چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟

چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟ ( قطعات و سیستم های الکترونیک ) چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟ درحالی‌که شرکت‌های پیشگام در صنعت میکروالکترونیک و تولید پردازنده‌ها، به تکنولوژی‌های بسیار پیشرفته‌ای دست یافته‌اند و ما هر روز با دستگاه‌های مجهز به چنین محصولاتی کار می‌کنیم، مناسب است تا یک‌ بار دیگر نگاهی به فرایند تولید پردازنده‌ها بیندازیم، فرایندی که در آن اساساً از ماده اولیه‌ای مانند شن، مدارات مجتمع فوق‌ظریفی مانند پردازنده P4 به‌دست می‌آید. ماده اولیه امروزه همه می‌دانند که ماده اولیه پردازنده‌ها همچون دیگر مدارات مجتمع الکترونیکی، سیلیکون است. در واقع سیلیکون همان ماده‌ سازنده شیشه است که از شن استخراج می‌شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به‌کار برده می‌شوند و لیکن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیکون به‌کار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است. آلومینیوم یکی از مواد دیگری است که در فرایند تولید پردازنده‌ها اهمیت زیادی دارد. هرچند که در پردازنده‌های مدرن، مس به‌تدریج جایگزین آلومینیوم می‌شود. علاوه بر آنکه فلز مس دارای ضریب هدایت الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم‌تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین مسائلی که در طراحی پردازنده‌های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیکی ظریف‌تر است. به‌یاد دارید که اندازه‌ها در پردازنده‌های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی‌که با استفاده از فلز مس، می‌توان اتصالات ظریف‌تری ایجاد کرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است. آماده‌سازی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیکی از یک جهت با بسیاری از فرایند‌های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است که از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می‌شود. به همین دلیل مرحله‌ مهمی به‌نام آماده‌سازی در تمامی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش‌های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می‌شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه‌ای بالا است که توسط واحد‌هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یک میلیون اتم ماده اولیه، بیان می‌شوند. آخرین مرحله خالص‌سازی ماده سیلیکون، به‌این صورت انجام می‌شود که یک بلورِ خالص سیلیکون درون ظرف سیلیکون مذاب خالص شده قرار داده می‌شود، تا بلور بازهم خالص‌تری در این ظرف رشد کند (همان‌طور که بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به‌دور یک ریسمان نازک رشد می‌کنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیکون مورد نیاز به‌صورت یک شمش تک کریستالی تهیه می‌شود (یعنی تمام یک شمش بیست سانتی‌متری سیلیکون، یک بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!). این روش در صنعت تولید چیپ‌ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تک بلوری سیلیکون آن‌قدر اهمیت دارد که یکی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شرکت‌های تولید‌کننده پردازنده، معطوف تولید شمش‌های سی‌سانتی‌متری سیلیکون تک‌بلوری بوده است. درحالی‌که خط تولید شمش‌های بیست سانتی‌متری سیلیکون هزینه‌ای معادل 5/1 میلیارد دلار در بر دارد، شرکت‌های تولید کننده پردازنده، برای به‌دست آوردن خط تولید شمش‌های تک بلوری سیلیکون سی سانتی‌متری، 5/3 میلیارد دلار هزینه می‌کنند. موضوع جالب توجه در این مورد آن است که تغییر اندازه شمش‌های سیلیکون تک‌بلوری، تا کنون سریع‌تر از یک‌بار در هر ده‌ سال نبوده است.