آمده بود,عبارت بود ازفرستادن سیگنالهای رادیویی بصورت ضربه های فاصله دار که ضربان موزون نامیده میشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


مکانيسم عمل :

همانطور که امواج دريا و امواج صوتي پس از رسيدن به مانعي منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطيسي هم وقتي به مانعي برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطيسي نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شويم، بلکه بطور دقيق تعيين می‌کنيم که ايا ساکن هستند يا از ما دور و يا به ما نزديک می‌شوند. حتي سرعت جسم نيز بخوبي قابل محاسبه است. وقتي امواج منتشر شده از رادار ، به يک جسم دور برخورد می‌کنند، به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتي توسط دستگاههاي خاص در مبدا تقويت می‌شوند و از روي مدت رفت و برگشت اين امواج ، فاصله بين جسم و رادار اندازه گيري می‌شود.

کاربردها :

نظامي:

درجنگ جهاني دوم زمانيکه رادار وارد صحنه نبرد  شد، انگلستان پيگاههاي وسيعي را با رادار مجهز کرد و به اين ترتيب هواپيماهاي آلماني در کار خودشان دچار اختلال شدند. به عقيده بسياري از کارشناسان همين رادار بود که آلمان را علي رغم حمله‌هاي گسترده هوايي بر روي شهرهايي نظير لندن ، ناکام گذاشت. همچنين بسياري از زير دريايي هايي که تعداد زيادي از کشتيهاي حمل و نقل و ناوهاي جنگي متفقين را به قعر دريا می‌فرستادند، با کمک رادارها شناسايي شدند و در عمليات گوناگون خود دچار شکست گرديدند.

 رادارها حتي در توپخانه‌ها ، موشک اندازها و جنگ هاي زير درياييها نيز وارد عمل شدند و توجه قدرتهاي بزرگ تسليحاتي را ، حتي پس از شکست هيتلر و پايان جنگ جهاني به خودشان جلب کردند. اما صرف نظر از کاربردها نظامي، رادار خدمات صلح آميز بسياري را بري انسان امروزي در برداشته است. کاهش سوانح در مسافرت هاي دريايي و هوايي همگي مديون رادار هستند.

علمي:

در حقيقت يکي از مهمترين کاربردهاي علمي رادار با آغاز عصر فضا بوجود آمد و بشر توانست براي اولين بار با کمک رادار به فضا دسترسي پيدا کند و حتي سطح سياره ها و اشکال گوناگون آنها را شناسايي کند. اين موفقيت سالها قبل از آن بود که سفينه ها بتوانند از سطح سيارات عکسبرداري کنند. بنابرين رادار علي رغم خرابي هاييکه با گسترده تر کردن جنگ ها به وجود آورد، توانست خدمات بسيار ارزنده اي را براي جامعه بشري به ارمغان آورد و انسان اين همه را مديون طبيعت بي ادعاست!

صنعتي وبازرگاني:

شناسايي حضور يا عدم حضور يک جسم در فاصله ه‏اي مشخص عمدتاً آنچه را که توسط رادار شناسايي می‏شود متحرک مي باشد ( مانند هواپيما ) اما رادار قادر به شناسايي حضور اجسام که مثلاً در زير زمين نيز مدفون شده‏ اند، می‏باشد. در بعضي از موارد حتي رادار می‏تواند ماهيت آنچه را که می‏يابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپيميي که شناسايي می‏کند. شناسايي سرعت آن جسم- دقيقاً همان هدفي که پليس از آن در بزرگراهها براي کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می‏کند.

 

فضايي:

جابجايي اجسام - شاتل‏هاي فضايي و ماهواره‏هاي دوار بر دور کره زمين از چيزي با عنوان رادار حفره‏ هاي مجازي براي تهيه نقشه از عوارض جغرافيايي سطح زمين ، ماه و ديگر سيارات استفاده می‏کنند.

 

 

 

 

 

رادار در طبيعت:

شايد رادار طبيعي بيشترين استفاده را براي خفاش دارد. چرا که اين پرنده شب پرواز ، داراي حس بينايي ضعيفي است و به کمک طبيعت راداري که دارد، می‌تواند موانع دور و برخود را تشخيص دهد. خفاش هنگام پرواز فريادهاي ابر صوتي خاصي ايجاد می‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف ، منعکس می‌شود و به گوش خفاش می‌رسد. بوسيله همين پژواک صداهاي ابر صوتي است که نوع مانع و فاصله آن را تشخيص می‌دهد و طوري پرواز می‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد.
بالنها و دلفينها نيز از همين پديده بازتاب استفاده می‌کنند که در مورد بازتابهاي صوتي به آن "سونار" گفته می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

رادار هواشناسي:

در سالهاي اخير رادار براي افزايش كارايي پيش‌بيني وضع هوا به ابزاري بسيار ارزشمندي تبديل شده است. 

زمينه‌هاي استفاده از رادار در هواشناسي به شرح زير است :

1- تعيين فاصله هدف (ابر، منطقه بارش، جبهه ها و ) تا ايستگاه مورد نظر;

2- شناخت نوع هدف (انواع جبهه ها، انواع ابرها و );

3- شناخت نوع ريزش (باران، تگرگ، برف و );

4- شناخت موقعيت و ارزيابي انواع سيكلونهاي حاره‌اي و توفندها;

5- شناخت مسير حركت و تعقيب روند تغييرات تظاهرات فوق در مسير حركت.

 

كار رادار براساس خاصيت قطرات آب و ذرات بلور موجود در ابرهاست كه مانند مانعي، امواج ارسال شده از رادار مستقر بر سطح زمين را منعكس مي‌كنند.

از آنجا كه سرعت امواج الكترو مغناطيسي، ثابت (300.000 كيلومتر در ثانيه) است مي توان با استفاده از ارسال امواج و سنجش زمان رفت و برگشت آنها، فاصله هدف از ايستگاه را مشخص كرد.

دستگاه رادار از سه قسمت، يعني فرستنده، آنتن و گيرنده تشكيل شده است.

شيوه كار بدين شكل است كه ابتدا بوسيله لامپ فرستنده (magnetron) ، ضربان منقطع از امواج الكترومغناطيس با فركانس بالا توليد مي شود و آن را از طريق آنتن رادار، كه در بيشتر موارد محدب است، به سمت مانع (مثلا ابر) مي فرستند؛ پس از برخورد به قطرات يا ذرات بلور موجود در ابر، بلافاصله به انعكاس پخشي دچار مي‌شوند و به سوي زمين بر مي‌گردند كه البته تنها قسمتي از آن از طريق آنتن رادار به گيرنده مي‌رسد زيرا دامنه ضربان مورد بحث در اين رفت و برگشت تضعيف مي‌شود، لذا آن را با دستگاه تقويت كننده‌اي حدود يك ميليون برابر (106) تقويت مي‌كنند.

اين امواج در مرحله بعد به صفحه تصوير(نوسان‌نما) منتقل و سپس به صورت لكه‌هاي نوراني مشخص مي‌شوند. از روي تصوير دريافتي مي‌توان نوع تظاهرات جوي را به خوبي تشخيص داد؛ مثلا رگبار و ابرهاي تندري، در صفحه تصوير به صورت لكه هاي روشن و نامنظم ديده مي‌شود.

در بين تظاهرات جوي ؛ جبهه سرد، واضح‌تر و روشن‌تر از بقيه تصاوير ديده مي‌شود به طوري كه امكان شناسايي و پيش‌بيني مسير حركت آنها با هيچ روشي تا اين حد موفق نيست.

علا وه بر کسب واستفاده درست از اطلاعات کابرد هاي خاص رادار به شرح زير مي باشد :

-نخست تکنولوژي تصوير سه بعدي (stereo image) مي باشد :

 در اين روش با پوشش دادن ناحيه تصوير با زواياي تابش متفاوت وهمچنين بهره گيري ازجهت هاي ديد متفاوت يا مخالف و انطباق تصاوير ايجادشده مي توان يک تصوير سه بعدي از ناحيه تصوير ايجاد کرد .در نتيجه اختلال هايي از قبيل سيه دارشدن بعضي نواحي برطرف گرديده وزمينه براي تحليل دقيقتر تصاوير فراهم مي گردد . اين تکنولوژي در تحليل تصاوير مناطق جنگلي و جغرافيايي وهمچنين نقشه برداري از اراضي کاربرد دارد .

-از ديگر پيشرفت هاي حاصل شده مي توان به قطبش سنجي (polqrimetry) اشاره کرد:

 در اين روش امکان دريافت و ارسال سيگنال هاي ميکرويو به صورت ترکيبي از قطبيدگي افقي و عمودي وجود دارد . در نتيجه ما مي توانيم چهار ترکيب HH VV VH HV را براي دريافت يا ارسال امواج در نظر بگيريم . بدين طريق با ايجاد تصاويري با ويژ گي هاي مختلف نتايج لازم جهت دستيابي به تصوير دقيقتر حاصل مي گردد .

مثالي از کاربرد رادار:

حال بياييد در مورد نمونه اي واقعي از راداري كه براي شناسايي هواپيماهاي در حال پرواز بكار مي‏رود صحبت كنيم. سيستم رادار در ابتدا با روشن كردن فرستنده ، يك دسته موج راديويي متراكم در آسمان و در جهات مختلف پخش مي‏كند. اين ارسال براي چند ميكروثانيه صورت مي‏پذيرد، حال فرستنده خاموش شده و گيرنده سيستم رادار مترصد دريافت پژواك امواج كه به همراه اطلاعات حاصل از پديده داپلر نيز هستند مي‏ماند.

امواج راديويي با سرعتي معادل سرعت نور حركت مي‏كنند، تقريباً در هر ميكروثانيه 300 متر را در فضا طي مي‏كنند؛ حال اگر سيستم رادار مذكور داراي يك ساعت بسيار دقيق و قوي باشد، مي‏تواند با دقت بسيار بالايي موقعيت هواپيما را مشخص كند، با استفاده از روشهاي خاص پردازش سيگنال براي تحليل پديده داپلر بر روي موجهاي برگشتي مي‏توان به دقت سرعت هواپيما را مشخص كرد.

آنتن رادار ، يك دسته  پالس امواج راديويي  كوچك (اما قدرتمند) را با يك فركانس مشخص منتشر مي سازد. هنگامي كه امواج به يك جسم برخورد مي‏كنند منعكس شده و در اثر پديده داپلر فشرده ‏تر يا گسسته ‏تر مي‏شوند. همان آنتن وظيفه دريافت امواج منعكس شده را كه البته بسيار كمتر از امواج ارسالي هستند بر عهده دارد.

در رادارهاي زميني قضيه خيلي پيچيده‏تر از رادارهاي هوايي است، هنگامي كه يك رادار پليس به ارسال پالس موج راديويي مي‏پردازد بخاطر وجود اجسام بسيار در سر راهش مانند نرده‏ها، پلها، تپه ‏ها و ساختمانها پژواكهاي بسياري را دريافت مي‏دارد، اما از آنجايي كه تمام اين اجسام ثابت هستند به جزء خودروها مورد نظر، لذا سيستم رادار خودروهاي پليس ، از ميان امواج منعكس شده، فقط آنهايي را انتخاب مي‏كند كه در آنها پديده داپلر قابل شناسايي است،( آن هم به اندازه ‏‏اي كه جسم متحرك اضافه سرعت داشته باشد،) در ضمن آنتن اين رادارها بسيار دهانه تنگي دارند، چرا كه فقط بر روي يك خودرو تنظيم مي‏شوند.

البته امروزه پليسها در برخي كشورها از جمله كشور خودمان از تكنولوژي ليزر براي تعيين سرعت خودروها در بزرگراهها استفاده مي‏كنند. اين تكنولوژي به نام «ليدار» شناخته مي‏شود. در اين مدل بجاي امواج راديويي از اشعه نوري متمركز (يا همان ليزر) استفاده مي‏شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

نگسراد:

نگسراد به معني نسل جديد رادارهاي هواشناسي است و چنين وسيله‌اي براي سنجش و پيش بيني وقوع تغييرات ناگهاني آب و هوا (مثل توفان، گردباد) بكار مي‌رود.

در اين وسيله از امواج الكترومغناطيس استفاده مي‌شود. براي اين امواج نيز ممكن است (همانند صدا)

پديده دوپلر روي دهد.

همانطور كه مي‌دانيد گردباد متشكل از ذرّات ريز آب و هوا است كه با سرعت زياد حول محوري متحرّك در چرخشند. امواج رادار توسط نگسراد صادر مي‌شود. بازتاب اين امواج از ذرّات آب به سمت نگسراد بازمي‌گردد. در اين حالت بسامد امواج فرستاده شده و بازتابيده با يكديگر مقايسه مي‌شوند.

البته امواج بازتابي داراي بسامد‌هاي مختلفي هستند. ذرّات كه به سمت دستگاه در حركتند امواج رادار را با بسامد بالاتر باز مي‌تابانند (طبق پديده دوپلر). برعكس ذرّات كه در حال دور شدن از نگسراد هستند امواج رادار را با بسامدي پايين‌تر از بسامد ارسالي باز مي‌تابانند. پردازش‌هاي كامپيوتري بر روي مقادير بسامد دريافتي  تصاويري را مي سازد که  نشانگر جهت و سرعت باد مي‌باشند.

رادار تصويري:

گاه امکان بررسي اجسام از نزديک وجود ندارد . براي مثال جهت بررسي سطح اقيانوس ها نقشه برداري از اراضي جغرافيايي لزوم ساخت وسايلي که بتوانند از راه دور اين کاررا انجام دهند به چشم مي خورد . با دستيابي به تکنولوژي سنجش از راه دور بسياري از اين مشکلات برطرف گشت . در واقع در اين روش امکان بررسي اجسام وسطوحي که نياز به بررسي از راه دور دارند را فراهم مي آورد . سنجش از راه دور رامي توان به دو بخش فعال وغير فعال تقسيم کرد . گستره طول موج امواج ميکرويو نسبت به طيف مادون قرمز ومرئي سبب گرديده تا براي سنجش از راه دور به وسيله امواج از اين طيف استفاده گردد .

عملکردسيستم هاي سنجش غيرفعال همانند سيستم هاي سنجش دما عمل مي کنند .دراينگونه سيستم ها با اندازه گيري انرژي الکترومغناطيسي که هر جسم به طور طبيعي از خود ساطع مي کند نتايج لازم کسب مي گردد .هواشناسي واقيانوس نگاري از کاربردهاي اين نوع سنجش مي باشد .

در سيستم هاي سنجش فعال از طيف موج ميکرويو براي روشن کردن هدف استفاده مي شود . اين سنسورها را مي توان به دو بخش تقسيم کرد : سنسورهاي تصويري وغيرتصويري (فاقد قابليت تصويربرداري) .

از انواع سنسور هاي غير تصويري مي توان به ارتفاع سنج واسکترومتر ها(پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداري جغرافيايي وتعيين ارتفاع ازسطح دريا مي باشد .اسکترومتر که اغلب بر روي زمين نصب ميگردند ميزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گيري مي کنند . اين وسيله در مواردي همچون اندازه گيري سرعت باد در سطح دريا و کاليبراسيون تصوير رادار کابرد دارد .

معمول ترين سنسور فعال که عمل تصويربرداري را انجام مي دهد رادار مي باشد . رادارمخفف(radio detection and ranging) بوده  وبه معني آشکارسازي به کمک امواج ميکرويو است .به طور کلي مي توان عملکرد رادار را در چگونگي عملکرد سنسورهاي آن خلاصه کرد . سنسورها سيگنال هاي ميکرويو را به سمت اهداف مورد نظر ارسال کرده وسپس سيگنال هاي بازتابيده شده از سطوح مختلف را شناسايي مي کند . قدرت (ميزان انرژي) سيگنالهاي پراکنده شده جهت تفکيک اهداف مورد استفاده قرارمي گيرد . با اندازه گيري فاصه زماني بين ارسال ودريافت سيگنال ها مي توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزاياي شاخص رادار مي توان به عملکرد رادار در شب يا روز وهمچنين قابليت

 

 

 

 

 

 

 

تصويربرداري درشريط آب و هوايي مختلف اشاره کرد . امواج ميکرويو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران مي باشند . از آنجاييکه عملکرد رادار با طرز کار سنسورهايي که با طيف هاي مرئي ومادون قرمز کار مي کنند متفاوت است لذا مي توان با تلفيق اطلاعات بدست آمده تصاوير دقيقي را بدست آورد .

 

اصول رادار :

مهمترين نکته حائز اهميت در بخش قبل را ميتوان معرفي رادار به عنوان وسيله اندازه گيري معرفي کرد . اجزاء تشکيل دهنده سيستم رادار فرستنده , گيرنده آنتن وسيستم هاي الکتريکي جهت ثبت و پردازش اطلاعات مي باشد . همانطور که در تصوير شماره 1 مشاهده مي شود فرستنده ، پالس هاي کوتاه ميکرويو (A) را که بوسيله آنتن راداربه صورت پرتو متمرکز مي شوند(B) با فاصله زماني معيين توليد مي کند . آنتن راداربخشي از سيگنال هي بازتابيده شده (c) از سطوح مختلف را دريافت مي کند.با اندازه گيري مدت زمان ارسال پالس و دريافت پژواک هاي پراکنده شده از اشياء مختلف مي توان فاصله آنها ودر نتيجه موقعيت آنها را تعيين نمود .با ثبت و پردازش سيگنال بازتابيده توسط سنسور تصوير دو بعدي از سطح مورد نظر تشکيل مي گردد .

 

پهناي باند :

از آنجاييکه گستره طيف امواج ميکرويو نسبت به طيف هاي مرئي ومادون قرمزوسيع تر مي باشد لذا اکثر رادار ها از اين طيف استفاده مي کنند . در رادارهاي تصويري اغلب از طول موج هاي زير استفاده مي شود:

  • ka&k&ku band
  • Xband
  • Cband
  • Sband
  • Lband
  • P_band

تمامي طول موج هاي استفاده شده در رادارهاي تصويري در محدوده سانتيمتر است . طول موج رادار در نحوه تشکيل تصوير موثر مي باشد . با افزيش طول موج شاهد تصاوير با کيفيت بهتر مي باشيم .در دو تصوير زير(تصاوير شماره 2و3) از دو طول موج متفاوت استفاده شده است . شما مي توانيد تفاوت آشکاري را که دراين تصاوير وجود دارد مشاهده نماييد . علت اين تفاوت تغيير در نحوه فعل وانفعال سيگنال با سطح اشياء ميباشد که در ادامه درباره اين موضوع صحبت خواهد شد

 

 

 

 

 

 

 

 

قطبيدگي(polarization) :

هنگامي که در مورد امواج الکترومغناطيسي همانند امواج ميکرويو صحبت مي گردد بحث درباره قطبيدگي حائز اهميت مي باشد . قطبيدگي عبارت است از جهت ميدان الکتريکي در امواج الکترومغناطيسي . به طور کلي مي توان قطبيدگي امواج را به سه دسته تقسيم بندي کرد : قطبيدگي خطي و دايره اي وبيضوي .