پس از آنکه یک بلور سیلیکونی غول‌آسا به شکل یک استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازک از این سیلیکون، یک ویفر نامیده می‌شود که اساس ساختار پردازنده‌ها را تشکیل می‌دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می‌شوند. هر چه این ورقه‌ها نازک‌تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشکل‌تر خواهد شد. از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ‌هایی است که می‌توان با یک شمش سیلیکونی تهیه کرد. در هر صورت پس از آنکه ویفر‌های سیلیکونی بریده شدند، نوبت به صیقل‌کاری آنها می‌رسد. ویفر‌ها آنقدر صیقل داده می‌شوند که سطوح آنها آیینه‌ای شود. کوچکترین نقصی در این ویفر‌ها موجب عدم کارکرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یکی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می‌گیرد. در این گام، علاوه بر نقص‌های بلوری که ممکن است در فرایند تولید شمش سیلیکون ایجاد شده باشند، نقص‌های حاصل از فرایند برش کریستال نیز به‌دقت مورد کنکاش قرار می‌گیرند. پس از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور‌ها بر روی ویفر سیلیکونی می‌رسد. برای این‌کار لازم است که مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیکون تزریق شود. بدین معنی که بین هر مجموعه اتم سیلیکون در ساختار بلوری، دقیقاً یک اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه‌هادی محسوب می‌شود که اساس ساختمان قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور را تشکیل می‌دهد. ترانزیستورهایی که در پردازنده‌های امروزی به‌کار گرفته می‌شوند، توسط تکنولوژی CMOS تولید می‌شوند. CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementaryآن است که در این تکنولوژی، از تعامل نیمه‌هادی‌های نوع n و p استفاده می‌شود. بدون آنکه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر‌های سیلیکونی بشویم، تنها اشاره می‌کنیم که در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش‌های فلزی فوق نازک (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یک ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیکونی اولیه شکل می‌گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیکونی در کوره‌ای قرار داده می‌شود تا تحت شرایط کنترل‌شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)، پخته می‌شود و لایه‌ای از SiO2 بر روی ویفر ساندویچی تشکیل شود. در جدیدترین فناوری اینتل که به تکنولوژی 90 نانومتری معروف است، ضخامت لایه SiO2 فقط 5 اتم است! این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود که جریان الکتریکی عبوری را در کنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشکیل دهنده تکنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET نامیده می‌شوند. در این ترانزیستورها، جریان الکتریکی از اتصالی به‌نام Source به اتصال دیگری به‌نام Drain جریان می‌یابد. وظیفه اتصال سوم به‌نام Gate در این ترانزیستور، کنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الکتریکی از یک اتصال به اتصال دیگر است). آخرین مرحله آماده‌سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیکونی است که photo-resist نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان‌طور که از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه‌ای ساخته شده است که اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می‌توان آن‌را در محلول ویژه‌ای حل کرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد. فلسفه استفاده از چنین ماده‌ای را در بخش بعدی مطالعه خواهید کرد.ماسک کردن این مرحله از تولید پردازنده‌ها، به‌نوعی از مراحل قبلی کار نیز مهم‌تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی(Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می‌شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می‌شود آن است که بر روی ویفر سیلیکونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می‌شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل‌کردن و شستن ناحیه‌های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی که قرار است نقشه پیچیده‌ای بر روی مساحت کوچکی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی کمک گرفته می‌شود.