اغلب رادار هاي تصويري از قطبيدگي خطي استفاده کرده , که اين نوع قطبيدگي را مي توان به دو بخش عمودي(vertical) وافقي (horizontal) تقسيم بندي کرد (تصوير شماره4). اغلب سنسورهاي رادار طوري طراحي شده اند که قابليت ارسال وهمچنين دريافت امواج را به يکي از دو صورت بالا دارا هستند . در بعضي از رادارها دريافت وارسال امواج با ترکيبي از دو نوع قطبيدگي انجام مي پذيرد

به طور کلي مي توان چهارترکيب از قطبيدگي رادار در نظر گرفت :

 

  • HH
  • VV
  • HV
  • VH

 

 

حرف H نشان دهنده قطبيدگي افقي وحرفV نميانگر قطبيدگي عمودي ميباشد . درچهارترکيب بالا حرف سمت راست نحوه دريافت سيگنال را نشان مي دهد .

هندسه رادار (radar geometry):

درسيستم تصويربرداري رادار هوايي با جابجانمودن سکو در يک مسير مستقيم که مسيرپرواز(flight direction)(A) ناميده مي شودعمل تصويربرداري انجام ميگردد . پاي قائم در صفحه تصوير را ندير(nadir)(B) مي ناميم .آنتن رادار امواج را براي روشن کردن نوارتصوير(swath) (C) ارسال مي کند . با قرار گرفتن نوارهاي تصوير در کنار هم ناحيه تصوير(track) (ناحيه خاکستري رنگ ) تشکيل مي گردد که اين ناحيه نسبت به خط ندير فاصله دارد . محور طولي ناحيه تصويرکه با مسير پروازموازي مي باشد را سمت(azimuth)(E) ومحورعرضي راکه برمسيرپروازعمود است را برد(range)(D) مي ناميم .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اثرات سطح بر تصوير رادار :

ميزان روشنيي ( درخشندگي ) تصوير به ميزان پراکندگي(scattering) سيگنال هاي ميکرويو در برخورد با سطح بستگي دارد . پراکنش سيگنال به پارامترهايي از قبيل مشخصات رادار (فرکانس قطبيدگي هندسه ديد و) وهمچنين خصوصيات سطح (پستي وبلندي نوع پوشش و) وابسته است . به طور کلي مي توانيم عوامل بالا را در سه عامل اصلي زير خلاصه کنيم :

1) صيقلي بودن سطح

2) هنسه ديد و رابطه آن باسطح

3) درصد رطوبت وخصوصيات الکتريکي سطح

صيقلي بودن سطح مهمترين عامل تعيين کننده روشنايي تصويرمي باشد . سطوح صاف موجب بازتابش آيينه اي(A) در فعل وانفعال سيگنال رادار با سطح مي گردند . درنتيجه اين نوع بازتابش مقدار اندکي ازسيگنال هاي بازتابيده شده به سمت رادار باز ميگردند . بنابرين سطوح صاف با درجه تيره گي بيشتر در تصوير ظاهر خواهند گشت . سطوح ناصاف سيگنال هاي رادار راتقريبا به صورت يکنواخت بازتاب مي دهند . و درنتيجه بخش عمده اي از اين سيگنال ها به سمت راداربازميگردند . بنابرين سطوح ناصاف با درجه روشنايي بيشتر در تصوير مشاهده مي شوند . به اين نوع انعکاس بازتابش پخشيده(B)گفته مي شود . احتمال وقوع انعکاس زاويه اي (C) در نواحي که از سطوح عمود برهم تشکيل شده وجود دارد. به بيان ساده تر سيگنال هاي بازتابيده شده از سطح اول پس از برخورد به سطح دوم به سمت رادار بازتاب داده ميشود .اين نوع انعکاس به طور معمول در مناطق شهري (ساختمان ها خيابان ها پل ها و ) اتفاق مي افتد . صخره ها کوه ها ونيزار رودخانه ها نيز سيگنال رادار را اينگونه بازتاب مي دهند .

زاويه تابش(incidence angle) نيز در نحوه شکل گيري تصوير همچنين صيقلي بودن سطوح نقش ايفا مي کند . با در نظر گرفتن سطح وطول موج ثابت با افزيش زاويه تابش سيگنال هاي کمتري به سوي رادار بازميگردند ودر نتيجه درجه تيره گي افزيش مي يابد .به بيان ديگر با افزيش زاويه تابش سطوح صيقلي تر از مقدار واقعي خود در تصوير ظاهرمي شوند .

به طور کلي تغيير در هندسه ديد در بهبود نقشه هاي جغرافيايي وهمچنين برطرف کردن اختلال هايي از قبيل سيه دارشدن و کاهش عمق تصويرموثر مي باشد .

 

 

 

 

 

 

وجود رطوبت در خصوصيات الکتريکي وحجم اجسام موثر مي باشد . تغيير در خواص الکتريکي در جذب ارسال وهمچنين نحوه شکل گيري تصوير موثر مي باشد . بنابراين درصد رطوبت اجسام در فعل وانفعال سيگنال رادارومتعاقبا تصوير موثر مي باشد . معمولا با افزيش رطوبت جسم سيگنال هاي بيشتري توسط جسم بازتابيده مي شود . براي مثال علفزارهاي وسيع در هنگامي که مرطوب هستند در تصوير رادار روشنتر ظاهر مي شوند .

دقت تفکيک(spatial resolution) :

به ميزان توانايي رادار جهت تفکيک اشياء مختلف از همديگر دقت تفکيک گفته مي شود . بر خلاف سيستم هاي نوري افزيش دقت تفکيک در رادار بر اساس خصوصيات امواج ميکرويو وهمچنين تاثيرات هندسي انجام مي پذيرد . دررادارهايي که از يک آنتن جهت ارسال امواج استفاده مي کنند يک پالس موج ارسال گشته و با دريافت پژواک آن توسط گيرنده تصوير تشکيل مي شود .

دقت تفکيک را مي توان در دو راستا بررسي کرد . در جهت سمت ناحيه تصوير که دقت سمت (azimuth resolution) ناميده مي شود ودر جهت برد که آن را دقت برد (range resolution) مي ناميم .

دقت برد به طول پالس رادار (P) بستگي دارد . در صورتي که عمل تفکيک با طول بيشتر از نصف پالس صورت گيرد اهداف از يکديگر قابل تشخيص اند . براي مثال در شکل شماره 8 اهداف 1و2 در تصوير به صورت يک جسم مشخص شده در حاليکه هدف هاي 3و4 به راحتي از هم تفکيک شده اند . با افزيش زاويه تابش (افزيش برد )شاهد کاهش دقت برد مي باشيم .

دقت سمت به پهناي ستون امواج رادار يا پهناي زاويه اي (beam width) (A) و همچنين برد مايل(slant range) وابسته است . با افزيش پهناي زاويه اي مي توانيم شاهد دقت سمت باشيم . در تصويرشماره 9 اهداف 1و2 که در محدوده نزديک قرار دارند توسط رادار به راحتي قابل تشخيص اند درحاليکه هدف هاي 3و4 که در محدوده دور قرار گرفته اند قابل تشخيص نمي باشند . همچنين با افزيش طول آنتن رادار مي توان دقت سمت را افزيش داد

رادار دهانه ترکيبي (synthetic aperture radar):

همانطور که در قسمت قبل گفته شد جهت بالابردن دقت سمت مي توانيم طول آنتن رادار را افزيش دهيم . اگرچه در اين افزيش طول ما با محدوديت هايي مواجه هستيم . در رادرهاي هوايي طول آنتن رادار بين 1 تا 2 متر در نظر گرفته مي شود . در ماهواره ها ما مي توانيم اين محدوده را بين 10 تا 15 متر در نظر بگيريم . با تغييراتي در چگونگي حرکت سکوي رادار وثبت و پردازش سيگنال هاي بازتابيده شده مي توان بر محدوديت اندازه غلبه کرد . بدين طريق که ما با تغيير در نحوه رفتار رادار به صورت مجازي طول آنتن رادار را افزيش داده يم .

 

 

 

 

 

 

 

1) ابتداشيءهدف (A)سيگنال

هاي ميکرويو را به صورت پالس دريافت کرده . پژواک هاي هر پالس توسط رادار ثبت مي شوند . سکوي رادار در مسير مستقيم به طور پيوسته در حال حرکت است . در طول زماني که شيء هدف در معرض پالس هاي رادار قرار داردعمل ثبت سيگنال هاي بازتابيده شده از شيءتوسط رادار انجام مي پذيرد .

2) زمان چنداني طول نمي کشد تا طول آنتن ترکيبي (B) مشخص گردد .

با افزيش پهناي زاويه اي وهمچنين کاهش سرعت سکو مي توانيم دقت سمت را در محدوده دور افزيش دهيم .در نتيجه شاهد ثابت ماندن دقت تفکيک درراستاي سمت مي باشيم .به تکنولوژي فوق که جهت افزيش دقت برد صورت مي پذيرد رادار دهانه ترکيبي يا SAR گفته مي شود .اين روش در اکثررادارهاي هوايي وفضايي استفاده مي شود .

 

 

 

 

 

 

خصوصيات تصوير رادار :

در تصاوير رادار با نوعي اختلال مواجه هستيم که به نويز اسپيکل(speckle) معروف است .اين اختلال که باعث ظاهرشدن دانه هاي ريزودرشت (بافت فلفل نمکي) در تصوير مي شود زاييده ساختار بهم ريخته سطح و همچنين تداخل سيگنال هي بازتابيده مي باشد . به عنوان نمونه يک سطح هموار مانند علفزار(تصوير شماره 11) را در نظر مي گيريم . بدون در نظر گرفتن اثر اين اختلال پيکسلهاي تصوير با درجه روشنايي يکسان مشاهده مي شوند . حال آنکه در تصوير حقيقي به علت تداخل سيگنال هاي پراکنده شده پيکسل ها داري درجات روشنايي متفاوت مي باشند .در واقع نويز اسپيکل کيفيت تصاوير راکاهش داده ودر نتيجه درتحليل تصاويربا مشکل مواجه مي شويم .حال براي کاهش اين اثر ميتوان دو روش را بکار برد :

 

1) ديد چندگانه (multi-looking processing):

در اين روش هر پرتو رادار به چندين زيرپرتو (اشعه) تقسيم شده و هر اشعه وظيفه پوشش دادن يک ناحيه را بر عهده دارد . با ثبت تصاوير تشکيل شده توسط هر اشعه ومعدل گيري از آنها جهت تشکيل تصوير نهايي مي توان نويز اسپيکل را کاهش داد .


2) فيلترينگ (spatial filtering) :

پس از پايان يافتن مرحله اول وتشکيل تصوير اوليه فيلترکردن تصوير آغاز مي شود . دراين روش با حرکت دادن يک پنجره متشکل از تعدادي پيکسل (معمولا 55 يا 33 ) در طي سطر وستون تصوير از پيکسل هايي که هر پنجره پوشش مي دهد معدل گيري (درجه روشنايي پيکسل هاي موجود در هر پنجره اندازه گيري شده وپيکسلي با درجه روشنايي واحد جايگزين پنجره مربوطه مي گردد) انجام مي شود .


بايستي توجه داشته باشيم که کاهش نويز اسپيکل باعث کاهش وضوح تصوير مي گردد . همانطور که درتصاويرزير مشاهده مي شود تصوير زيرين نسبت به تصوير ديگر داري وضوح کمتري است . در نتيجه براي ايجاد تصاوير با جزئيات دقيق نمي توان از اين روش استفاده کرد . زماني که سطح هدف را وسيع در نظر بگيريم کاهش نويز اسپيکل مي تواند مثمر ثمرباشد .

گاه نياز به استفاده از اندازه گيريهاي دقيق جهت مقايسه مشاهدات وبدست آوردن نتايج لازم مي باشد . در نتيجه بايستي دقت ابزار اندازه گيري افزيش پيدا کند . اين فعل توسط فرآيندي به نام کاليبراسيون (calibrasion) انجام پذير است . ازآنجاييکه عمل اندازه گيري از اعمال اصلي رادار مي باشد در نتيجه کاليبراسيون بسيار مهم مي باشد . کاليبراسيون تلاش مي کند تا اختلاف ميان مقدار انرژي سيگنال بازتابيده با مقدار اندازه گيري شده توسط رادار کاهش يابد . در نتيجه کاليبراسيون دقيق ما شاهد تصاويري با دقت اندازه گيري يکسان توسط رادار خواهيم بود . در کاليبراسيون نسبي سعي بر افزيش دقت سيستم رادار است . در حاليکه در کاليبراسيون مطلق با نصب دستگاه هايي بر روي زمين انرژي سيگنال هاي بازتابيده شده از سطح اندازه گيري شده و پس از تقويت به سوي رادار فرستاده مي شوند. رادار مي تواند با استفاده از اين مقادير به مقدار حقيقي انرژي دست پيدا کند .ودر نتيجه استنباط دقيقتري ازسطح حاصل داشته باشد .

قسمت های مختلف رادار:
1-منبع تغذیه: دستگاه رادار احتیاحج به منبعی دارد تا ولتاژهای لازم را را برای مدارات مربوطه را تهیه کند.از این میان مخصوصا فرستنده احتیاج به انرژی زیادی داردتا بتواند به اندازه کافی ولتاژهای
DC برای پالس ها در مدار مدلاتوررا تامین کند.که خود این عمل باعث بوجود آمدنRF با قدرت زیاد در مگنترون خواهد شد.قدرت ورودی را میتوان از برق شهر ویا ژنراتور محلی تامین کرد.چون خروجی رادار بالاست می بایست از ولتاژ 3 فازه استفاده کرد.دلیل این نوع تغذیه هم مشخص است.چون هم اولا همانطوری که گفته شد قدرت خروجی زیاد است و در ضمن خروجی که از یکسوساز 3 فازه دریافت میشود خیلی آسانتر صاف میشود.
تایمر و اسکپ:

پالس هایی که در تایمر بوجود می آیند,عمل تنظیم و سنکرونیزه کردن کل سیستم رادار را نیز انجام میدهند.شکل زیر نشان میدهد,که پالس های خروجی تایمر ,فرستنده را به راه می اندازد و در همان زماننیز اسکپ مدار ژنراتور را بکار می اندازد.زمان رفت و برگشت یک اکودقیقا با به راه افتادن مدار اسکپ اندازه گیری میشود.

تایمر:تایمر یا سنکرون کننده,فرکانس تکرار پالس سیستم ارسال پالس ها لز طریق دستگاه رادار را مستقیما بعهده تایمر است.فرکانس تکرار پالس PRF معمولا بین 250 تا 50000 پالس در ثانیه است,که این مقدار بستگی به میدان عملکرد رادار دارد.
فرستنده:گو اینکه عمل موثرر یک دستگاه رادار مثل هر وسیله دیگر به اعمال هرکدام از مدارات و قطعات آن بستگی دارد.ولی شاید بتوان گفت که عمل دستگاه فرستنده مهمتر از آنهاست! فرستنده باید بتواند که با فرکانس RF آن مقدار انرژی تولید نماید تا با حداقل اتلاف بتواند بتواند بهمه اشیا و هدفها در ماکزیمم برد دستگاه رادار برسد.فرستنده رادار با فرستنده رادیویی از خیلی جهات باهم تفاوت دارند.فرستنده رادیویی با یک یا چند طبقه تقویت سیگنال نوسانساز RF را تاحدی میرسانند که از آنت قابل انتشار باشد.در حالی که در فرستند رادار لامپ مگنترون بجای نوسانساز RF
خروجی را به آنتن رادار میدهد.بدلیل فرکانس بالا و قدرت خیلی زیاددر خروجی مگنترون هیچ گونه تقویت قدرت لازم نیست!

 

 

تفاوت عملکرد فرستنده های رادیویی با رادار:




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

همانطوری که در شکال هم پیداست مدلاتور و مگنترون از اجزای اصلی یک فرستنده هستند.پالس هاسی تحریک از تایمر به مدلاتور میرسند,و باعث بوجود آمدمن پالس های DC با ولتاژ زیاد میشوند.این پالس ها وقتی که به مگنترون میرسند.آنرا با فرکانس زیاد به بنوسان در می آورند.به ازای دریافت هر پالس DC از مدلاتور , مگنترون یک پالس انرژی RF تولید میکند.عمل مگنترون کاملا به مدلاتور بستگی دارد..قتی پالس وارد میشود مگنترون نوسان میکند و وقتی که پالس از مدلاتور متوقف می شود عمل نوسان در مگنترون متوفق میشود.نتیجتا میتوتن گفت که مدلاتور برای مگنترون مثل یک کلید برای روش یا خاموش شدن یک لامپ میماند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


مدلاتور پهنای پالس را تعیین می کند:

مدت زمانی را که مگنترون نوسان میکند را پهنای پالس یا PW مینامند.چون مگنترون زمان دریافت پالس DC را مستقیما از مدلاتور دریافت میکند,پس می توان گفت که کنترل پهنای پالس به عهده مدلاتور است!شکل زیر رابطه زمانی بین پالس تحریک حاصل از تایمر و پالس مدلاتور را و خروجی RF را در مگنترون نشان میدهد.در شکل 8 الف,اگرفرکانس تکرار پالس یا RPF حدود 1000 پالس در ثانیه باشد, اولین پالس در زمان صفر نشان داده شده است.و دومین پالس 1000 میکرو ثانیه بعد از پالس اولبوجود آمده است.زمان بین شروع اولین پالس را تازمان تکرار پالس بعدی را اختصارا PRT مینامند.PRT را پریود پالس هم میگویند,و مقدار آن با تقسیم PRT به یک میلونم ثانیه بدست می آورند.در شکل 8 ب خروجی مدلاتور را نشان میدهد,باید توجه داشت که پهنای پالس نسبت به فاصله زمانی پالس ها خیلی کوچکتر است.یعنی زمانی که فرستنده روشن است خیلی کمتر از زمانی است که فرستنده خاموش است.تنها در زمان خاموش بودن فرستند هاست که اکوهای برگشتی خوانده میشوند.در همین شکل,خروجی مگنترون نشان داده شده است,از آنجایی که مدلاتور به عنوان منبع تغذیه عمل میکند.زمانی لامپ مگنترون نوسان میکند که مدلاتور روشن باشد(پالس در خروجی خود داشته باشد)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


پهنای پالس:
پهنای پالس بستگی به کار رادار دارد.مثلا در رادار های جستجوگر اولا PRF ( فرکانس تکرار پالس )در حد پایین انتخاب میشود.تا زمان بیشتری برای دریافت اکوهای برگشتی وجود داشته باشد.ثانیا,پهنای پالس یا PW به عبارتی Pulse Width کوچکتر انتخاب میشود.تا اهدافی که در فواصل دورتر هستند بهتر و دقیق تر مشخص شوند.برای روشن شدن عمل جستجوی و کشف بوسیله رادار لازم است اشاره ایی به اسکپ دستگاه رادار داشته باشیم.اطلاعات دریافتی بوسیله رادار به اسکپ منتقل میشوند,.ومی توان آن را با چشم دید.اسکپ هایی که امروزه در رادار ها وجود دارند بنام های B-SCOPe و J-SCOPe و اسکپ های نقشه ایی یا PPI یا Plane Position Indication نامیده می شوند.!نوع B و J برای کشف و کنترلر محل استقرار سلاح های سنگین بکار میروند.در حالیکه اسکپ های PPI
اطلاعات را به صورت نقشه در مورد نقاط اطراف دستگاه رادار در اختیار میگذارد.این اطلاعات بصورت نقطه چین در روی صفحه اسکپ ظاهر میشوند.