در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس‌های بزرگتر- یعنی در اندازه‌هایی که بتوان در عمل آنرا تولید کرد، مثلاً در مربعی به مساحت یک متر مربع - تهیه می‌شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش‌های اپتیکی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار کوچک ویفر می‌تابانند. مثلاً الگویی که در مساحت یک متر مربع تهیه شده بود، به تصویر کوچکی در اندازه‌های چند میلیمتر مربع تبدیل می‌شود!). در این موارد چند نکته جالب توجه وجود دارد. نخست آنکه الگوها و نقشه‌هایی که باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند که برای توصیف آنها به 10 گیگابایت داده نیاز است. در‌واقع می‌توان این موضوع را به حالتی تشبیه کرد که در آن قرار است نقشه‌ای مانند نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیکونی به مساحت چند میلی‌متر مربع، چاپ شود. نکته دیگر آنکه در ساختمان چیپ‌های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد که برای هر یک از آنها لازم است چنین نقشه‌هایی لیتوگرافی شود. موضوع دیگری که بد نیست در اینجا ذکر‌شود، آن است که همانطور که از دروس دبیرستانی ممکن است به‌یاد داشته باشید، نور در لبه‌های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می‌شود. پدیده‌ای که به پراش یا Diffraction معروف است. هرچه لبه‌های اجسامی که در مسیر تابش واقع شده‌اند، کوچک‌تر یا ظریف‌تر باشند، پدیده پراش شدید‌تر خواهد بود. در واقع یکی از بزرگ‌ترین موانع تولید پردازنده‌هایی که در آنها از ساختار‌های ظریف‌تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراکندگی یا تفریق نور است که باعث مات‌شدن تصویری می‌شود که قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یکی از موثرترین روش‌ها، آن است که از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده کنیم که دارای طول موج کوچک‌تری است (بر اساس اصول اپتیک، هرچه طول موج نور تابانده شده کوچک‌تر باشد، شدت پدیده پراکندگی نور در لبه‌های اجسام کمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده‌ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می‌شود. در واقع برای آنکه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه‌ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر‌ها تولید کرد، تنها طول‌ موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده‌ها، از الگوهای پیچیده‌تری استفاده کنیم، تکلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می‌توان از تابشی با طول موج بازهم کوتاه‌تری استفاده کرد. اما مشکل در اینجا است که تابش با طول موج کوتاه‌تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایکس است. می‌دانید که چنین اشعه‌ای بیشتر از آنکه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد کند، به‌علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به‌طور یکسان عبور خواهد کرد! از موارد فوق که بگذریم، پس از آنکه نقشه مورد‌نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه‌ای قرار داده می‌شود تا جاهایی که در معرض تابش واقع شده‌اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیکونی تجسم کنید که در این شهر خانه‌ها دارای سقفی از جنس SiO2 هستند (مکان‌هایی که نور ندیده‌اند و در‌نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن ( SiO2 بوده است). خیابان‌های این شهر فرضی نواحی که مورد تابش نور واقع شده‌اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه SiO2 در حلال حل شده‌اند) از جنس سیلیکون هستند. تکرارپس از این مرحله، لایه photo-resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می‌شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت که در آن دیواره‌ای از جنس SiO2 در زمینی از جنس سیلیکون واقع شده‌اند. پس از این گام، یکبار دیگر یک لایه SiO2 به همراه پلی‌سیلیکون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo-resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می‌شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می‌شود تا نیمه‌هادی نوع n و p بر روی نواحی سیلیکونی باقی‌مانده تشکیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار کم و دقیق به‌درون بلور سیلیکون نفوذ داده می‌شوند تا خواص نیمه‌هادی نوع n و p به‌دست آیند. تا اینجای کار، یک لایه کامل از نقشه الکترونیکی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیکونی تشکیل شده است. با تکرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه‌ای سه بعدی از مدارات الکترونیکی درون پردازنده تشکیل می‌شود. در بین هر چند لایه، از لایه‌ای فلزی استفاده می‌شود که با حک کردن الگو‌های مشخص بر روی آنها به همان روش‌های قبلی، لایه‌های سیم‌بندی بین المان‌ها ساخته شوند. پردازنده‌های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می‌گیرد. پردازنده AMD Athlon 64 از 9 لایه فلزی استفاده می‌کند. غربال کردن تولید ساندویچ‌های پیچیده تشکیل شده از لایه‌های متعدد سیلیکون، فلز و مواد دیگر، فرایندی است که ممکن است روزها و حتی هفته‌ها به‌طول انجامد. در تمامی این مراحل، آزمایش‌های بسیار دقیقی بر روی ویفر سیلیکونی انجام می‌شود تا مشخص شود که آیا در هر مرحله عملیات مربوطه به‌درستی انجام شده‌اند یا خیر. علاوه بر آن در این آزمایش‌ها کیفیت ساختار بلوری و بی‌نقص ماندن ویفر نیز مرتباً آزمایش می‌شود. پس از این مراحل، چیپ‌هایی که نقص نداشته باشند، از ویفر بریده می‌شوند و برای انجام مراحل بسته‌بندی و نصب پایه‌های پردازنده‌ها به بخش‌های ویژه‌ای هدایت می‌شوند.این مراحل واپسین هم دارای پیچیدگی‌های فنی خاصی است. به عنوان مثال، پردازنده‌های امروزی به علت سرعت بسیار بالایی که دارند، در حین کار گرم می‌شود. با توجه با مساحت کوچک ویفر پردازنده‌ها و ساختمان ظریف آنها، درصورتی‌که تدابیر ویژه‌ای برای دفع حرارتی چیپ‌ها اندیشیده نشود، گرمای حاصل به چیپ‌ها آسیب خواهد رساند. بدین معنی که تمرکز حرارتی چیپ به حدی است که قبل از جریان یافتن شار حرارتی به رادیاتور خارجی پردازنده، چیپ دچار آسیب خواهد شد. برای حل این مشکل، پردازنده‌های امروزی در درون خود دارای لایه‌های توزیع دما هستند تا اولاً تمرکز حرارتی در بخش‌های کوچک چیپ ایجاد نشود و ثانیاً سرعت انتقال حرارت به سطح چیپ و سپس خنک کننده خارجی، افزایش یابد. اما چیپ‌های آزمایش شده باز هم برای تعیین کیفیت و کارایی چندین‌بار آزمایش می‌شوند. واقعیت آن است که کیفیت پردازنده‌های تولید شده حتی در پایان یک خط تولید و در یک زمان، ثابت نیست و پردازنده‌ها در این مرحله درجه‌بندی می‌شوند! (مثل میوه‌ها که در چند درجه از نظر کیفیت طبقه‌بندی می‌شوند). برخی از پردازنده‌ها در پایان خط تولید واجد خصوصیاتی می‌شوند که می‌توانند مثلاً تحت ولتاژ‌ یا فرکانس بالاتری کار کنند. این موضوع یکی از دلایل اصلی تفاوت قیمت پردازنده‌ها است. گروه دیگری از پردازنده‌ها، دچار نقص در بخش‌هایی می‌شوند که همچنان آنها را قابل استفاده نگاه می‌دارد. به عنوان مثال، ممکن است برخی از پردازنده‌ها در ناحیه حافظه نهان (Cache) دچار نقص باشند. در این موارد، می‌توان به‌روش‌هایی بخش‌های آسیب دیده را از مدار داخلی پردازنده خارج ساخت. بدین‌ترتیب پردازنده‌هایی به‌دست می‌آیند که مقدار حافظه نهان کمتری دارند. بدین ترتیب پردازنده‌هایی مانند Celeron در اینتل و Sempron در شرکت AMD، در خط تولید پردازنده‌های Full cache این شرکت‌ها نیز تولید می‌شوندنخستین گروه پردازنده‌های پنتیوم چهار اینتل،‌ در مواردی که کاربران این پردازنده‌ها را در شرایط overclock قرار می‌دادند، به‌نوعی از کار می‌افتادند که بعدها به بیماری مرگ ناگهانی مشهور گشت(در شرایط overClock پردازنده تحت ولتاژ و درنتیجه جریان الکتریکی بالاتری نسبت به مقدار توصیه شده سازنده قرار داده می‌شود.)در حقیقت این پردازنده‌ها که به‌نوعی نخستین خروجی خط تولید پردازنده‌های اینتل بود که از فلز مس در آنها استفاده می‌شد، دچار نقصی بود که پدیده مهاجرت الکترونی در آن نسبتاً به‌راحتی روی می‌داد. نیازی به یادآوری نیست که اینتل این مسئله را به‌سرعت رفع کرد و در پردازنده‌های پنتیوم کنونی به‌هیچ وجه چنین پدیده‌ای دیده نمی‌شود.