حال پرواز و نزدیک شدن چند هواپیما را را به دستگاه رادار مورد برسی قرار میدهیم:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


در مرحله اول هواپیماهادر یک فاصله دور بوسیله رادار کشف میشوند,اسکوپ نوع PPI تنها یک لکه را نشان میدهد,این نوع رادار ها توانایی تفکیک اکوهای برگشتی را از یکدیگر ندارند,و به طوری که نمی توانند تک تک هواپیما ها را مشخص کنند.یعنی PW بزرگ باعث می شود,که اکو ها روی هم قرار گرفته و در گیرنده تنها یک اکوی بزرگ و پهن مشخص باشد.در مرحله بعدی وقتی که هواپیماها به رادار نزدیک میشوند ,رادار ها از نوع کوتاه برد,آنها را مشخص میکند و در اسکپ B هرکدام از هواپیماها به صورت نقطه ایی جداگانه نشان داده میشود.در این نوع رادار ها هرکدام از اکوها به طور جداگانه به هدف برخورد نموده و پس از برگشت در گیرنده ظاهر میشوند.

 

 

 

 

نحوه عملکرد رادارهای  IFF:
بزرگترین قدرت تاکتیکی یک رادار کشف و ردیابی هواپیماها و کشتیها از یک مسافت دور است که چشم انسان قادر به دیدن ان نیست,بنابراین در دستگاهای رادار وسیله ایی به کار رفته است که اپراتور بتواند کشتی یا هواپیمای دوست را از دشمن تشخیص دهد. این وسیله
IFF یا Indentification Friend or Foe می نامند,هر دستگاه رادار باید به IFF مجهز باشد.IFF فرستنده گیرنده مخصوص هست که کار آن به رادار هواپیما بسیار شبیه هست.وقتی که آنتن IFF به سمت هواپیمایی نشانه میرود,تا آن را شناسایی کند,دستگاه پاسخ دهنده که در هواپیما نصب هست سیگنال های سوال کننده را دریافت و علامت رمزی که بین آنهاست را در پاسخ مخابره میکند.این پاسخ یا بوسیله دستگاه سوال کننده بطور مجزا دریافت میشود و یا اینکه بر روی اسکپ رادار نشان داده میشود,اگر رمز بصورت صحیح مخابره شود اپراتور رادار متوجه میشود,که هواپیما خودی هست در غیر این صورت هواپیما و یا وسیله دشمن شناسایی خواهد شد و اقدامات لازم صورت خواهد گرفت.
قسمت های مختلف یک رادار پدافندی:

رادار ها 2استفاده مهم نظامی وغیر نظامی دارند.استفاده رادار ها در ارتشهای جهان به 2 بخش تقسم میشود.رادار های جستجو کننده و رادرا های کنترل آتش.
رادار های جستجوگر:
شاید مهمترین مورد استفاده رادار های نظامی جستجو کردن و ردیابی هواپیماها موشک ها و کشتی های دشمن باشد.این رادار خود از 4 نوع رادار جستجوکننده بزرگ تشکیل میشوند که بر روی هر رادار آنتن منعکس کننده به ارتفاع 50 متر و عرض 1231 متر نصب گردیده است.بعضی این رادار ها قادرند که از فاصله 3200 کیلومتری به طور مثال موشک های روسی را که به طرف امریکا در حال پرتاب هستند را شناسایی کنند.

 

رادار کنترل آتش :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دومین مورد استفاده از رادار در ارتش به منظور کنترل سلاحهایی نظیر تفنگ,راکت و موشک هاست.رادار با ردیابی هدفاطلاعات دقیقی را در مورد موقعیت ,تحرک و نظایر آن به کامپیوتر میدهد. کامپیوتر زمان تیراندازی و نحوه هدف گیری را و دیگر نیازهای دیگر برای تیر اندازی را محاسبه کرده و در اختیار اپراتور میگذارد.تقریبا تمام رادار های کنترل آتش با فرکانس های ماکروویو کار میکنند.این رادار میتوانند اشیایی را به اندازه یک یک توپ بسکتبال را از فاصله 1600 کیلومتر تشخیص دهند.رادار های کنترل اتش خود به 3 دسته تقسیم میشوند
کنترل آتش ضد هوایی:

- که برای سلاح های زمینی و سلاح هایی که روی کشتی نصب میشودبه کار میرود.این رادارها معمولا بر روی یک وسیله نقلیه دیگر قرار داده میشوند.
رادار کنترل آتش هوایی:

این رادار ها که بر روی هواپیما نصب میشوند. که در 2 نوع دفاعی و تهاجمی وجود دارند.
رادار کنترل آتش موشک های هدایت شونده:
این رادار میتواند که کلیه موشک های هدایت شونده را راهنمایی کنند.برای مثال میتوان سیستم موشک نیک NIKE را نام برد.این سیستم برد کوتاه دارد و ضد هواپیما به کار میرود.به ترتیب رادارهای کنترل کننده هواپیما,که خود انواع مختلفی دارد-رادارهای دریایی- رادارهای هواشناسی-رادارهای سرعت سنج و غیره را نام برد.

نخستین بار در نتیجه بکار گیری رادارها ، نیروی هوایی انگلستان توانست آفندهای هوایی آلمان را پیش بینی کرده و خود را آماده سازد، ضد هواییها را بکار اندازد و از زدن آفندهای هوایی آلمانها نفسی تازه کند. ولی اکنون نظامیان به دنبال شیوه‌هایی هستند که هواپیما را از دید رادارها پنهان نگهدارد.
برای کشف هر هواپیما ، امواج الکتومغناطیسی از دستگاه فرستنده خودی در آسمان پخش می‌گردد. این امواج در برخورد با هواپیمای دشمن ، بازتاب می‌کند، درست مانند آن است که نور به آینه بتابد و بازتاب پیدا کند. امواج بازتابی را گیرنده دستگاه خودی ، دریافت و آشکار می‌کند و در نتیجه وجود هواپیما در آسمان مشخص می‌گردد. در برخی از پایگاههای هوایی ، بطور خودکار موشک انداز بسوی هواپیما چرخیده و به طرف آن شلیک می‌کند و هواپیما را به زمین فرو می‌افکند. ولی اگر موج بازتابی در کار نباشد و همه امواج تابشی جذب شود در این صورت مانند این است که رادار خودی از کار افتاده باشد.
مکانیسم عمل :

موج بازگشتی از بدنه هواپیماها ، به زاویه موج تابش ، شکل ، موقعیت و جنس بیرونی هواپیما بستگی دارد. دانشمندان در جستجوی راهها و روشهایی هستند تا هنگامی که موج رادار به هواپیما برخورد می‌کند، در جهات گوناگون پراکنده شود یا جذب گردد و بسوی آشکار ساز پایگاه موشک انداز باز فرستاده نشود. برای جذب امواج باید لایه‌های بیرونی هواپیما ، با ایجاد تداخل موج از بین برنده ، از بازتاب جلوگیری کند. مانند استفاده از شیشه بازتابی عینک که موجی روی لایه نخست بازتاب می‌کند و موجی روی لایه دوم ، یعنی لایه زیرین سطح بیرونی و در صورتی که اختلاف راه این دو موج که تابع کلفتی اندود روی سطح بیرونی است بطور مناسب و درست انتخاب شود، آنها اثر همدیگر را از میان می‌برند و مانند این است که از امواج تابش ، دیگر چیزی بازگشت نکرده است.
وظایف :

همانطوری که در شکال هم پیداست مدلاتور و مگنترون از اجزای اصلی یک فرستنده هستند.پالس هاسی تحریک از تایمر به مدلاتور میرسند,و باعث بوجود آمدمن پالس های DC با ولتاژ زیاد میشوند.این پالس ها وقتی که به مگنترون میرسند.آنرا با فرکانس زیاد به بنوسان در می آورند.به ازای دریافت هر پالس DC از مدلاتور , مگنترون یک پالس انرژی RF تولید میکند.عمل مگنترون کاملا به مدلاتور بستگی دارد..قتی پالس وارد میشود مگنترون نوسان میکند و وقتی که پالس از مدلاتور متوقف می شود عمل نوسان در مگنترون متوفق میشود.نتیجتا میتوتن گفت که مدلاتور برای مگنترون مثل یک کلید برای روش یا خاموش شدن یک لامپ میماند.

مشکلات سیستم :
بسامد تابش الکترومغناطیسی رادارها را نمی‌توان تعیین و مشخص کرد، بسامد فرستنده‌های راداری ، در حدود صدها مگا هرتز تا دهها گیگا هرتز (اغلب ، از یک تا بیست گیگا هرتز) می‌باشد. جنس و کلفتی ماده بازتاب دهنده هواپیما ، به منظور اینکه امواج راداری که به آن برخورد می‌کند جذب کند، به بسامد یا طول موج فرستنده راداری بستگی دارد. ولی چون بسامد این فرستنده‌ها ، همان گونه که یادآوری شده در گستره وسیعی می‌تواند باشد و نمی‌توان پیش بینی کرد، بنابراین نخستین دشواری در این زمینه پدید می‌آید.

به عبارت دیگر برای از بین بردن بازتاب دسته‌ای پرتو شعاع که بطور عمود بر سطحی فلزی مانند بال هواپیما می‌تابد، آن را باید از لایه‌ای ضخیم با ثابت ناراسانایی و مغناطیسی سازگار با بسامد تابش بر سطح ، اندود کرد. با این همه، قانون کلی برای این کار و نیز برای ماده‌ای چند ظرفیتی که بتواند بازتاب امواج را در گستره پهنتری از بسامدها از بین ببرد، وجود ندارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

طرح پیشنهادی:
دانشمندان ، مواد مرکبی را با اندود لایه‌ای ساخته‌اند که هر یک ، بر رفتار لایه‌های دیگر تأثیر گذاشته در نتیجه اثر یکدیگر را کامل می‌کنند. این ماده‌ها اغلب ترکیبی از ماده‌های گوناگون نارسانا هستند که با بارهای رسانا و و یا مغناطیسی به شکل ذره‌های ریز ، رشته‌های باریک ، یا لایه‌های نازک آمیخته شده است. ویژگیهای ماده بدست آمده ، به ویژگیهای این بارها و کسر حجمی و جهت یابی آن نسبت به مساحت بستگی دارد. همه پاسخها به این مسأله ، به یک سازش میان سه عامل مهم منجر می‌شود. ماده ای که هر سه مورد زیر را شامل شود:
1)برخوردار از کارایی در نوار پهنی از بسامد.
2)دارای ضخامت کم باشد.
3)سبک باشد.
از آن گذشته ماده ساخته شده باید در محیطهای گوناگون و در شرایط مختلف ، مانند دما ، رطوبت ، برخورد باران ، برف یا تگرگ و خوردگی پایدار باشد. افزون بر اینها ، توانایی ترمیم پوشش هواپیما ، پس از چندین بار استفاده (در میدان نبرد) مهم است. از ده سال پیش ، بخشهای نظامی کشورهای مختلف ، برنامه‌های گسترده‌ای را در این زمینه دنبال می‌کنند و در این میان ، پژوهش ، گسترش و بررسی جسمهایی که دارای ویژگیهای دلخواه مغناطیسی و دی الکتریکی هستند، جایگاه والایی را به خود اختصاص داده‌اند .

ضمن عرض سلام و خسته نباشید به محضر شریف شما استاد گرامی تشکر و قدر دانی میکنیم به خاطر زحماتی که در طول ترم برای ما متحمل شدید .

پیشنهاد می گردد در ترمهای تحصیلی آینده پژوهشهایی از این قبیل را به دانشجویان بدهید چرا که با این کار سطح علمی دانشجویان ارتقا پیدا می کند منتها بعضی از مطالب مورد تحقیق مشکل می باشد و دانشجو یان را با مشکل مواجه می نماید که اگر شما استاد گرامی منابع و یا مطالبی را در اختیار ما قرار دهید ما بهتر می توانیم با توجه به موقعیت شغلیمان پژوهشهای ارزندهای را در اختیار شما قرار دهیم بنابرین از شما استاد محترم خواهشمندم باتوجه به دانش بالای شما ما را در بالا بردن سطح علمی   خود و دانشکده یاری نمایید.

 

 

 

 

با تشکر 

دانشجوی سال دوم محمد حسن سرچاهی

 

 

 

 

 

نتیجه گیری:

اصول کلی يک رادار تقريبآ در تمام سيستمها يکسان و به صورت زير ميباشد:
آنتن سيرکولاتور-فيلتر-تقويت کننده -پردازش و نمايش- فرستنده

کربردهای رادار نه تنها در استفاده های نظامی است بلکه در مصارف غير نظامی نيز هست مانند:
پزشکی:سيستمهای تصوير برداری(انعکاس)از بافت های بدن

اجتماعی:کنترل ترافيک هوايي-ناوبری هوايي و دريايی-جلوگيری از تصادفات-فضا(سنجش اجرام فضايی)-اجرای قانون توسط پليس(تعيين سرعت اتومبيل ها)-کنترل خط توليد
هواشناسی
زمين شناسی
کشاورزی:(تخمين ميزان محصولواينکه زمان برداشت رسيده يا نه)
رادار مخفف وبه معنای آشکار سازی و فاصله يابی به کمک امواج رادیویی است.اين سيستم که بر اساس الکترو مغناطيس کار می کند با ارسال شکل موجهای خاص به طرف هدف و در يافت موج بازگشتی اطلاعاتی درباره جهت در اختيار استفاده کننده قرار ميدهد
.
اصول اوليه رادار در سال ۱۸۸۸ م توسط هرتز عرضه شد و آلمانيها پيشگامان اين علم بودند
.
محدوده عمل رادارها به لحاظ تئوری -۳MHz ۳۰۰GHzاست
.
اما بيشتر رادارها در باند مايکروويو ۱۸GHz-۱GHz

 

 

محقق :محمد حسن سرچاهی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

+ نوشته شده در  Fri 19 Mar 2010ساعت 6:17 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  | 

تلفن همراه

مقدمه

     براي دريافت امواج از شبكه هاي ارتباطي و ارسال آن به گوشي تلفني همراه نياز به آشناي BTS مخفف كلمه Base Tranceiver Station است. يكي از دلايل نصب آنتن هاي تامين پوشش راديوي در جاده يا مناطقي كه سيگنال ضعيف است مي باشد. براي نصب آنتن هاي BTS قواعد خاصي تعيين مي شوند كه از جمله آنها مي توان به ظرفيت آنتن تعداد مشتركين موجود در هر منطقه و كاهش تشعشعات آنتن اشاره كرد. به طوريكه در طي يك مسير چند آنتن BTS باعث كاهش تشعشعات آنتن اشاره كرد. به طوريكه در طي يك مسير چند آنتن BTS باعث كاهش تشعشعات مي شود. آنتن هاي نزديك براي پوشش دهي نصب مي شوند BTS. از سلولهاي تشكيل شده اند. سلولهاي تشكيل دهنده BTS بستگي به فاصله اين آنتن دارد. سلول هاي كوچك مربوط به آنتن هايي است كه فاصله زيادي از هم دارند و سلول هاي بزرگتر مربوط به آنتن هاي نزديك به هم است. هر سلول 3 سكتور دارد كه در هر سكتور حداكثر چهار BX فعال مي شود. به ازاي هر RX هشت مشترك مي توانند همزمان صحبت كنند. پس هر ايستگاه حداكثر 96 مشترك را براي مكالمه پشتيباني مي كند. BTS داراي پنل هايي هستند. هر كدام يك جهت را تشكيل مي دهند. اين پنل ها توسط كابلهاي ضخيم سياه رنگي كه به آن فيدر مي گويند به BTS متصل است.

فيدرها نوعي كابل درون تهي هستند و در آن يك لوله مسي قرار گرفته وموج بر مي باشد.

براي هر آنتن در مناطق صاف و كاملا هموار حداكثر حدود 30 تا 35 m مي باشد. ولي برد مفيد آن 20 km است. در مسيري كه چندBTS  در آن وجود دارد هماهنگي لازم بين اين آنتن ها براي قطع نشدن تماس را شبكه BSC انجام مي دهد.

افزايش تعداد مشتركين تلفن همراه قطعا افزايش آنتن هاي BTS را به همراه دارد. مثلا در شهرهاي بزرگ تعداد آنتن هاي BTS بيشتر از مناطق ديگر است.

 

شبکه موبایل چگونه کار می کند؟

     در تلفن ثابت "هویت " مشترک مشخص است... از کجا؟  از آنجایی که مخابرات با کشیدن دو رشته سیم مسی تا در منزل یا محل کار و دادن بوق این کار برای مشترک کرده است.پس مرحله اول در شبکه مخابرات "هویت" یا شناسایی معتبر بودن مشترک است ."

     مکان" مشترک نیز دقیقا مشخص است و این دیگر نیاز به توضیح ندارد یعنی سوییچ هنگامی که کسی با این مشترک کار دارد راحت آن را پیدا کرده و به آن زنگ می زند . قسمت بعدی                      " محل ثبت charging " است ،  یعنی مشترک هرچقدر با تلفن خود به دیگران زنگ بزند هزینه آن در کجا ثبت می شود؟ جواب مشخص است... در سوییچی که به آن متصل است .

قسمت بعدی " ارائه سرویسهای جانبی " است مثل نمایشگر شماره تلفن و انتقال مکالمه و ... که این هم در سوییچی که تلفن به آن متصل شده است انجام می گیرد.

پس به طور خلاصه شبکه تلفن ثابت مشخصات زیر را دارا می باشد:

1-    هویت یا شناسایی مشترک

2-   مکان مشخص جهت تماس گرفته شدن با آن

3-  محل ثبت charging

4-   ارائه سرویسهای جانبی

     در شبکه موبایل ما یک وسیله به نام گوشی موبایل داریم که بدون سیم است و از لحاظ فیزیکی به جایی متصل نیست و هرلحظه مکان خود را تغییر می دهد و ممکن در یک روز در نقاط مختلف کشور (و حتی جهان) حرکت کند.


حالا سوال این است که چگونه باید چهار مشخصه بالا را برای آن پیاده کنیم ؟

     قبل از هر چیز ذکر این مورد ضروری است که گوشی موبایل با روش بدون سیم (wireless) از طریق امواج الکترو مغناطیسی با آنتنی که به آن BTS گفته می شود(در آینده مفصل در باره آن صحبت خواهیم کرد،  ارتباط دارد و از طریق آن به شبکه موبایل وصل می شود(به جای دو رشته سیم مسی


1- تعیین هویت:

     در موبایل به علت تغییر مکان مشترک (مستقل از مکان بودن) نیاز به مرکزی داریم که اطلاعات تمام مشترکین یک کشور و یا یک شرکت ارائه دهنده سرویس موبایل در آن ثبت شود تا هر وقت شبکه نیازداشت در اختیار شبکه قرار گیرد(این کار در تلفن ثابت در همان مرکز سرویس دهنده به شما انجام می گیرد) به این مرکز HLR گفته می شود(Home Location Register)  این مرکزها به صورت متمرکز در یک یا بعضا در نقاط محدودی از یک کشور ایجاد می شود.

و برای اینکه یک مشترک امکان استفاده از شبکه را داشته باشد به مشترک کارتی به نام (SIM (Subscriber Identity Module کارت داده می شود که این کارت وسیله شناسایی مشترک در شبکه است... پس اگر SIM کارت در گوشی موبایل قرا رگیرد و تعاریف مخصوص آن در HLR ثبت گردد مشترک می تواند هر کجا از کشور که برود امکان تماس گرفتن و یا تماس گرفته شدن را دارا می باشد.


2 مکان مشترک در شبکه موبایل

     هنگامی که یک مشترک در شبکه حرکت می کند با تکنیکهایی که در آینده در باره آن صحبت خواهیم کرد آخرین مکان آن در HLR ثبت می شود بنابراین هر کس بخواهد به یک موبایل زنگ بزند آخرین مکان آن از HLR پرسیده می شود و بعد به موبایل زنگ می خورد.


3- ثبت charging

     ثبت مقدار هزینه مکالمه موبایل در آخرین سوییچی که به موبایل سرویس می دهد انجام می گیرد .
مثلا مشترکی از اصفهان به سمت مازندران رفته و از آنجا به مشهد می رود ودر طی مسیر چندین بار به نقاط مختلف تماس گرفته است هنگامی که در محدوده اصفهان بوده در سوییچهای اصفهان charging ثبت شده و در مازندران در سوییچ مازندران و در مشهد هم در سوییچ مشهد ثبت        می شود.

     در آخر کلیه هزینه مکالمات از سراسر کشور به مرکزی در تهران که مرکز صورتحساب است ارسال می شود و بعداز جمع بندی و محاسبه برای مشترک صورتحساب ارسال می شود(در تلفن ثابت تمام هزینه های مکالمه در مرکز سرویس دهنده ثبت می شود.

 

 4- ارائه سرویسهای جانبی

     این سرویسها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده به موبایل از طریق HLR سوال می شود که چه سرویسهایی باید در اختیار مشترک گذاشته شود مثل انتقال مکالمه - انتظار مکالمه - نمایشگر شماره و... و سپس آن سرویس ها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده در اختیار مشترک قرار می گیرد. (در تلفن ثابت همان سوییچ محلی که تلفن به آن وصل اشت این کار را انجام می دهد )

شبكه تلفن همراه

     شبکه موبایل ایران استاندارد GSM میباشد که در دو باند 900MHz و 1800MHz  قرار دارد. کوچکترین قسمت در این شبکه،  BTS می باشد که در واقع ایستگاه گیرنده و فرستنده ثابت است و نقش تبادل اطلاعات با گوشی موبایل مشترک را عهده دار می باشد.

این بخش همانند قسمت ثابت در تلفنهای بیسیم است.




هر منطقه جغرافیایی به صورت سلولی تقسیم میشود و هرسلول تحت پوشش و سرویس دهی یک ایستگاه BTS قرار دارد.
 

هر چند عدد ایستگاه BTS تحت نظارت واحد دیگری بنام BSC قرار دارد.
BSC
 در واقع بخش هوشمند قسمت رادیویی سیستم سلولی موبایل بوده و مدیریت این بخش را بعهده دارد.

     حرکت گوشی موبایل در بین سلولهای مختلف شبکه، با استفاده از اطلاعاتی جمع آوری شده از قسمتهای مختلف، در اینجا شناسایی می گردد.


بعد از این مراحل، نوبت انتقال یا اتصال مکالمه به طرف دوم که میتواند یک مشترک موبایل دیگر یا مشترک تلفن ثابت باشد، می رسد. این قسمت بخش سوئیچینگ شبکه موبایل است که همانند شبکه تلفن ثابت عمل می کند.

قسمتهای مختلف شبکه GSM در زیر نشان داده شده است:

 

     HLR  بخشی است که محل ذخیره اطلاعات کلیه مشترکین میباشد؛ اعم از شماره موبایل، شماره شناسایی سیم کارت، محل قرار گرفتن مشترک در شبکه و امثال آن. با رجوع به این اطلاعات مشترک شناسایی می شود.

      EI  مسئول ذخیره کردن اطلاعات مربوط به گوشی موبایل (نه سیم کارت) میباشد. چنانچه گوشی فرضا دزدی باشد در این قسمت در لیست سیاه قرار گرفته و به کل شبکه اعلام میشود که این گوشی مجاز به برقراری مکالمه نیست.

 

EIR: Equipment Identification Register

     در شبکه موبایل علاوه بر قابلیت شناسایی و تایید هویت سیم کارت مشترک، قابلیت تایید هویت گوشی موبایل نیز وجود دارد. یعنی اینکه شبکه می تواند تشخیص دهد که آیا گوشی موبایل مشترک، برای استفاده آزاد است یا نه.

این روند بواسطه تبادل یک کد شناسایی (بنام IMEI) بین گوشی موبایل و مرکزی بنام EIR انجام می گیرد.

بدین ترتیب که به هر مشترک یک کد شناسایی تخصیص داده میشود. این کدها در مرکز EIR به سه دسته تقسیم می شوند:



 

لیست سفید  :

     شامل گوشیهایی است که بدون هیچ محدودیتی میتواند در شبکه بکار گرفته شوند.
لیست خاکستری:

      شامل گوشیهایی میشود که میتوانند در شبکه استفاده شوند ولی باید مورد پیگیری قرار گیرند. مثلا آیا گوشی دزدی است؟

لیست سیاه :

      شامل گوشیهایی است که در شبکه قابل استفاده نیستند. مثل گوشیهای دزدی یا معیوب.
     این مرکز چک میکند که کد شناسایی تخصیص داده شده به گوشی موبایل، در کدامیک از سه لیست فوق قرار دارد. و بدین ترتیب وضعیت اجازه بکار گرفته شدن گوشی در شبکه را تعیین می کند .

 

 

چند نکته قابل توجه:

ü     کد شناسایی IMIE براساس شماره سریال گوشی موبایل تخصیص می یابد.

ü    در صورت مفقود شدن گوشی موبایل، می توان شماره سریال آن را به یکی از مراکز امور مشترکین تلفن همراه اعلام کرد تا مورد پیگیری واقع شود.

 

 

BTS چیست؟

     در شبکه موبایل اولین بخشی که مستقیما با گوشی موبایل در ارتباط است به لفظ عوام آنتن موبایل و به تعبیر تخصصی BTS که مخفف Base Tranceiver Station است، می باشد .در شکل زیر BTS نشان داده شده است .

البته شما آن را بر فراز مراکز مخابراتی و یا پشت بامها دیده اید!!

     در تصویر زیر پنل آنتن نمایش داده شده است البته شما ممکن است در بعضی نقاط ترکیب این پنل ها را متفاوت با تصویر ببینید .

این تفاوت در تعداد هر کدام از این پنل ها در یک جهت می باشد در شکل زیر در هر جهت یک پنل دیده می شود در ایران شما ممکن است در هر جهت دو یا سه پنل ببینید این تفاوت صرفا به خاطر نوع سیستم (دستگاه) استفاده شده است و هیچ ربطی به ظرفیت آنتن ندارد

این پنلها توسط کابلهای ضخیم سیاه رنگی که به آن فیدر -FEEDER - می گویند به دستگاه BTS متصل است .فیدرها نوعی کابل درون تهی هستند و در آن یک لوله مسی قرار گرفته و موج بر می باشد.

همانطور که می دانید در فرکانسهای بالا الکترونها از پوسته عبور می کنند برای همین برای انتقال از موج بر استفاده می شود نه سیم.

در شکل زیر دستگاه BTS درون کانکس قرار گرفته است.

در شکل زیر دستگاه BTS نشان داده شده است این مدل یکی از مدلهای زیمنس آلمان است که در ایران از آن زیاد استفاده شده است.

در نهایت توسط خطوط انتقال این دستگاه به دستگاه دیگری به نام BSC که وظیفه مدیریت بین چند BTS را دارد متصل می شود.

هدف از راه اندازی ایستگاههای بی تی اس دو مورد است:

1-    تامین پوشش رادیوپی  (بیشتر در جاده ها و یا نقاطی که سیگنال ضعیف هست(

2-   .تامین نیاز های ترافیکی

برد هرآنتن در مناطق صاف و کاملا هموار حداکثر حدود 30 تا 35 کیلومتر می باشد ولی برد مفید 20 کیلومتر است.

دلیل کاهش ارتفاع آنتن:

     در نهایت توسط خطوط انتقال این دستگاه به دستگاه دیگری به نام BSC که وظیفه مدیریت بین چند BTS را دارد متصل می شود.

هدف از راه اندازی ایستگاههای بی تی اس دو مورد است:

1-    تامین پوشش رادیوپی(بیشتر در جاده ها و یا نقاطی که سیگنال ضعیف هست)

2-   تامین نیاز های ترافیکی

     برد هرآنتن در مناطق صاف و کاملا هموار حداکثر حدود 30 تا 35 کیلومتر می باشد ولی برد مفید 20 کیلومتر است.

 

1- بدلیل نزدیک بودن آنتنها و رشد تعداد BTS ها برای جلوگیری از Handover های بی

مورد(دلیل کاهش ارتفاع آنتن:

1-  بدلیل نزدیک بودن آنتنها و رشد تعداد BTS ها برای جلوگیری از Handover های بی مورد       ( جابجا شدن بین آنتن ها) تمرکز تشعشع را بیشتر می کنند با این روش هر آنتن بجای آنکه در سطح شهر تا 10 کیلومتر برد داشته باشد 1 کیلومتر یا کمی بیشتر برد خواهد داشت، به طور مثال در حال حرکت در جاده شما مدام در حال عوض کردن ایستگاه بی تی اس ارتباط گیرنده خود هستید که این تغییرات بروی ریجسیتر مربوطه ثبت می شود.
زمانی که سیگنال رسیده از ایستگاه مقابل از سیگنال دریافتی ار سیگنال پشت سر قوی تر باشه قسمت گیرنده موبایل شما بروی فرکانس سیگنال قوی تر یا قوی ترین(در حالتی که از چند ایستگاه سیگنال دریافت می شه مثل داخل شهر ها) سوئیچ خواهد کرد به این عمل handover می گویند و در چند نانو ثانیه رخ می دهد و برای انسان قابل تشخیص نیست.

2-  تعداد مشترکین زیاد در محدوده BTS مذکور: اگر قرار باشد BTS مذکور برد زیادی در سطح شهر داشته باشد از شمال تا جنوب شهر باید مشترک بپذیرد واین ممکن نیست .عملا ظرفیت هر BTS با توجه به مشترکین آن منطقه تعیین می شود در نتیجه باید از تشعشع بیخودی آنتن در دیگر مناطق جلوگیری کرد ( با کاهش ارتفاع و افزایش تیلت آنتها به سمت زمین ).

     هر سلول 3 سکتور دارد که در هر سکتور حداکثر چهار TRX فعال می شود به ازای هر TRX هشت مشترک می توانند همزمان صحبت کنند پس هر ایستگاه حداکثر 96 مشترک را برای مکالمه پشتیبانی می کند TRX . مخفف transciever یعنی مجموع فرستنده و گیرنده می باشد. (transmitter & receiver) و به واحدی اطلاق میشود که وظیفه ارسال و دریافت اطلاعات را به عهده دارد. هر BTS شامل 2 یا ۴ TRX (بسته به آرایش و ظرفیت مورد نیاز) است و هر یک شامل 8 کانال می باشد که می تواند هر 8 کانال جهت برقراری مکالمه اختصاص داده شود. البته بعضی TRX ها شامل کانالهایی برای ارسال اطلاعات عمومی به مشترکین و یا حمل اطلاعات سیگنالینگی می باشد.

 

ALKATEL -فرانسه

 

NOKIA- فنلاند

 

 SIEMENS-آلمان

 

 ERICSSON-سوئد

وظایف یک BTS بطور مختصر در زیر آمده است که بعدا شرح آنها خواهد آمد ک

  • Base Transceiver Station (BTS
  • Encodes
  • encrypts
  • multiplexes
  • modulates and feeds the RF signals to the antenna.Frequency hopping
  • Communicates with Mobile station and BSC

Consists of Transceivers (TRX) units


1-  رمزنگاری-پنهان نمودن-مالتی پلکس-مدولاسیون سیکنالهای ارسالی و دریافتی

2- تهیه سیگنال RF برای آنتن

3- همزمانی سیگنال و زمان به MS

4- تخصیص فرکانس به موبایل (downlink and uplink)

5- کنترل پارامترهای handover بین MS و BTS که از طرف BSC تعیین میشود

6- آنالایز و اندازه گیری سیگنال های دریافتی از MS

7- معرفی و تعیین BTS های همسایه به MS برای تصمیم گیری MS به handover

8- تخصیص کانالهای ترافیکی و سیگنالینگ به MS به دو صورت Fullrate and Halfrate

9- ارسال فرکانس به صورت Hopping اگر این پارامتر فعال باشد

10- کنترل و تعیین Timing Advance به MS

مختل کننده‌ی تلفن‌های همراه

مبانی اختلال

     ایجاد اختلال در تلفن همراه درست همانند اختلال در سایرانواع سامانه‌های ارتباط رادیویی است. تلفن‌های همراه ارتباط را به وسیله آنتن‌های مستقردر سلول‌هاو گوشی برقرار می‌سازند. سلول‌ها، منطقه تحت پوشش شبکه تلفن همراه را به چندین قسمت کوچک تقسیم می‌کنند. هنگامی که کاربر در حال رانندگی و یا حرکت است، سیگنال تلفن همراه وی از سلولی به سلول دیگر دست به دست و منتقل می‌گردد، این ویژگی موجب پایداری تماس و عدم قطع ارتباط در هنگام حرکت می‌شود. دستگاه‌های مختل کنندهتلفن همراه با ارسال بسامدی همانند بسامد‌های تلفن همراه و یکسان با آن‌ها موجب قطع ارتباط سیگنال میان گوشی تلفن و سلول BTS می‌شوند. قدرت سیگنال دستگاه‌های مختل کننده همواره بر تلفن‌های همراه غالب می‌گردد، چرا که این تجهیزات با ارسال سیگنال‌های مخرب بر روی بسامد‌هایی مشابه بسامد‌های تلفن همراه اما با توانی بیشتر از آن‌ها موجب اختلال و لغو اثر سیگنال اصلی می‌گردند. از طرف دیگر، تلفن‌های همراه دستگاه‌هایی هستند که ارتباطی تمام دو طرفه را برقرار می‌سازند،‌ بدین معنی که آن‌ها از دو بسامد یکی برای ارسال ( صحبت کردن ) و دیگری برای دریافت ( شنیدن ) به صورت همزمان، بهره می‌برند. برخی از مختل کننده‌ها تنها یکی از بسامد‌ها را سد می‌کند، اما تاثیر نهایی قطع هر دو سیگنال است، چرا که در این حالت تلفن به کاربر پیغام خارج از سرویس را نشان می‌دهد، زیرا تنها یکی از بسامد‌ها را دریافت می‌کند. همچنین برخی از تجهیزات ساد مختل کننده، تنها یک نوع ( باند بسامدی ) از سیگنال‌ها را مختل می‌نمایند، اما انواع پیشرفته تر قادرند تا، چندین نوع سیگنال ( باند‌های مختلف ) را در یک زمان مختل و قطع نمایند، چرا که برخی از انواع گوشی‌ها که به دو باندی و سه باندی مشهورند، در صورت قطع سیگنال دریافتی در یکی از باند‌ها، به صورت خودکار جهت برقراری ارتباط بر روی باند‌های دیگر فعال شده و شروع به جستجو می‌نمایند که انواع پیشرفتۀ مختل کننده‌ها قادر به مقابله با این تجهیزات نیز خواهند بود. تمام آن چه که برای مختل کردن ارتباط تلفن همراه نیاز است، عبارت است از دستگاهی که سیگنال‌های مورد نظر را با توانی مناسب منتشر نماید. اگر چه شبکه‌های مختلف تلفن همراه از بسامد‌های متفاوتی بهره می‌برند اما تمامی آن‌ها از سیگنال‌های رادیویی استفاده می‌کنند که قابل مختل شدن هستند. سامانۀ متداولGSM  در باند‌های 900 مگاهرتز و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسیا و همچنین باند

1900 مگاهرتز در آمریکا عمل می‌کند. مختل کننده‌ها در برابر هر یک از باند‌های فوق و سامانه‌هایی چون GSM، CDMA، IDEN  و........ موثر واقع می‌گردند. از سامانه‌های تلفن همراه آنالوگ قدیمی تا جدید دیجیتالی، همگی به وسیله این تجهیزات اخلال پذیرند.