سنتز نانوذرات اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیک

سنتز نانوذرات اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیکانوذرات اکسید سرب(II)ازواکنش نیترات سرب با کربنات سدیم در حضور امواج اولتراسونیک و افزودنی پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان جهت دهنده سنتز شد. با فزایش کربنات سدیم به نیترات سرب، رسوب کربنات سرب تشکیل می شود که پس از جداسازی، در دمای C° 320 برای دو ساعت قرار گرفته تا بعد از دست دادن CO2 تبدیل به PbO شود. اثر عوامل مختلف نظیر غلظت واکنشگرها، دمای سنتز و اثر چند افزودنی مختلف به روش "یک عامل در یک زمان" بررسی شد. سنتز اکسید سرب در شرایط بهینه شده شامل نیترات سرب M 1/0، کربنات سدیم M 2/0، دمای ºC40 وPVP با غلظت g/l 6 منجر به تشکیل نانوذرات اکسید سرب با یک ساختار بسیار متخلخل می شود. مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده بوسیله دستگاه میکروسکوپ الکترنی (SEM) بررسی شد.کلمات کلیدی: نانوذرات،اکسید سرب، نیترات سرب، PVP، اولتراسونیک1. مقدمهاکسیدهای سرب به دلیل کاربرد متنوع مورد توجه فراوان قرار دارد( بخصوص PbO و PbO2) که در این میان دی اکسید سرب به روش های متفاوتی تولید شده است اما تولید نانو ذرات اکسید سرب PbO) ) به صورت محدود مورد بررسی قرار گرفته است که از آن جمله میتوان به تولید نانو ساختاربه روش اسپری که هدف آن افزایش سطح تماس آن در باتریهای همراه با یون لیتیم ]1[ میباشد را نام برد.2. بخش تجربی2-1- موادبرای تولید نانوذرات اکسید سرب از نیترات سرب وکربنات سرب وPVP که ساخت کمپانی Loba Chemie از کشور هند میباشد، استفاده شد.2-2- دستگاههابرای سنتزاز دستگاه اولتراسونیک با مدل TECNO_GAZ ،TECNA6 از کشور ایتالیا استفاده شد. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات از دستگاه میکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل XL30 ساخت کمپانی فیلیپس ازکشور هلند استفاده شد. روکش دهی نانوذرات با طلا به منظور تهیه عکسهای الکترونی با دستگاه لایه گذاری طلا ساخت شرکت Bal-Tek کشور سوئیس استفاده شد.2-3- روشابتدا نیترات سرب را با غلظت 1/. مولار تهیه کرده مقدارcc100 از آن را داخل بالن cc 500 ریخته ومقدار 10 گرم PVP بدان اضافه کرده وپس از حل شدن داخل اولتراسونیک قرار داده ودر دمای C°40 مقدار cc100 کربنات سدیم 2/. مولار به آن اضافه شد. رسوب کربنات سرب سفید رنگ بسرعت تشکیل شد که بعد از یک ساعت، با آب مقطر و اتانول شستشو داده شده و سپس صاف شد. به مدت یک ساعت در داخل اتانول با امواج اولتراسونیک هم زده شد. آنگاه دوباره صاف شده و به مدت 2 ساعت درداخل کوره C°320 گذاشته شد تا با آزاد شدن CO2 تبدیل به PbO شود. بعد از سنتز هر نمونه، ساختار و اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی مشاهده و بررسی شد.3. نتایج وبحثبهینه سازی شرایط سنتز نانو ذرات اکسید سرب به منظور دسترسی به نانو ساختار منظم با بررسی اثر غلظت واکنشگرها، دما ومقدار PVP بررسی شد.3-1- اثر حضور امواج اولتراسونیکبا سنتز یک نمونه در حضور امواج اولتراسونیک و یک نمونه دیگر بدون حضور این امواج مشاهده شد که تابش امواج اولتراسونیک بر محلول سنتز اکسید سرب منجر به تشکیل ساختار منظم و ریزتری می شود.3-2- اثر غلظت واکنشگرها غلظت نیترات سرب از M 01/0 تا M 1 و غلظت کربنات سدیم از M 02/0 تا M 2 تغییر داده شد و اثر این تغییرات با تهیه عکس میکروسکوپ الکترونی از هر نمونه مشاهده شد. به عنوان نمونه تغییرات ساختار در 2 مورد از نمونه ها نشان داده می شود. هنگامی که سنتز در محلول شامل M 1 نیترات سرب و M 2 مولار کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی انجام می شود ساختاری مطابق شکل 1 بدست می آید. همان طور که در شکل 1 دیده می شود، ذرات ساختاری ناهماهنگ و اندازه های بزرگتر از 100 نانومتر دارند.شکل 1. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه سنتز شده درM 1 نیترات سرب و M 2 کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنیوقتی از محلول سنتز با غلظت 1/. مولار از نیترات سرب و 2/0 مولار کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی استفاده می شود، ساختار نمونه به سمت تشکیل نانوذرات سوق داده می شود که تصویر SEM این نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 2. تصویر SEM از نمونه سنتز شده در غلظت M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنینتایج حاصل از آزمایشات این قسمت نشان داد که اگر اکسید سرب در محلول حاوی M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم سنتز شود، ساختارهای منظم با اندازه ذراتی کمتر از 100 نانومتر حاصل می شود.3-3- اثر دمای سنتزسنتز اکسید سرب در غلظت M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم و بدون حضور افزودنی در چند دمای مختلف در گستره C°0 تا C°70 انجام شد. نتایج نشان داد که در دمای سنتز C°40 ساختار منظم تر با اندازه ریزتر بدست می آید. برای نشان دادن اثر دما، تصاویر SEM دو نمونه از سنتزها در شکل 3 و 4 نشان داده شده است.شکل 3. تصویر SEM نمونه سنتز شده در دمای صفر درجه شکل 4. تصویر SEM نمونه سنتز شده در دمای C°40 3-4- بررسی اثر افزودنی های مختلفپس از بهینه سازی اثر غلظت واکنشگرها و دما، سنتز در حضور افزودنی های سدیم دودسیل سولفات (SDS)، سدیم بنزن سولفونات (SDBS)، ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB)، پلی وینیل الکل (PVA) و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) ]4[ انجام شد. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه های حاصل، مشخص شد که بهترین کارآیی مربوط به PVP است به همین دیل این افزودنی به عنوان یک افزودنی جهت دهنده ساختار انتخاب شده و اثر تغییر غلظت آن بر روی مورفولوژی و اندازه ذرات حاصل بررسی شد. غلظت PVP از g/l 5/0 تا g/l 6 تغییر داده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی سه مورد از نمونه های تهیه شده در حضور مقادیر مختلف PVP در شکلهای 5 تا 7 نشان داده شده است. شکل 5 و 6 تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه هایی را نشان می دهند که به ترتیب در غلظت g/l 5/0 (کمتر از مقدار بهینه) و g/l 6 (بیشتر از مقدار بهینه) سنتز شده اند. با مقایسه ین دو تصویر با تصویر نشان داده شده در شکل 7 مشخص می شود که در غلظت g/l 1 از جهت دهنده ساختاری PVP پودر اکسید سرب با یک ساختار بسیار منظم و متخلخل و با اندازه ذرات در کستره 20 تا 40 نانومتر بدست می آید.شکل 5. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 5/0 PVP شکل 6. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 6 PVPشکل 7. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 1 PVPنتیجه گیریبا سنتز اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیک و افزودنی PVP ذرات بسیار متخلخل با ساختار بسیار یکنواخت و اندازه ذرات نانومتری حاصل می شود.

نوسان ساز های سینوسی