ساختار یک مختل کننده

     اغلب این تجهیزات بسیار ساده و ابتدایی هستند، به طوری که همگی دارای کلید روشن و خاموش و چراغ نمایشگری برای نشان دادن روشن بودن دستگاه هستند. تجهیزات پیشرفته تر آن‌ها،‌ شامل دستگاه‌هایی است که به طور خودکار بر روی باند‌های بسامدی مختلف تلفن همراه فعالیت می‌کنند

کاربرد‌های مختلف

     این تجهیزات که به منظور قطع ارتباط و تماس‌های تلفنی با خارج از محدوده به کار می‌روند، اغلب توسط نیروهای امنیتی و مکان‌های حفاظت شده حساس که خطر سرقت اشیاء و یا اطلاعات و یا حملات تروریستی در آن‌ها بیشتر احساس می‌شود به کار گرفته می‌شوند. برای مثال در جلساتی که شخصیت‌های مهم سیاسی حضور دارند برای خنثی نمودن حملات احتمالی و افزایش ضریب امنیت از چنین تجهیزاتی استفاده می‌گردد. همچنین این تجهیزات می‌توانند در مکان‌هایی که بر قراری مکالمات با تلفن همراه خطرناک هستند، همچون انبارهای مواد شیمیایی حساس و منفجره و یا بیمارستان‌ها، به کار برده می‌شوند.

هشدار دهنده تلفن همراه

     این تجهیزات معمولا در مکان‌هایی که احتمال ایجاد تداخل سیگنال‌های تلفن همراه و تجهیزات حساس الکترونیکی، همانند وسائل پزشکی بیمارستان‌ها و یا بانک‌ها، وجود دارد،‌ جستجو می‌نمایند و به محض یافتن سیگنال یک تلفن همراه پیغامی را برای آن ارسال می‌کنند و از صاحب تلفن می‌خواهند تا گوشی خود را خاموش نماید.

 

+ نوشته شده در  Fri 19 Mar 2010ساعت 6:13 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  | 

انرژی هسته ای-Nuclear Energy

www.BBiT.com/Atom

اورانيوم عنصري نسبتاً معمولي و عادي است كه در تمام دنيا يافت مي‌شود. اين عنصر

 به‌صورت معدني در بعضي از كشورها وجود دارد كه حتماً بايد قبل از مصرف به صورت

 سوخت در راكتورهاي هسته‌اي، فرآوري شود.

الكتريسته با استفاده از گرماي توليد شده در راكتورهاي هسته‌اي و با ايجاد بخار براي به‌كار

 انداختن توربين‌هايي كه به مولد متصل‌اند توليد مي‌شود.

سوختي كه از راكتور خارج شده، بعداز اين كه به پايان عمر مفيد خود رسيد مي‌تواند به

عنوان سوختي جديد استفاده شود.

فعاليت‌هاي مختلفي كه با توليد الكتريسيته از واكنش‌هاي هسته‌اي همراهند مرتبط به

 چرخه‌ سوخت هسته‌اي هستند. چرخه سوختي انرژي هسته‌اي با اورانيوم آغاز مي‌شود

 و با انهدام پسمانده‌هاي هسته‌اي پايان مي‌يابد. دوبار عمل‌آوري سوخت‌هاي خرج شده به

 مرحله‌هاي چرخه سوخت هسته‌اي شكلي صحيح مي‌دهد.

اورانيوم

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است.

اين فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي است.

اورانيوم اكنون به اندازه‌اي در صخره‌ها و خاك و زمين وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها

درياها و اقيانوس‌ها موجود است. براي مثال اين فلز با غلظتي در حدود ۴ قسمت در

هر ميليون (ppm۴) در گرانيت وجود دارد كه۶۰ درصد از كره زمين را شامل مي‌شود، در

كودها با غلظتي بالغ بر ppm۴۰۰ و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتي بيش از

ppm۱۰۰ موجود است. اكثر راديو اكتيويته مربوط به اورانيوم در طبيعت در حقيقت ناشي

از معدن‌هاي ديگري است كه با عمليات راديواكتيو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج

از معدن و آسياب كردن به جا مانده‌اند.
چند منطقه در سراسر دنيا وجود دارد كه غلظت اورانيوم موجود در آنها به قدر كافي است

 كه استخراج آن براي استفاده از نظر اقتصادي به صرفه و امكان‌پذير است. اين نوع

مواد غليظ، سنگ معدن يا كانه ناميده مي‌شوند.

استخراج اورانيوم

هر دو نوع حفاري و تكنيك‌هاي موقعيتي براي كشف كردن اورانيوم به كار مي‌روند، حفاري

 ممكن است به صورت زيرزميني يا چال‌هاي باز و روي زمين انجام شود.

در كل، حفاري‌هاي روزميني در جاهايي استفاده مي‌شود كه ذخيره معدني نزديك به سطح

 زمين و حفاري‌هاي زيرزميني براي ذخيره‌هاي معدني عميق‌تر به كار مي‌رود. به‌طور نمونه

 براي حفاري روزميني بيشتر از ۱۲۰ متر عمق، نياز به گودال‌هاي بزرگي بر سطح زمين

 است؛ اندازه گودال‌ها بايد بزرگتر از اندازه ذخيره معدني باشد تا زماني كه ديواره‌هاي

گودال محكم شوند تا مانع ريزش آنها شود. در نتيجه، تعداد موادي كه بايد به بيرون از معدن

انتقال داده شود تا به كانه دسترسي پيدا كند زياد است.

حفاري‌هاي زيرزميني داراي خرابي و اخلال‌هاي كمتري در سطح زمين هستند و تعداد

موادي كه بايد براي دسترسي به سنگ معدن يا كانه به بيرون از معدن انتقال داده شوند

 به‌طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از حفاري نوع روزميني است.

مقدار زيادي از اورانيوم جهاني از (ISL) (In Sitaleding) مي‌آيد. جايي كه آب‌هاي

 اكسيژنه زيرزميني در معدن‌هاي كانه‌اي پرمنفذ به گردش مي‌افتند تا اورانيوم موجود در معدن

 را در خود حل كنند و آن را به سطح زمين آورند. (ISL) شايد با اسيد رقيق يا با محلول‌هاي

 قليايي همراه باشد تا اورانيوم را محلول نگهدارد، سپس اورانيوم در كارخانه‌هاي

آسياب‌سازي اورانيوم، از محلول خود جدا مي‌شود.

در نتيجه انتخاب روش حفاري براي ته‌نشين كردن اورانيوم بستگي به جنس ديواره معدن

 كانه سنگ، امنيت و ملاحظات اقتصادي دارد.

در غالب معدن‌هاي زيرزميني اورانيوم، پيشگيري‌هاي مخصوصي كه شامل افزايش تهويه

هوا مي‌شود، لازم است تا از پرتوافشاني جلوگيري شود.


www.BBiT.com/pressurized

***Download Photo***

آسياب كردن اورانيوم

محل آسياب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانيوم نزديك است. بيشتر امكانات استخراجي

 شامل يك آسياب مي‌شود. هرچه جايي كه معدن‌ها قرار دارند به هم نزديك‌تر باشند يك

 آسياب مي‌تواند عمل آسياب‌سازي چند معدن را انجام دهد. عمل آسياب‌سازي اكسيد

 اورانيوم غليظي توليد مي‌كند كه از آسياب حمل مي‌شود. گاهي اوقات به اين اكسيدها

 كيك زرد مي‌گويند كه شامل ۸۰ درصد اورانيوم مي‌باشد. سنگ معدن اصل شايد داراي

 چيزي در حدود ۱/۰ درصد اورانيوم باشد.

در يك آسياب، اورانيوم با عمل سنگ‌شويي از سنگ‌هاي معدني خرد شده جدا مي‌شود

 كه يا با اسيد قوي و يا با محلول قليايي قوي حل مي‌شود و به صورت محلول در مي‌آيد.

 سپس اورانيوم با ته‌نشين كردن از محلول جدا مي‌شود و بعداز خشك كردن و معمولاً

 حرارت دادن به صورت اشباع شده و غليظ در استوانه‌هاي ۲۰۰ ليتري بسته‌بندي مي‌شود.

باقيمانده سنگ معدن كه بيشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن مي‌شود در محلي معين به

 دور از محيط معدن در امكانات مهندسي نگهداري مي‌شود. (معمولاً در گودال‌هايي روي زمين).

پس‌مانده‌هاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي

دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها

 كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند.


www.BBiT.com/Diagram

***Download Photo***

تبديل و تغيير

محلول آسياب شده اورانيوم مستقيماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي

 نيست. پردازش اضافي به غني‌سازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است.

اين عمل اورانيوم را به نوع گازي تبديل مي‌كند و راه به‌دست آوردن آن تبديل كردن به

 هگزا فلوريد (Hexa Fluoride) است كه در دماي نسبتاً پايين گاز است.

در وسيله‌اي تبديل‌گر، اورانيوم به اورانيوم دي‌اكسيد تبديل مي‌شود كه در راكتورهايي كه

 نياز به اورانيوم غني شده ندارند استفاده مي‌شود.

بيشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلوريد تبديل شدند براي غني‌سازي در كارخانه آماده هستند

 و در كانتينرهايي كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل مي‌شوند. خطر اصلي اين طبقه

از چرخه سوختي اثر هيدروژن فلوريد (Hydrogen Fluoride) است.

www.BBiT.com/Bomb

***Download Photo***

ساختار نيروگاه هاي اتمي جهان و نيز شرح مختصري درباره طرز غني سازي اورانيوم

مطالبي در مورد ساختار نيروگاه هاي اتمي جهان و نيز شرح مختصري درباره طرز

غني سازي اورانيوم و يا سنتز عنصر پلوتونيوم:

 برحسب نظريه اتمي عنصر عبارت است از يك جسم خالص ساده كه با روش هاي شيميايي

 نمي توان آن را تفكيك كرد. از تركيب عناصر با يكديگر اجسام مركب به وجود مي آيند.

 تعداد عناصر شناخته شده در طبيعت حدود ۹۲ عنصر است.

 هيدروژن اولين و ساده ترين عنصر و پس از آن هليم، كربن، ازت، اكسيژن و... فلزات

 روي، مس، آهن، نيكل و... و بالاخره آخرين عنصر طبيعي به شماره ۹۲، عنصر اورانيوم

 است. بشر توانسته است به طور مصنوعي و به كمك واكنش هاي هسته اي در راكتورهاي

 اتمي و يا به كمك شتاب دهنده هاي قوي بيش از ۲۰ عنصر ديگر بسازد كه تمام آن ها

 ناپايدارند و عمر كوتاه دارند و به سرعت با انتشار پرتوهايي تخريب مي شوند. اتم هاي

 يك عنصر از اجتماع ذرات بنيادي به نام پرتون، نوترون و الكترون تشكيل يافته اند. پروتون

 بار مثبت و الكترون بار منفي و نوترون فاقد بار است.

 تعداد پروتون ها نام و محل قرار گرفتن عنصر را در جدول تناوبي (جدول مندليف) مشخص

 مي كند. اتم هيدروژن يك پروتون دارد و در خانه شماره ۱ جدول و اتم هليم در خانه

 شماره ۲، اتم سديم در خانه شماره ۱۱ و... و اتم اورانيوم در خانه شماره ۹۲ قرار دارد.

 يعني داراي ۹۲ پروتون است.

ايزوتوپ هاي اورانيوم

 تعداد نوترون ها در اتم هاي مختلف يك عنصر همواره يكسان نيست كه براي مشخص

 كردن آنها از كلمه ايزوتوپ استفاده مي شود.

 بنابراين اتم هاي مختلف يك عنصر را ايزوتوپ مي گويند. مثلاً عنصر هيدروژن سه

ايزوتوپ دارد: هيدروژن معمولي كه فقط يك پروتون دارد و فاقد نوترون است. هيدروژن

 سنگين يك پروتون و يك نوترون دارد كه به آن دوتريم گويند و نهايتاً تريتيم كه از دو

نوترون و يك پروتون تشكيل شده و ناپايدار است و طي زمان تجزيه مي شود.

 ايزوتوپ سنگين هيدروژن يعني دوتريم در نيروگاه هاي اتمي كاربرد دارد و از الكتروليز

 آب به دست مي آيد. در جنگ دوم جهاني آلماني ها براي ساختن نيروگاه اتمي و تهيه

 بمب اتمي در سوئد و نروژ مقادير بسيار زيادي آب سنگين تهيه كرده بودند كه انگليسي ها

 متوجه منظور آلماني ها شده و مخازن و دستگاه هاي الكتروليز آنها را نابود كردند.

 غالب عناصر ايزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانيوم، چهار ايزوتوپ دارد كه فقط دو

 ايزوتوپ آن به علت داشتن نيمه عمر نسبتاً بالا در طبيعت و در سنگ معدن يافت

 مي شوند. اين دو ايزوتوپ عبارتند از اورانيوم ۲۳۵ و اورانيوم ۲۳۸ كه در هر

 دو ۹۲ پروتون وجود دارد ولي اولي ۱۴۳ و دومي ۱۴۶ نوترون دارد. اختلاف اين دو

 فقط وجود ۳ نوترون اضافي در ايزوتوپ سنگين است ولي از نظر خواص شيميايي اين دو

 ايزوتوپ كاملاً يكسان هستند و براي جداسازي آنها از يكديگر حتماً بايد از خواص فيزيكي

 آنها يعني اختلاف جرم ايزوتوپ ها استفاده كرد. ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵ شكست پذير است

 و در نيروگاه هاي اتمي از اين خاصيت استفاده مي شود و حرارت ايجاد شده در اثر اين

 شكست را تبديل به انرژي الكتريكي مي نمايند. در واقع ورود يك نوترون به درون

 هسته اين اتم سبب شكست آن شده و به ازاي هر اتم شكسته شده ۲۰۰ ميليون الكترون

 ولت انرژي و دو تكه شكست و تعدادي نوترون حاصل مي شود كه مي توانند

 اتم هاي ديگر را بشكنند. بنابراين در برخي از نيروگاه ها ترجيح مي دهند تا حدي اين

ايزوتوپ را در مخلوط طبيعي دو ايزوتوپ غني كنند و بدين ترتيب مسئله غني سازي اورانيوم

 مطرح مي شود.

ساختار نيروگاه اتمي

 به طور خلاصه چگونگي كاركرد نيروگاه هاي اتمي را بيان كرده و ساختمان دروني

 آنها را مورد بررسي قرار مي دهيم.

 طي سال هاي گذشته اغلب كشورها به استفاده از اين نوع انرژي هسته اي تمايل داشتند

و حتي دولت ايران ۱۵ نيروگاه اتمي به كشورهاي آمريكا، فرانسه و آلمان سفارش داده

 بود. ولي خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه مهم تري ميل آيلند (Three Mile Island) در

 ۲۸ مارس ۱۹۷۹ و فاجعه چرنوبيل (Tchernobyl) در روسيه در ۲۶ آوريل

۱۹۸۶، نظر افكار عمومي نسبت به كاربرد اتم براي توليد انرژي تغيير كرد و ترس و

وحشت از جنگ اتمي و به خصوص امكان تهيه بمب اتمي در جهان سوم، كشورهاي

 غربي را موقتاً مجبور به تجديدنظر در برنامه هاي اتمي خود كرد.

 نيروگاه اتمي در واقع يك بمب اتمي است كه به كمك ميله هاي مهاركننده و خروج

 دماي دروني به وسيله مواد خنك كننده مثل آب و گاز، تحت كنترل درآمده است. اگر

 روزي اين ميله ها و يا پمپ هاي انتقال دهنده مواد خنك كننده وظيفه خود را درست

 انجام ندهند، سوانح متعددي به وجود مي آيد و حتي ممكن است نيروگاه نيز منفجر

شود، مانند فاجعه نيروگاه چرنوبيل شوروي. يك نيروگاه اتمي متشكل از مواد مختلفي

 است كه همه آنها نقش اساسي و مهم در تعادل و ادامه حيات آن را دارند. اين مواد

 عبارت اند از:

۱ -ماده سوخت:متشكل از اورانيوم طبيعي، اورانيوم غني شده، اورانيوم و پلوتونيم است.

 عمل سوختن اورانيوم در داخل نيروگاه اتمي متفاوت از سوختن زغال يا هر نوع سوخت

 فسيلي ديگر است. در اين پديده با ورود يك نوترون كم انرژي به داخل هسته ايزوتوپ

 اورانيوم ۲۳۵ عمل شكست انجام مي گيرد و انرژي فراواني توليد مي كند. بعد از ورود

 نوترون به درون هسته اتم، ناپايداري در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسيار

كوتاهي هسته اتم شكسته شده و تبديل به دوتكه شكست و تعدادي نوترون مي شود.

 تعداد متوسط نوترون ها به ازاي هر ۱۰۰ اتم شكسته شده ۲۴۷ عدد است و اين

 نوترون ها اتم هاي ديگر را مي شكنند و اگر كنترلي در مهار كردن تعداد آنها نباشد

 واكنش شكست در داخل توده اورانيوم به صورت زنجيره اي انجام مي شود كه در زماني

 بسيار كوتاه منجر به انفجار شديدي خواهد شد.

 در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانيوم و شكسته شدن آن توام با انتشار

 انرژي معادل با ۲۰۰ ميليون الكترون ولت است اين مقدار انرژي در سطح اتمي بسيار

 ناچيز ولي در مورد يك گرم از اورانيوم در حدود صدها هزار مگاوات است. كه اگر به

 صورت زنجيره اي انجام شود، در كمتر از هزارم ثانيه مشابه بمب اتمي عمل خواهد كرد.