نوسان ساز های سینوسی نوسان ساز های سینوسی کاربرد گسترده ای در الکترونیک دارند.این نوسان سلز ها منبع حامل فرستنده ها را تامین می کنندوبخشی از مبدل فرکانس را در گیرنده های سوپر هیترودین تشکیل می دهند.نوسان ساز ها در پاک کردن وتولید مغناطیسی در ضبط مغناطیسی و زمانبندی پالسهای ساعت در کار های دیجیتال به کار می روند.بسیاری از وسایل اندازه گیری الکترونیکی مثل ظرفیت سنج ها نوسان ساز دارند. نوسان ساز های سینوسی انواع مختلفی دارند اما همه آنها از دو بخش اساسی تشکیل می شوند: بخش تعیین کننده فرکانس که ممکن است یک مدار تشدید یا یک شبکه خازن مقاومتی باشد.مدار تشدید بسته به فرکانس لازم می تواند ترکیبی از سلف و خازن فشرده طولی ازخط انتقال یا تشدید کننده حفره ای باشد.البته شبکه های خازن مقاومتی فرکانس طبیعی ندارندولی می توان از جابه جایی فاز آنها برای تعیین فرکانس نوسان استفاده کرد. دوم بخش نگهدارنده که انرژی رابه مدار تشدید تغذیه می کند تا آن را در حالت نوسان نگه دارد.بخش نگه دارنده به یک تغذیه نیاز دارد. در بسیاری از نوسان ساز ها این قسمت قطعه ای فعال مثل یک ترانزیستور است که پالسهای منظمی را به مدار تشدید تغذیه می کند. شکل دیگری از بخش نگهدارنده تشدید نوسان ساز یک منبع با مقاومت منفی یعنی قطعه یا مداری الکترونیکی است که افزایش ولتاز اعمال شده به آن سبب کاهش جریان آن می شود. قطعات نیمه رسانا یا مدار های متعددی وجود دارند که دارای چنین مشخصه ای هستند.  سه دسته مشخص از نوسان ساز ها را می توان دسته بندی کرد که در ادامه این مقاله توضیح خواهم داد: نوسان ساز های فید بک مثبت ابتدا بهتر می دانم تا کمی در باره فید بک توضیح بدهم به طور کلی هر سیستم دارای ورودی و خروجی می باشد حا لا اگر بنا به هر علتی مقداری از خرو جی را با ورودی ها ترکیب کرده و وارد یک سیستم کنیم به این کار فید بک گفته می شود که کار برد های فراوانی در دنیای تکنولوژی دارد برای نمونه از فید بک برای کنترول فرایند یک سیستم استفاده می شود مثلاَ در هنگام راه رفتن شما یک سیستم(خیلی مدرن) هستید که اطلاعات را با چشم خود گرفته و به مغز می فرستید ودر آنجا پردازش شده تصمیم می گیرید که چه کار کنید اما در مورد فید بک مثبت با ید بگویم که دو نوع فید بک را می توان در نظر گرفت منفی و مثبت. در فید بک مثبت که یک مثال جالب از آن را در بالا برایتان بیان کردم هدف اغلب کنترول یک فرایند است یک مثال دیگر فرض کنید یک ظرف از مایعی که در حال جوشیدن است در تماس با یک منبع گرما مثل شعله گاز قرار دارد با گرم شدن بیش از حد مایع از ظرف بیرون می ریزد وآتش را کم می کند و دمای مایع را کاهش می دهد وبا کاهش دمای ما یع آتش دوباره احیا می شود ومایع دو باره گرم شده وسر ریز می کند و دوباره ... اما در فید بک مثبت خرو جی به ورودی اضافه می شود واز فید بک مثبت به همین دلیل برای تشدید استفاده می شود همان مثال قبل را در نظر بگیرید با یک مایع آتشزا این بار با گرم شدن مایع و سر ریز آن آتش شدشدتر می شود وهمین طور تا آخر. نکته مهم این است که در دنیای مادی همه چیز روبه میرایی و مردن میرود (ای روزگار نا مراد)وچیز هایی مثل اصطکاک همیشه(بعضی موقع های بیشتر)مزاحم هستند در باره نوسان هم میرایی باعث کاهش دامنه نوسان و از بین رفتن آن می شود بنا براین از فید بک مثبت برای جبران این میرایی استفاده می کنیم. انواع مختلفی از نوسان ساز ها که از فید بک مثبت استفاده می کنند وجود دارد. نوسان ساز هارتلی  این نوسان ساز نمونه ای از نوسان ساز های فرکانس پایین است که با استفاده از مدار فرکانس را تعیین می کند ویک ترانزیستور نیز تامین کننده پالس های نگه دارنده است.مدار شکل زیر یک تقویت کننده امیتر مشترک را نشان می دهد که مدار بین کلکتور و بیس آن متصل شده است سر وسط سلف به طور موثر به امیتر متصل شده است (مقاومت منبع تغذیه برابر صفر فرض می شود). تقویت کننده امیتر مشترک سیگنال ورودی خود را معکوس می کند و سیگنال خروجی آن با سر وسط زمین شده سلف قبل از اعمال به بیس معکوس می شود.