 اما اگر تعداد شكست ها را در توده اورانيوم و طي زمان محدود كرده به نحوي كه به

 ازاي هر شكست، اتم بعدي شكست حاصل كند شرايط يك نيروگاه اتمي به وجود مي آيد.

 به عنوان مثال نيروگاهي كه داراي ۱۰ تن اورانيوم طبيعي است قدرتي معادل با

۱۰۰ مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ۱۰۵ گرم اورانيوم ۲۳۵ در روز در

 اين نيروگاه شكسته مي شود و همان طور كه قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسيله

 ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۸ اورانيوم ۲۳۹ به وجود مي آمد كه بعد از دو بار انتشار

 پرتوهاي بتا (يا الكترون) به پلوتونيم ۲۳۹ تبديل مي شود كه خود مانند اورانيوم

۲۳۵ شكست پذير است. در اين عمل ۷۰ گرم پلوتونيم حاصل مي شود. ولي اگر نيروگاه

سورژنراتور باشد و تعداد نوترون هاي موجود در نيروگاه زياد باشند مقدار جذب به مراتب

 بيشتر از اين خواهد بودو مقدار پلوتونيم هاي به وجود آمده از مقدار آنهايي كه شكسته

مي شوند بيشتر خواهند بود. در چنين حالتي بعد از پياده كردن ميله هاي سوخت

 مي توان پلوتونيم به وجود آمده را از اورانيوم و فرآورده هاي شكست را به كمك

 واكنش هاي شيميايي بسيار ساده جدا و به منظور تهيه بمب اتمي ذخيره كرد.

 ۲ - نرم كننده ها: موادي هستند كه برخورد نوترون هاي حاصل از شكست با آنها

 الزامي است و براي كم كردن انرژي اين نوترون ها به كار مي روند. زيرا احتمال واكنش

 شكست پي در پي به ازاي نوترون هاي كم انرژي بيشتر مي شود. آب

 سنگين (D2O) يا زغال سنگ (گرافيت) به عنوان نرم كننده نوترون به كار برده مي شوند.

 ۳ - ميله هاي مهاركننده: اين ميله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها

 در داخل رآكتور اتمي الزامي است و مانع افزايش ناگهاني تعداد نوترون ها در قلب

 رآكتور مي شوند. اگر اين ميله ها كار اصلي خود را انجام ندهند، در زماني كمتر

از چند هزارم ثانيه قدرت رآكتور چند برابر شده و حالت انفجاري يا ديورژانس رآكتور

 پيش مي آيد. اين ميله ها مي توانند از جنس عنصر كادميم و يا بور باشند.

 ۴ - مواد خنك كننده يا انتقال دهنده انرژي حرارتي: اين مواد انرژي حاصل از شكست

 اورانيوم را به خارج از رآكتور انتقال داده و توربين هاي مولد برق را به حركت در

 مي آورند و پس از خنك شدن مجدداً به داخل رآكتور برمي گردند. البته مواد در مدار

 بسته و محدودي عمل مي كنند و با خارج از محيط رآكتور تماسي ندارند. اين مواد

 مي توانند گاز CO2 ، آب، آب سنگين، هليم گازي و يا سديم مذاب باشند.

غنی سازی اورانيم

سنگ معدن اورانيوم موجود در طبيعت از دو ايزوتوپ ۲۳۵ به مقدار ۷/۰ درصد و

 اورانيوم ۲۳۸ به مقدار ۳/۹۹ درصد تشكيل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسيد

 حل كرده و بعد از تخليص فلز، اورانيوم را به صورت تركيب با اتم فلئور (F) و به

صورت مولكول اورانيوم هكزا فلورايد UF6 تبديل مي كنند كه به حالت گازي است.

سرعت متوسط مولكول هاي گازي با جرم مولكولي گاز نسبت عكس دارد اين پديده را

 گراهان در سال ۱۸۶۴ كشف كرد. از اين پديده كه به نام ديفوزيون گازي مشهور است

 براي غني سازي اورانيوم استفاده مي كنند.در عمل اورانيوم هكزا فلورايد طبيعي

 گازي شكل را از ستون هايي كه جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست

 شده است عبور مي دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع

اتمي يعني در حدود ۵/۲ انگشترم (۰۰۰۰۰۰۰۲۵/۰ سانتيمتر) باشد. ضريب جداسازي

 متناسب با اختلاف جرم مولكول ها است.روش غني سازي اورانيوم تقريباً مطابق

 همين اصولي است كه در اينجا گفته شد. با وجود اين مي توان به خوبي حدس زد كه

 پرخرج ترين مرحله تهيه سوخت اتمي همين مرحله غني سازي ايزوتوپ ها است زيرا

از هر هزاران كيلو سنگ معدن اورانيوم ۱۴۰ كيلوگرم اورانيوم طبيعي به دست مي آيد

 كه فقط يك كيلوگرم اورانيوم ۲۳۵ خالص در آن وجود دارد. براي تهيه و تغليظ

 اورانيوم تا حد ۵ درصد حداقل ۲۰۰۰ برج از اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً

بزرگ و پي درپي لازم است تا نسبت ايزوتوپ ها تا از برخي به برج ديگر به

 مقدار ۰۱/۰ درصد تغيير پيدا كند. در نهايت موقعي كه نسبت اورانيوم ۲۳۵ به

 اورانيوم ۲۳۸ به ۵ درصد رسيد بايد براي تخليص كامل از سانتريفوژهاي بسيار قوي

 استفاده نمود. براي ساختن نيروگاه اتمي، اورانيوم طبيعي و يا اورانيوم غني شده

 بين ۱ تا ۵ درصد كافي است. ولي براي تهيه بمب اتمي حداقل ۵ تا ۶ كيلوگرم

 اورانيوم ۲۳۵ صددرصد خالص نياز است. عملا در صنايع نظامي از اين روش

 استفاده نمي شود و بمب هاي اتمي را از پلوتونيوم ۲۳۹ كه سنتز و تخليص شيميايي

 آن بسيار ساده تر است تهيه مي كنند. عنصر اخير را در نيروگاه هاي بسيار قوي

مي سازند كه تعداد نوترون هاي موجود در آنها از صدها هزار ميليارد نوترون در ثانيه

 در سانتيمتر مربع بیشتر است. عملاً كليه بمب هاي اتمي موجود در زراد خانه هاي

 جهان از اين عنصر درست مي شود.روش ساخت اين عنصر در داخل نيروگاه هاي

 اتمي به صورت زير است: ايزوتوپ هاي اورانيوم ۲۳۸ شكست پذير نيستند ولي جاذب

 نوترون كم انرژي (نوترون حرارتي هستند. تعدادي از نوترون هاي حاصل از شكست

 اورانيوم ۲۳۵ را جذب مي كنند و تبديل به اورانيوم ۲۳۹ مي شوند. اين ايزوتوپ از

 اورانيوم بسيار ناپايدار است و در كمتر از ده ساعت تمام اتم هاي به وجود آمده

 تخريب مي شوند. در درون هسته پايدار اورانيوم ۲۳۹ يكي از نوترون ها خودبه خود

 به پروتون و يك الكترون تبديل مي شود.بنابراين تعداد پروتون ها يكي اضافه شده

 و عنصر جديد را كه ۹۳ پروتون دارد نپتونيم مي نامند كه اين عنصر نيز ناپايدار

 است و يكي از نوترون هاي آن خود به خود به پروتون تبديل مي شود و در نتيجه

 به تعداد پروتون ها يكي اضافه شده و عنصر جديد كه ۹۴ پروتون دارد را پلوتونيم

 مي نامند. اين تجربه طي چندين روز انجام مي گيرد.

Sajjad Dodange:?

Posted By:BBiT.Com@

     

+ نوشته شده در  Thu 25 Feb 2010ساعت 12:14 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  | 

شیمی عمومی

می‌توانست قوانین تغییر شیمیایی را توضیح دهد و با نسبت دادن جرمهای نسبی

 به اتمهای عناصر گوناگون به مفهوم نظریه اتمی صورت کمی داد.

اصول موضوع نظریه دالتون

۱.عناصر از ذرات بی‌نهایت کوچکی که اتم نامیده می‌شوند ترکیب یافته‌اند. تمام اتمهای

 یک عنصر یکسان و اتمهای عناصر گوناگون متفاوت‌اند.

۲.در واکنشهای شیمیایی اتمها از هم جدا می‌شوند و به هم می‌پیوندند. در این واکنش

 هیچ اتمی ایجاد نمی‌شود یا از میان نمی‌رود و هیچ اتمی از یک عنصر به عنصر دیگر

 تبدیل نمی‌شود.

۳.یک ماده مرکب شیمیایی حاصل ترکیب اتمهای دو یا چند عنصر است. یک ماده مرکب

 معین از اتمهایی ترکیب یافته است که همواره نوع و نسبت آنها ثابت است.

تغییرات در نظریه اتمی دالتون

نظریه دالتون به مفهوم کلی آن امروزه نیز معتبر است. لیکن اصل اول آن تغییر یافته

 است. دالتون می‌گفت که تمام اتمهای یک عنصر معین ، جرم اتمی یکسان دارند.

امروزه ما می‌دانیم که تمام اتمهای یک عنصر از لحاظ شیمیایی به هم شبیه و اتمهای

 یک عنصر با اتمهای عنصر دیگر تفاوت دارند. علاوه بر این ما می‌توانیم یک جرم

 متوسط برای اتمهای هر عنصر در نظر بگیریم. در بسیاری از محاسبات اگر عنصر را

از یک نوع اتم با جرم متوسط بدانیم اشتباهی بوجود نمی‌آید.

منشا نظریه اتمی دالتون

دالتون وجوه کمی نظریه خود را از درون دو قانون مربوط به تغییرات شیمیایی بیرون کشید:

۱.قانون پایستاری جرم می‌گوید که در جریان یک واکنش شیمیایی جرم تغییر

محسوسی نمی‌کند. اصل دوم نظریه دالتون این قانون را توضیح می‌دهد.

۲.قانون نسبتهای معین می‌گوید که یک ماده مرکب خالص همواره شامل عناصر

 معینی است که با نسبت جرمی معین ترکیب می‌شوند. اصل سوم نظریه دالتون این

 قانون را توضیح می‌دهد.

 الکترون

در نظریه دالتون و نظریه‌های یونانیان اتمها کوچکترین اجزای ممکن ماده بودند اما

 در اواخر سده نوزدهم کم کم معلوم شد که اتم خود از ذراتی کوچکتر ترکیب یافته

 است. این تغییر دیدگاه نتیجه آزمایشهایی بود که با الکتریسیته بعمل آمد. در

 سال ۱۸۰۷ و ۱۸۰۸ شیمیدان انگلیسی همفری دیوی با تجزیه مواد مرکب توسط

 الکتریسیته پنج عنصر پتاسیم ، سدیم ، کلسیم ، استرونسیم و باریم را کشف کرد.

 دیوی با این کار به این نتیجه رسید که عناصر با جاذبه‌هایی که ماهیتا الکتریکی

هستند به هم متصل می‌شوند.

در سال ۱۸۳۲ و ۱۸۳۳
 مایکل فارادی مجموعه آزمایشهای مهمی در زمینه

 برقکافت شیمیایی انجام داد. در فرایند برقکافت مواد مرکب بوسیله الکتریسیته

تجزیه می‌شوند. فارادی رابطه بین مقدار الکتریسیته مصرف شده و مقدار ماده

 مرکب تجزیه شده را برسی کرد و فرمول قوانین برقکافت شیمیایی را بدست آورد.

 بر مبنای کار فارادی جرج جانسون استونی در سال ۱۸۷۴ به طرح این مطلب پرداخت

 که واحدهای باردار الکتریکی با اتم‌ها پیوستگی دارند. او در سال ۱۸۹۱ این واحدهای

 الکتریکی را الکترون نامید.

الکترونها در میدان مغناطیسی و
الکتریکی منحرف می‌شوند. بعدها مقدار بار

 الکترون در سال ۱۹۰۹توسط رابرت . ا . میلیکان محاسبه شد. الکترون

 یک واحد بار منفی یعنی دارد. جرم الکترون نیز از رابطه q به q/m محاسبه شد

 و مقدار بدست آمد.

پروتون

هرگاه یک یا چند الکترون از یک اتم یا مولکول خنثی جدا شوند باقیمانده ، بار مثبتی

 برابر با مجموع بارهای منفی الکترونهای جدا شده دارد. اگر یک الکترون از یک

 اتم نئون ( نماد ، Ne ) جدا شود نتیجه یک یون و اگر دو الکترون جدا شود یک یون

 بدست می‌آید و الی آخر. این نوع ذرات مثبت ( یونهای مثبت ) وقتی در

 لوله تخلیه الکتریکی تولید می‌شوند که پرتوهای کاتدی از اتمها یا مولکولهای

 موجود در لوله الکترون جدا کنند.

این یونهای مثبت به طرف الکترود منفی حرکت می‌کنند اما الکترونهای پرتوهای

 کاتدی چون بار منفی دارند در جهت مخالف (بطرف الکترود مثبت) حرکت می‌کنند. این

 جریان یونهای مثبت که پرتوهای مثبت نامیده می‌شوند، نخستین بار توسط یوجین

گلدشتاین در سال ۱۸۸۶ مشاهده شدند. این ذرات مثبت پروتون نامیده می‌شوند و

 جز تشکیل دهنده تمام اتمها هستند. پرتون یک واحد بار مثبت دارد و علامت آن

مثبت است. جرم پروتون نیز از رابطه q بر q/m محاسبه شد.

نوترون

چون اتمها از نظر الکتریکی خنثی هستند تعداد الکترونها و پروتونها در هر اتم باید

 برابر باشد. برای توجیه جرم کل اتمها ارنست رادرفورد در سال ۱۹۲۰ وجود ذراتی

 بدون بار را در هسته اتم مسلم دانست. چون این ذرات بدون بارند تشخیص و تعیین

 خواص آنها مشکل است ولی در سال ۱۹۳۲ جیمز چادویک نتیجه کارهای خود را

 درباره اثبات وجود این ذرات که نوترون نامیده می‌شوند منتشر کرد. او توانست با

 استفاده از داده‌های بدست آمده از بعضی واکنشهای هسته‌ای مولود نوترون جرم

آن را محاسبه کند. چادویک با در نظر گرفتن جرم و انرژی تمام ذراتی که در این

 واکنشها مصرف و تولید می‌شوند جرم نوترون را که اندکی از جرم پروتون بیشتر

 است محاسبه کرد. جرم نوترون و جرم پروتون است.

هسته اتم

پرتوزایی طبیعی

بعضی از اتم‌ها مجموعه ناپایداری از ذرات بنیادی هستند. این اتم‌ها خود بخود

پرتوهایی گسیل می‌دارند و به اتمهای دیگر با هویت شیمیایی متفاوت تبدیل می‌شوند.

 این فرایند که پرتوزایی نامیده می‌شود که در سال ۱۸۹۶ بوسیله هانری بکرل کشف

 شد. در سالهای بعد ارنست رادرفورد ماهیت سه نوع پرتو گسیل یافته از مواد

 پرتوزای موجود در طبیعت را توضیح داد. این سه نوع پرتو با سه حرف نخستین

 الفبای یونانی آلفا (α) ، بتا (β) و گاما (γ) مشخص می‌شوند.

تابش آلفا مرکب از ذراتی است که بار +۲ و جرمی تقریبا برابر پروتون دارند. این

 ذرات آلفا با سرعتی حدود km/s ۱۶۰۰۰ از ماده پرتوزا بیرون می‌جهند. نخستین بار

 که ذرات α مورد مطالعه قرار گرفتند نوترون هنوز کشف نشده بود. امروزه ما

می‌دانیم که ذره آلفا مرکب از دو پروتون و دو نوترون است.

تابش بتا مرکب از جریانی از الکترونهاست که تقریبا با سرعت km/s ۱۳۰۰۰۰ سیر

 می‌کنند.

تابش گاما اصولا صورتی از نور با انرژی بسیار زیاد است. پرتوهای گاما بدون

 بار و شبیه پرتوهای ایکس‌اند.

مدل اتمی رادرفورد

رادرفورد در سال ۱۹۱۱ نتایجی از آزمایشهای خود را که در آنها از ذرات آلفا

 برای پژوهش در ساختار اتم استفاده شده بود منتشر کرد. آزمایش از این قرار بود

 که باریکه‌ای از ذرات α به ورقه بسیار باریکی به ضخامت cm ۰.۰۰۰۴ از طلا

نقره یا مس تابانده شد. اکثر ذرات α بطور مستقیم از ورقه بیرون رفتند ولی بعضی

 از آنها از مسیر مستقیم منحرف شده و معدودی بطرف منبع خود بازگشتند. رادرفورد

 نتایج این آزمایشها را با طرح این فرض که هر اتم مرکب از دو بخش است توضیح داد:

یک هسته در مرکز اتم وجود دارد. بیشترین جرم و تمام بار مثبت اتم در هسته

متمرکز است. اکنون باور ما این است که هسته شامل پروتونها و نوترونهایی است

 که بر روی هم جرم هسته را در بر دارند و بار هسته ناشی از پروتونهای هسته است.

الکترونها که بیشترین حجم اتم را اشغال می‌کنند خارج هسته هستند و به سرعت دور

 هسته حرکت می‌کنند. چون یک اتم از لحاظ الکتریکی خنثی است بار مثبت کل

هسته (که ناشی از پروتونهای آن است) برابر بار منفی همه الکترونهای اتم است.

بنابراین عده الکترونها با عده پروتونها برابر است.  

ریشه لغوی

این کلمه ، از کلمه یونانی atomos ، غیر قابل تقسیم ، که از a- ، بمعنی غیر

 و tomos، بمعنی برش ، ساخته شده است. معمولا به معنای اتم‌های شیمیایی یعنی

 اساسی‌ترین اجزاء مولکول‌ها و مواد ساده می‌باشد.

تاریخچه شناسایی اتم

مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای اولین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند دموکریتوس (Democritus) ، لئوسیپوس (Leucippus) و اپیکورینز (Epicureanism) ولی بدون ارائه یک راه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه در قرن 18 راجر بسکوویچ (Rudjer Boscovich) آنرا احیاء نمود و بعد از آن توسط جان دالتون (John Dalton) در شیمی بکار برده شد.


راجر بوسویچ نظریه خود را بر مبنای مکانیک نیوتنی قرارداد و آنرا در سال 1758 تحت عنوان:

Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium


چاپ نمود.


براساس نظریه بوسویچ ، اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر ، نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریه اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده ، استفاده نمود. در اثر تلاش آمندو آواگادرو (Amendo Avogadro) در قرن 19، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکول‌ها را درک نمایند. در عصر مدرن ، اتم‌ها ، بصورت تجربی مشاهده شدند.

اندازه اتم

اتم‌ها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند، اما باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است. قطر یک اتم ، معمولا میان 10pm تا 100pm متفاوت است.

ذرات درونی اتم

در آزمایش‌ها مشخص گردید که اتم‌ها نیز خود از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند. در مرکز یک هسته کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای ( پروتون‌ها و نوترون‌ها ) و بقیه اتم فقط از پوسته‌های متموج الکترون تشکیل شده است. معمولا اتم‌های با تعداد مساوی الکترون و پروتون ، از نظر الکتریکی خنثی هستند.

طبقه‌بندی اتم‌ها

اتم‌ها عموما برحسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم می‌باشد، طبقه‌بندی می‌شوند. برای مثال ، اتم های کربن اتم‌هایی هستند که دارای شش پروتون می‌باشند. تمام اتم‌های با عدد اتمی مشابه ، دارای خصوصیات فیزیکی متنوع یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتم‌ها در جدول تناوبی لیست شده‌اند.

اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با
جرم اتمی متفاوت (بعلت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ، ایزوتوپ نامیده می‌شوند.

ساده‌ترین اتم

ساده‌ترین اتم ، اتم هیدروژن است که عدد اتمی یک دارد و دارای یک پروتون و یک الکترون می‌باشد. این اتم در بررسی موضوعات علمی ، خصوصا در اوایل شکل‌گیری نظریه کوانتوم ، بسیار مورد علاقه بوده است.

واکنش شیمیایی اتم‌ها

واکنش شیمیایی اتم‌ها بطور عمده‌ای وابسته به اثرات متقابل میان الکترون‌های آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایه اتمی قرار دارند، به نام الکترون‌های ظرفیتی ، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند) نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.

 

پیوند میان اتم‌ها

اتم‌ها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن و هلیم جای دو الکترون و در همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک از الکترونهای اتم‌های مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتمهای دیگر فراهم می‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهای اتمی می‌باشند.

یون

هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد، یون‌ها ایجاد می‌شوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها و الکترون‌ها ، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را برمی‌دارند، آنیون (anion) نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون (cation) نامیده شده و بار مثبت دارد.

پیوند یونی

کاتیون‌ها و آنیون‌ها بعلت نیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذب می‌نمایند. این جذب پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.

مرز مابین انواع پیوندها

همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتی ایجاد میشود که در آن الکترون‌ها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده می‌شوند، درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترون‌ها کاملا در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از این توصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترون‌ها بطور نامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد.

بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.

 

آرایش الکترونی عناصر

آشنایی

آرایش الکترونی نحوه چنیش الکترونها را در لایه‌های اطراف هسته اتم نشان می‌دهد. کار را با اتم هیروژن که یک الکترون در اوربیتال 1s دارد، آغاز می‌کنیم. با افزودن یک الکترون ، آرایش الکترونی اتم عنصر بعدی He که 1s2 است بدست می‌آید. به این ترتیب از عنصری به عنصر بعدی می‌رویم تا به آرایش الکترونی اتم مورد نظر می‌رسیم. این روش در ابتدا از طرف ولفگانگ پاولی مطرح شد و به روش «بناگذاری» موسوم است.

 

الکترون متمایز کننده

الکترونی که در روش بناگذاری ، به آرایش الکترونی یک عنصر افزوده می‌شود تا عنصر بعدی بدست آید، الکترون متمایز کننده نامیده می‌شود. این الکترون آرایش الکترونی اتم یک عنصر را از اتم عنصر پیشین متمایز می‌کند. الکترون متمایز کننده در هر مرحله به اوربیتال خالی دارای کمترین انرژی افزوده می‌شود.

آرایش الکترونی صحیح عناصر

آرایش الکترونی صحیح عناصر به صورت زیر است:


... ، 1s ، 2s ، 2p ، 3s ، 3p ، 4s ، 3d ،4p ، 5s ، 4d ، 5p ، 6s ، 4f ، 5d ، 6p ، 7s ،5f ، 6d ، 7p.

انرژی لایه‌های فرعی

انرژی همه اوربیتالهای یک پوسته فرعی یکسان است. مثلا انرژی هر اوربیتال 3p برابر انرژی هر یک از دو اوربیتال 3p دیگر است. تمام پنج اوربیتال 3d نیز انرژی یکسان دارند. اما در یک پوسته اصلی ، پوسته‌های فرعی مختلف انرژی متفاوت دارند. برای هر مقدار n ، انرژی پوسته‌های فرعی به ترتیب s < p < d < f افزایش می‌یابند.

در پوسته n = 3 ، اوربیتال 3s کمترین
انرژی ، اوربیتالهای 3p ، انرژی متوسط و اوربیتالهای 3d حداکثر انرژی را دارند. گاهی انرژی اوربیتالهای مربوط به پوسته‌های مختلف ، همپوشانی دارند. مثلا در بعضی از اتمها ، اوربیتال 4s ، کم انرژی‌تر از اوربیتال 3d است.

ترتیب قرار دادن اوربیتالها

ترتیب معینی برای قرار دادن متوالی اوربیتالها برحسب انرژی که برای تمام اتمها صدق می‌کند، وجود ندارد. در فرآیند فرضی بناگذاری ، خصلت اتم به موازات افزایش یافتن تعداد پروتون و نوترون در هسته و نیز اضافه شدن تعداد الکترونها تغییر می‌کند. خوشبختانه ، تغییرات ترتیب انرژی اوربیتالی از عنصری به عنصر بعد به تدریج و بطور منظم صورت می‌پذیرد. این ترتیب تنها برای موقعیتهای اوربیتالی که الکترون متمایز کننده در فرآیند بناگذاری در آن جا می‌گیرد صادق است.

به این ترتیب که از 1s شروع می‌کنیم و به تدریج اوربیتالهای بالاتر را پر می‌کنیم. باید توجه کنیم که در پوسته فرعی p سه اوربیتال ، در d پنج اوربیتال و در f هفت اوربیتال وجود دارد. هر پوسته فرعی را پیش از آنکه به پوسته بعدی الکترون داده شود، پر می‌کنیم.

جدول تناوبی و آرایش الکترونی

برای بدست آوردن آرایش الکترونی می‌توان جدول تناوبی را مورد استفاده قرار داد. نوع الکترون متمایز کننده به موقعیت عنصر در جدول تناوبی ارتباط داده می‌شود. توجه کنید که جدول را می‌توان به یک دسته «s» ، یک دسته «p» ، یک دسته «d» ، و یک دسته «f» تقسیم کرد. برای عناصر دسته «s» ، و دسته «p» ، عدد کوانتومی اصلی الکترون متمایز کننده ، مساوی شماره تناوب ، برای عناصر دسته «d» برابر با شماره تناوب منهای یک و برای عناصر دسته «f» مساوی با شماره تناوب منهای دو است.

·         برای آنکه بتوانید بحث را برای بدست آوردن آرایش الکترونی تعقیب کنید، باید یک جدول تناوبی دم دست داشته باشید. به عنوان مثال ، اولین تناوب از دو عنصر تشکیل شده است، (هیدروژن و هلیوم) که هر دوی آنها ، از عناصر دسته «s» هستند. آرایش الکترونی هیدروژن 1s1 و از آن هلیوم 1s2 است.

·         تناوب دوم با لیتیم (1s1 2s1) و بریلیم (1s2 2s2) آغاز می‌شود که در آنها الکترونها به اوربیتال 2s افزوده می‌شوند. در شش عنصری که این تناوب را تکمیل می‌کنند، یعنی بور (1s2 2s2 2p1) تا گاز نجیب نئون (1s2 2s2 2p6) الکترونها یک به یک به سه اوربیتال 2p افزوده می‌شوند.

·         الگوی تناوب دوم در تناوب سوم نیز تکرار می‌شود. دو عنصر دسته «s» ، سدیم (1s2 2s2 2p6 3s1) و منیزیم (1s2 2s2 2p6 3s2) هستند. شش عنصر «دسته p» از آلومینیوم (1s2 2s2 2p6 3s2 3p1) تا گاز نجیب آرگون (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6) را در بر می‌گیرند.

·         در بحث مربوط به آرایش الکترونی بقیه عناصر ، تنها اوربیتالهای بیرونی نشان داده خواهند شد.

اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند با عنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.

 

دید کلی

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می‌دهد که اکثریت قریب به اتفاق اتمها در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارند. مواد ساده‌ای که در طبیعت به حالت آزاد وجود دارند، بندرت بصورت مولکول تک اتمی‌هستند. بیشتر مواد ساده بصورت مولکولهای دو یا چند اتمی در ‌طبیعت پیدا می‌شوند. برای مثال گاز هیدروژنی که از اثر اسیدها بر فلزها یا از تجزیه الکتریکی آب یا از هر راه دیگری بدست می‌آید، بصورت مولکول دو اتمی است.

اکسیژن نیز در اغلب موارد بصورت مولکول دو اتمی و گاهی نیز بصورت مولکول سه اتمی اوزون یافت می‌شود. فسفر سفید بصورت مولکول چهار اتمی و گوگرد بصورت مولکول هشت اتمی است. تنها گازهای بی‌اثر در طبیعت بصورت تک اتمی یافت می‌شوند.

 

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتالهای اتمی آنها به یک اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد. در حالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چون نیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

انرژی پیوند ، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یک مول اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

انواع پیوند شیمیایی

 

پیوند کووالانسی

در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارند و با استفاده از مدل بور ، الکترونهای مشترک بر روی مدار خارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندی پیوند کووالانسی نامیده می‌شود.

پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن از همپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم در دو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطراف هسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضوی است که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتر است. این شکل اوربیتال مولکولی اوربیتال مولکولی سیگما یا پیوند سیگما نامیده می‌شود.

در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطح انرژی پائین نمی‌آید و انرژی آزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیز بالاتر است، این اوربیتال را نمی‌توان
اوربیتال پیوندی نامید، بلکه یک اوربیتالی ضد پیوندی
است و بصورت نشان داده می‌شود.

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشتر باشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابر باشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوند میان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.

·         پیوند اکسیژن با هیدروژن :

اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونی دارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بر دافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل می‌شود. در این مجموعه ، هیدروژن به آرایش گاز بی‌اثر
هلیم
رسیده است، ولی اکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوز به آرایش گاز بی‌اثر نرسیده است.

آرایش الکترونی اکسیژن پس از تشکیل یک پیوند با یک هیدروژن مشابه آرایش الکترونی فلوئور شده است. بنابراین این مجموعه می‌تواند به همان راههایی که فلوئور آرایش الکترونی خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر رساند، آرایش الکترونی خود را کامل کند. یکی از راههای رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر آن است که با یک اتم هیدروژن دیگر پیوند برقرار کند و مولکول O را پدید آورد.

پیوند داتیو

اتم نیتروژن با سه اتم هیدروژن ، پیوند کووالانسی معمولی تشکیل می‌دهد و به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسد. پس از این عمل ، برای نیتروژن یک جفت الکترون غیر پیوندی باقی می‌ماند که می‌تواند آن را بصورت داتیو در اختیار اتمهایی که به آن نیاز دارند، قرار دهد. از سوی دیگر ، اتم هیدروژن که یک اتم الکترون در اوربیتال آن موجود است، هر گاه این الکترون را از دست بدهد، به یون تبدیل می‌شود که اوربیتال آن خالی است.

حال هرگاه این یون به مولکول
آمونیاک نزدیک شود، با آن پیوند داتیو برقرار می‌کند و خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رساند: این مجموعه که یون آمونیوم
نامیده می‌شود، در بسیاری از ترکیبات مانند کلرید آمونیوم و هیدروکسید آمونیوم وجود دارد.

اندازه گیری‌های انجام شده نشان می‌دهد که انرژی و طول هر چهار پیوند نیتروژن _ هیدروژن در یون آمونیوم کاملا یکسان است. این امر منطقی نیز به نظر می‌رسد، زیرا پیوند داتیو نیز مانند پیوند کووالانسی معمولی یک جفت الکترون است که بین هسته اتم نیتروژن و هسته اتم هیدروژن قرار گرفته است.

هچنین می‌تواند با یون یون تشکیل دهد که در آن هر چهار پیوند از نظر طول و انرژی یکسان هستند. کلرید آلومینیوم نیز با یون ترکیب می‌شود و یون تولید می‌کند که در آن هر چهار پیوند AL - Cl از نظر طول و انرژی یکسان هستند.

 

پیوند الکترووالانسی (یونی)

در اتم لیتیم ، 2 الکترون وجود دارد که یک الکترون ، در لایه والانس آن قرار دارد. به هنگام تشکیل پیوند ، چون این اتم در دومین سطح انرژی دارای جفت الکترون غیر پیوندی نیست و تفاوت سطح انرژی اول و دوم نیز بسیار زیاد است، نمی‌تواند الکترون خود را برانگیخته کند. بنابراین در خارجی‌ترین سطح انرژی ، تنها یک الکترون خواهد داشت. هرگاه این اتم بخواهد پیوند کووالانسی تشکیل دهد، باید یک اتم تک الکترونی دیگر مانند فلوئور پیوند تشکیل دهد و را تولید کند.

واقعیت آن است که از پیوند بین لیتیم و فلوئور ، فلورید لیتیم پدید می‌آید، ولی هرگاه بخواهیم این دو اتم را از نظر آرایش الکترونی بررسی کنیم، مشاهده خواهیم کرد که اتم فلوئور با اشتراک گذاشتن الکترون ، ممکن است به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر برسد، ولی لیتیم آرایش الکترونی گاز بی‌اثر پیدا نکرده است.

لیتیم هر گاه بخواهد به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر بعد از خود برسد، باید روی هم رفته هفت الکترون بگیرد که اگر بخواهد این هفت الکترون را با پیوند کووالانسی بدست آورد، خود نیز باید هفت الکترون در خارجی‌ترین سطح انرژی خود داشته باشد که این کار به هیچ وجه امکان پذیر نیست.

ولی هر گاه این عنصر بخواهد آرایش الکترونی گاز بی‌اثر قبل خود را پیدا کند، کافی است که یک الکترون موجود در اوربیتال خود را از دست بدهد تا آرایش الکترونی آن به صورت در آید و آرایش الکترونی گاز بی‌اثر هلیم پیدا کند. یعنی اتم لیتیم به یون تبدیل می‌شود و به آرایش گاز هلیم می‌رسد.

اتم فلوئور نیز می‌تواند با گرفتن یک الکترون و تبدیل شدن به یون خود را به آرایش الکترونی گاز بی اثر
نئون برساند. یعنی به هنگام تشکیل پیوند بین لیتیم و فلوئور ، لیتیم یک الکترون به فلوئور می‌دهد و با این عمل هر دو به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسند. به این ترتیب اتم فلوئور به یون منفی (آنیون) و اتم لیتیم به یون مثبت (کاتیون) تبدیل می‌شود. این نوع پیوند را پیوند الکترووالانسی یا یونی می‌نامند که بین یک فلز و یک غیرفلز رخ می‌دهد.

 

+ نوشته شده در  Mon 22 Feb 2010ساعت 5:11 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  | 

رباتهای نظامی1-Military Robots

رباتهای نظامی۱

www.BBiT.com/military robot

+Download Photo+

هرکسی می داندکه نظامی بودن مواجهه همیشگی با خطرات است، اما تعدادی ازکارهایی

که نظامیان انجام می دهند از سایر امور خطرناک تر می باشد.به عنوان نمونه عبور از

میادین مین، خنثی کردن بمبهای عمل نکرده و یا پاک سازی ساختمان هایی که احتمال وجود

دشمن در آن متصور است،از جمله ماموریتهای خطرناکی است در مسیر خدمت نظامیان

قرار دارد.اماآیا می توان در این گونه مأموریتها به جای انسان استفاده نمود؟در این

صورت به محض بروز هرگونه خطرتنها اندک پولی را که برای تولید ربات هزینه کرده ایم

در ازای جان یک انسان از دست خواهیم داد. مضافاً اینکه رباتها را می توانیم مجدداً تولید

وجایگزین کنیم.هم اکنون در ارتش آمریکا رباتهایی را برای اهداف گوناگون تولید نموده

که تعدادی از آنها در جنگ علیه عرا ق نیز بکار گرفته شده است . در این مقاله به

توضیح نحوه عملکرد تعدادی از این رباتهای سرباز می پردازیم.

رباتها اندازه و اشکال متفاوت دارند ولی یک تعریف مشخص برای آن وجود ندارد. تنها

می توان آنها را بدین شرح توصیف کرد. (ماشینی که می توان تمام یا قسمتی از آن را

بوسیله رایانه ای  که بر روی خودش تعبیه شده ،کنترل نمود.) رباتها دارای حس گرهایی

هستند که می توانند آنها را قادر سازندبا استفاده از اطلاعات دریافتی ازپیرامون خود

حرکات، موانع  و سایر موارد مربوط به خود مانند منابع تغذیه و غیره را ارزیابی نمایند.

اگر یک ربات نظامی شبیه انسان ساخته نمی شود پس چه شکلی خواهد داشت؟ باید گفت

که شکل آن با توجه به ماموریتی که برای یک ربات در نظر می گیرند معین  می گردد.

بعنوان مثال رباتهایی که برا ی حرکت در عوارض سخت تهیه می گردند ازتسمه هایی

با عنوان شنی استفاده می نمایند،رباتهای پرنده بطور جالبی شبیه به یک هواپیمای

کوچک می باشند.تعدادی از رباتها ابعادی تا حدود یک کامیون کوچک را دارند و

بطور شگفت آوری شبیه یک کامیون یا بولدوزر تهیه شده اند .انواع کوچکترآنها دارای

ابعاد کوچکتری بوده و به آنها قدرت مانور بیشتری می دهند. رباتهای نظامی امروزی

برای کنترل خود بطور کامل توانایی لازم را ندارند. مغز رایانه ای آنها آنچنان پیچیده

نیست که بتواند به عنوان یک هوش مصنوعی کامل تلقی گردد .هوش مصنوعی بکار

برده شده در مغز ربات  تنها قادر است اطلاعاتی رابرای اخذ تصمیم ربات پردازش نماید

لذا دربسیاری از آنها به منظور جلوگیری از پیچیدگی و هزینه زیاد به جای استفاده

از هوش مصنوعی ، بواسطه یک سامانه کنترل از راه دور توسط یک نفر کنترل می گردند .

در ارتش  به  اینگونه  وسایل کلمه ربات خطاب نمی نمایند ، آنها کلمه (خودروی بدون

سرنشین زمینی)و یا (پرنده بدون سرنشین هوایی)اطلاق می نمایند. مطلب مهم دیگری که

باید بعنوان یک وظیفه برای ربات بخاطر داشت اینست که  ربات برای کمک به سرباز در

منطقه نبرد طراحی شده ، پس باید بتوان توسط یک سرباز آن را به منطقه جنگی حمل

نمود.برای تحقق این امر طراحان ربات، رباتهایی قابل حمل توسط نفر را طراحی 

نموده اند،این رباتها توسط یک سرباز ودر داخل کوله پشتی حمل می گردند.

رباتهای کوچک(تالون)

اکثر رباتهایی که بطور محمول در ارتش استفاده می شود غالباً کوچک هستند. رباتهای مسطح

که بر روی شنی های کوچک و مینیاتوری مونتاژ می شوند قادرند با قدرت و در بدترین

شرایط عوارض زمین، حرکت و مانور نمایند.

UGV: unmanned ground vehicles*

UAV: unmanned aerial vehicles*

این رباتها دارای حسگرهای متعددی در ساختار خود هستند.آنها همچنین دارای دوربین

ویدیویی و میکروفن بوده و مجهز به حسگرهای شیمیایی نیز می باشند.این رباتها بسیار

انعطاف پذیر بوده وحتی با کلیه حسگرها و سلاحهای متفاوتی که بر روی شاسی اصلی

آنها مونتاژ شده اند می توان آنها را بوسیله یک نفر سرباز حمل نمود.

تالون:

تالون ربات قابل حمل بوسیله یک نفر بوده و دارای شنی های کوچکی می باشد،وزن

آن(با کلیه تجهیزات)کمتر از ۴۵ کیلوگرم می باشد .تالون دارای طراحی بسیار با دوام

 می باشد .یکبار یکی از این رباتهای جنجالی از روی یک پل در عراق از مسیر خارج

گردیده و به داخل رودخانه افتاد .لحظاتی بعد یک سرباز بوسیله تنظیم واحد هدایت آن و

 بوسیله کنترل از راه دور توانست آنرا بسادگی از رودخانه بیرون آورد .این امر باعث گردید

 تا ایده استفاده از این ربات در عملیات آبی ـ خاکی(آمفی بی) در ذهن طراحان تداعی گردد.

تالون توسط یک جویستیک هدایت شده و دارای ۷ سرعت مختلف  میباشد (بالاترین

 سرعت آن ۸/۱ متر در ثانیه  می باشد)و همچنین قادر است از پله ها بالا رفته و

از میان قلوه سنگها و حتی در برف نیز حرکت نماید٬تطبیق پذیری تالون بسیار عالی است .

این پیکربندی مناسب چند منظوره ، ربات  را برای استفاده در هر موقعیتی سازگار

می سازد .تالونها اصالتاً به وسائل شنوایی ، بصری و بازوی مکانیکی مجهز هستند

(انواع بدون بازوی مکانیکی ۲۷ کیلو گرم وزن دارند)

این رباتها برای عملیات جستجو و نجات مورد بهره برداری قرار  می گیرند ودر بوسنی

افغانستان و عراق از آنها برای خنثی نمودن مینها ، وسائل انفجاری ابتکاری و سایر مواد

 منفجره خطرناک استفاده شد. بتازگی تالونها جهت ایفای نقش بزرگتری آماده میشوند. تمامی

 تالونهای فعلی به حسگرهای شیمیایی ، گاز، حرارتی ورادیواکتیو مجهز هستند،  اخیرا

 نیز موفق به نصب نوعی تفنگ بر روی تالون شده اند و آنرا آزمایش و راه اندازی

 کرده اند . تالونها می توانند به وسیله یک مسلسل کوچک M240 ویا M249 و یا یک تفنگ

 سوزنی کالیبر ۵۰ مجهز گردند. این نوع تالون اخیراً توسط شرکت  فاستر ـ میلر طراحی

 و ارائه شده است.لازم به ذکر است که آزمونهایی را برای تجهیز تالون به یک پرتابگر

نارنجک ویا مجهز نمودن آن با یک پرتابگر موشک در دست اجرا دارند.

ربات کوچک(پک بات)

پک بات نوع  دیگری از رباتهای  متحرک هستند. اینها حتی از تالون ها هم کوچکترند.

 وزن آنها حدود ۱۸ کیلو گرم بوده و به منظور گشت زنی پیکر بندی  شده اند. آنها  از

 انواع قابل حمل توسط نفر بوده وهم اکنون بعنوان یک عضو ثابت نظامی در آمده اند . به

  این نوع رباتها MOLL * نیز گفته می شود. هدایت  این نوع رباتها توسط  پردازشگر

 پنتیوم انجام  می پذیرد .این پردازشگر بطور اختصاصی جهت عملکرد در شرایط سخت

طراحی شده است. شاسی پک بات به یک GPS مجهز بوده و یک قطب نمای الکترونیکی

 و حسگرهای گرمایی نیز در ساختمان آن بکار رفته است. شرکت IROBOT سازنده ربات

 مذکور ادعا می کند که این ربات  می تواند با سرعت ۱۳ کیلو متر در ساعت حرکت نماید

 ودر چند دقیقه حاضربکارمی باشد

Moll:Modular Lightweight Load Carrying Equipment*

و استقامت لازم در سقوط از ارتفاع ۸/۱ متری را بر روی سخت ترین مانع که معادل ۴۰۰

 گرم بر ثانیه  می باشد را دارد. معمولاً این نوع رباتها را از پنجره ساختمانی که احتمال

وجود دشمن در آن متصور است به داخل ساختمان انداخته و از آن به بعد مأموریت  پک بات

 شروع می شود . این مأموریت شامل شناسایی کسانی است که احتمالاً در ساختمان

 حضور داشته و کمین نموده اندمیباشد.

هنگام برخوردپک بات به یک مانع بازوی قدرتمند جلوی آن (شنی باله ای)، ربات را قادر

 می سازد از روی مانع بگذرد. پک باتها در انواع مختلف جهت تأمین سازمان یگانهای

 شناسایی تولید می گردند.  پک بات جستجو گر دارای یک دوربین تجسسی چهار گوش بوده

 که روی یک پایه فلزی قرار گرفته و قابل حرکت به بالا، پایین و حرکت به چپ و

راست می باشد. این ربات نقش یک دیده ور را نیز ایفا می کند.زمانی که سربازان در

 پشت یک مانع موضع گرفته اند این ربات به سوی مانع اعزام می شود تا وضعیت

دشمن  که ممکن است در پشت مانع (ساختمان یا خاکریز)پنهان شده باشدرا بررسی

و بصورت ویدئویی  به سربازان نشان دهد. نوع دیگری از پک باتها EOD وجود دارد

 که وظیفه آنها خنثی نمودن مواد منفجره خطرناک میباشد این عمل بدون هیچ خطایی

صورت می گیرد در این نوع از یک بازوی مکانیکی با دستهای گیره ای پرقدرت استفاده

 شده و دارای حسگرهای صوتی و تصویری می باشد.

رباتهای کوچک(ماتیلدا)

ماتیلدا  از تولیدات شرکت مسا رباتیکس  می باشد و همانند سایر رباتها ی کوچک طراحی

گردیده است با این تفاوت که دارای سطح مقطع بزرگتر ( به واسطه وجود شکل مثلثی

شنی هایش) می باشد .

 MATILDA: Mesa Associates' Tactical Integrated Light-Force Deployment Assembly*

وزن آن با باطری هایش حدود ۲۸ کیلوگرم بوده و می تواندبه وسیله ۱ یا ۲ نفر کنترل

شده و جهت حمل آن به منطقه عملیاتی می توان آنرا به بدنه یک خودرو متصل نمود. ماتیلدا

را می توان با پیکربندی های بیشماری تولید نمود. برای نمونه این ربات می تواندبه یک

بازوی مکانیکی و یا دوربینهای متعدد مجهز گردند و یا در صورت استفاده از آن بعنوان

یک یدک کش می تواند یک یدک کوچک را  بکسل  نماید . سرعت نهایی ربات  

حدود یک متر بر ثانیه  می باشد و با یک با شارژ کامل برای ۶ ساعت کار خواهد کرد .

هرگونه خرابی که برای شنی های آن ایجاد شود توسط یک وسیله به نام

(تعویض سریع شنی) ظرف حدود ۵ دقیقه قادر به تعویض آن خواهید بود.

مشخصات ماتیلدا:

عرض: ۵۳سانتی متر

ارتفاع: ۳۰ ساتنی متر

طول: ۷۶ سانتی متر

وزن: در حدود ۲۸ کیلوگرم

منبع تغذیه: ۴عدد باطری ۱۲ ولت قابل شارژ از نوع هیدرید فلزی

زمان کار : ۶ ساعت با یک بار شارژ  باطری

سرعت: ۱ متر بر ثانیه (حداکثر)

ابعاد وسیله ای که می تواند حمل نماید: ۹/۴۱×۳/۳۴ سانتی متر

حداکثر بار قابل حمل: ۶۸ کیلو گرم

حداکثر وزن قابل کشیدن: ۲۱۵ کیلو گرم

کنترل :توسط رادیو و فیبر نوری

کیف واحد کنترل کاربر:

وزن :۱۱ کیلو گرم

منبع تغذیه: ۱۲ ولت DC از طریق باطری های هیدرید فلزی و یا ۱۲ ولت AC از طریق آدابتور

نمایشگر: ۱/۱۲ اینچی قابل رویت در روز

۴ عدد جویستیک کنترل کننده

نوع دیگر کیف دستی کنترل کاربر:

وزن:۱۰ کیلوگرم

منبع تغذیه :۱۲ولت DC از طریق باطری های هیدرید فلزی و یا ۱۲ ولت AC از طریق آدابتور

نمایشگر: ۴/۶ اینچی قابل رویت در روز

۲ عدد جویستیک کنترل کننده

انواع شنی:

معمولی

چند منظوره

مخصوص برف و یخ

شرکت مسا رباتیکس محصولات سبک وزن دیگری به نام ربات MAUD و ربات ارزان

 قیمت MARV را تولید نموده است که این ربات شنی دار برای مصارف عمومی تولید شده است.

رباتهای بزرگ-ایسر

رباتهای بزرگتر نظامی بوسیله یک رایانه داخلی و یا کنترل از راه دور هدایت و حرکت می گردد.

ایسر*(ربات زرهی ـ مهندسی رزمی)

ایسر(ربات زرهی مهندسی  رزمی) محصول دیگری از شرکت مسا ربا تیکس می باشد

این ربات دارای ابعادی در حدود یک بولدوزر بسیار کوچک( یا یک برف روب کوچک)

دارد. ایسر مأموریت های زیادی رامی تواند انجام دهد این ربات برای پاکسازی و قطع

نمودن موانع در مقابل خود با وسائل و تیغه های برنده ،بکسل کردن خودروهای از کار

افتاده (بیش از وزن یک اتوبوس) کشیدن ، هل دادن وحمل و نقل و همچنین به عنوان

 سکوی نصب یک سلاح ، قابل استفاده می باشد .این ربات می تواند با حمل یک غلطک

 نصب شده در جلوی خود به عنوان یک مین کوب به جلو اعزام شده و میادین مین ضد

نفر را خنثی نموده و راه را برای عبور نیروها باز نماید.نقش جدیدی که برای ایسر در

 نظر گرفته شده است، کاربرد آن بعنوان واحد آتش نشان و یارفع آلودگی می باشد 

 که این امر با تجهیز آن توسط یک لوله آب که به چپ و راست و بالا و پایین حرکت می نماید

 صورت می پذیرد.ایسر می تواند مواد آتش نشان  (فوم های آتش خاموش کن) و ضد

 آلودگی (ش م ه) را در یک مخزن ۱۳۵۲ لیتری با خود بکشد .

ACER: Armored Combat Engineer Robot*

یک لوله آب فشان نیز در دماغه ایسر نصب شده که می تواند مواد داخل تانک را بطور

 دقیق روی اهداف مورد نظر خالی نماید.ایسر یک ربات قابل حمل بوسیله نفر نبوده و

وزن آن حدود ۲۰۴۰کیلو گرم می باشد.

این ربات قدرتمند سرعت نهایی ۱۰کیلو متر بر ساعت را داشته و دارای یک موتور

دیزل می باشد .ظرفیت مخزن سوخت آن ۷۲ لیتر می باشد.

رباتهای بزرگ ـ آرتز ـ راس و ARV*

ربات ترابری چند منظوره قابل کنترل از راه دور آرتز(سامانه حمل ونقل قابل کنترل چند

 منظوره) توسط نیروی هوایی آمریکا طراحی و تهیه شده است .این ربات  می تواند

مواد منفجره خطرناک را منهدم نماید در اصل آرتز یک بولدوزر است لیکن به جای تیغه

های بولدوزر دارای وسائل پاکسازی مین می باشد که بوسیله یک بازوی مکانیکی و یک

 وسیله برنده بوسیله آب(اره آبی) مجهز شده است .آرتز توسط یک سیستم کنترل از راه

 دور و از فاصله ۵کیلو متری کنترل می گردد . آرتز همچنین می تواند خرج های منهدم

کننده را کنار مواد منفجره قرار داده و آنها رامنهدم نماید .  وزن  آرتز حدود۳۴۰۰کیلو گرم

است.ربات سامانه تهاجمی زرهی راس و ربات خودروی زرهی آرو ، هردو توسط ارتش

آمریکا ساخته  شده اند . اینها رباتهای سنگینی هستند وزن آرو میتواند  تا ۶تن باشد و

می تواند باری معادل یک تن را حمل نماید .

RAAS: Robotic Armored Assault System *

ARV: Armed Robotic Vehicle *

راس و آرو

ربات سامانه تهاجمی زرهی راس و ربات خودروی زرهی آرو ، هردو توسط ارتش آمریکا

 ساخته شده اند .اینها رباتهای سنگینی هستندوزن آرو میتواند  تا۶ تن باشد و می تواند

 باری معادل یک تن را حمل نماید . سلاحهایی که می تواند بر روی این رباتهای تانک نما

نصب شود شامل تیر بار ۳۰ میلی متری M/K44 و برجکهای پرتابگر موشکهای هلفایر

 و سایر سلاحها میباشد. آنها همچنین برای کشیدن هواپیماهای حمل ونقل

مانند C-130 , CH-47بر روی زمین نیز طراحی گردیده اند .

رباتهای پوینتر:گلوبال هاک و پوینترگلو بال هاک RQ-4A

مشخصات:

طول: ۵۳ /۱۳ متر

طول بال : ۴۲/۳۵متر

ارتفاع : ۶۴/۴ متر

وزن خالی : ۶۷۱۰کیلو گرم

وزن حداکثر :۱۱۶۰۰ کیلو گرم

سرعت:۶۸۴ کیلو متر بر ساعت

سقف پرواز :۱۹۸۰۰ متر

برد:۱۱۷۳۰ ناتیکال مایل (۲۱۷۲۰ کیلو متر )

زمان پرواز :۳۶ساعت

نیروی محرکه: موتور توربوفن آلیسون مدل  F137-AD-100 ساخت شرکت رولز رویس

پوینتر FQM-151

مشخصات:

طول:۸۳/۱ متر

طول بال: ۷۴/۲ متر

وزن: ۳/۴ کیلو گرم

سرعت: ۸۰ کیلو متر بر ساعت

سقف پرواز: ۳۰۰ متر

شعاع عملیاتی:۷/۲ ناتیکال مایل(۵ کیلو متر)

زمان پرواز : با باطری معمولی ۱ ساعت و با باطری قابل شارژ ۲۰ دقیقه

نیروی محرکه : موتور الکتریکی

رباتهای پرنده:کاوشگر(جستجوگر)

عملیات شناسایی ، نقش اساسی در طراحی نظامی دارد. هواپیماهای بدون سرنشین اساساً

 جت جلو گیری از صدمه به نیروهای خودی و شناسایی افراد دشمن که در کیمن نشسته اند

 کمک می نمایند.

رباتهای پرنده نظیر کاوشگر اطلاعاتی را جهت حرکت بموقع عده ها ، موقعیت دشمن

و وضعیت جوی در اختیار فرماندهان قرارمی دهند لیکن مأموریت اصلی ربات پرنده

تشخیص دشمن می باشد. با تجهیز آنها به سامانه های جمر از این رباتها میتوان جهت

 منحرف نمودن موشکهای  دشمن استفاده نمود این امر در سال ۲۰۰۳در جنوب عراق

 و در زمانی که یک موشک مهاجم توسط این UAV از مسیر خارج گشت به اثبات رسید.

امروزه رباتهای پرنده قادر به  تصمیم گیری در مورد مسیر و برد خود نبوده و بایستی

 توسط نفر کنترل گردند.

آژانس پروژه های پیشرفته دفاعی در آمریکا *(DARPA) بمنظور گسترش فن آوری های

 نوین نظامی به تازگی یک مسابقه سراسری عمومی جهت یافتن رباتی که بتواند یک مسیر

 مشخص را بخودی خود طی نموده و مراجعت نماید به اجرا گذاشته شود .

این امر باعث افزایش توانایی تصمیم گیری توسط خود UAV خواهد شد.اما با این حال

 همانگونه که پیش بینی می گردد حتی با پیشرفتهای زیاد هنوز هم سربازان بایستی

کنترل و هدایت  UAV  را بعهده داشته باشند.

Mohammad Ali Sarafi:?

Posted By:BBiT.Com@

 

+ نوشته شده در  Wed 17 Feb 2010ساعت 1:37 PM  توسط Mohammad Sarafi-Manager  |