در نتیجه در این مدار ورودی را خود تقویت کننده تا مین می کند. یعنی فید بک مثبت قابل تو جهی که وجود دارد باعث ایجاد نوسان می شود و دامنه سیگنال (در فر کانس تشدید ) به سرعت افزایش می یابد.پالسهای ناشی از جریان بیس را پر می کنند در نتیجه جهت ولتاژ تو لید شده بیس را به طور منفی بایاس می کند با افزایش دامنه سیگنال ولتاز دو سر نیز زیاد می شود تا به حالت تعادل بر سد. حالت تعادل زمانی روی می دهد که اتلاف مدار ناشی از بار شدن خروجی مقاومت اهمی و جریان بیس با انرژی وارد شده از کلکتور به این خازن برابرشود.در این شرایط نهایی ترانزیستور می تواند به خوبی در بیشتر قسمتهای سیکل قطع باشد ودر هر قله مثبت بیس پالس ناگهانی به جریان بیس (وجریان کلکتو)اعمال شود.در فاصله زمانی بین دو فله متوالی از طریق شروع به تخلیه می کند. اما اگر یک ثابت زمانی در مقایسه با زمان تناوب نوسان بزرگ باشد مقدار کمی از ولتاژ دو سر در این فاصله زمانی از بین می رود و می توان را به عنوان یک منبع ثابت بایاس منفی در نظر گرفت . در بسیاری از نوسان ساز ها از این روش بایاس کردن استفاده می شود. این روش دارای مزیت جبران سازی برای هر گونه افت دامنه نوسان در اثر افزایش بار خروجی یا افت ولتاژ منبع تغذیه است.کاهش دامنه نوسان باعث کاهش بایاس می شود به طوری که ترانزیستور پالس های جریان بزرگتری برای ثابت نگه داشتن دامنه می گیرد.    نو سان ساز کلپیتس  نکته مهم در شکل بالانیاز به وجود سه اتصال میان مدار تنظیم شده و ترانزیستور برای ایجاد فید بک مثبت است. امیتر به سر وسط سلف متصل می شود ولی می توان آن را به صورت معادل با استفاده از دو خازن برابر به طور سری مانند شکل بعد به شاخه خازنی مدار متصل کرد.در این نوسان ساز از یک فت اتصالی با مقاومت در مدار درین استفاده شده و مدار با خازن به در ین متصل شده است. بنا بر این مدار بر خلاف تغذیه مستقیم شکل اول به طور موازی تغذیه می شود. خازن های تعیین کننده فرکانس و با خازن های ورودی و خروجی ترانزیستور موازی هستند و در نتیجه این خازنها در تعیین فر کانس نوسان نیز تاثیر دارند. با بزرگتر کردن و تا حد امکان تاثیر این خازنها به حد اقل می رسد.از سوی دیگر اگربه نوسانی با فر کانس بالا نیاز باشد خازنهای تنظیم باید خیلی کوچک باشند. در این موارد می توان از خازنهای ورودی و خروجی ترانزیستور به جایواستفاده کرد. یک خازن متغییر کوچک مانند شکل سوم برای تنظیم به دو سر سلف متصل می شود. در این مدار نیز که با پالسهای جریان گیت شارژ و از طریق تخلیه می شود به طور خود کار بایاس لازم را تامین می کند. برای آنکه امکان زمین شدن سر متغییر خازن (و در نتیجه بیس ترانزیستور) وجود داشته باشد یک چوک با امپدانس زیاد در فر کانس کار به مدار امیتر افزوده می شود. هر سه نوسان ساز بالا که شرح دادم در کلاس برای دامنه های نوسان بزرگ عمل می کنند. برای به دست آوردن شکل موج سینوسی خروجی را باید از مدار گرفت. مثلا با سیم پیچی که مانند شکل اول و دوم به طور القایی به مدار متصل می شود.اگر خروجی از خود ترانزیستور گرفته شود مثلا از مقاومتی در مدار امیتر یا سورس قطار پالسی با فر کانس تکراری برابر با فرکانس تشدید به دست می آید.    نوسان ساز راینارتز  این نوسان ساز چون زیاد در گیرنده های ترانزیستوری استفاده می شود باید حتما در بارش می نوشتم.در این مدار فید بک مثبت با اتصال مدار کلکتور به مدار امیتر با القای متقابل وتامین می شود. و هر دوبه مدار تعیین کننده فرکانسنیز متصل هستند. این نوسان ساز به روش تقسیم ولتاژ پایدار می شود ولی همانطور که نشان داده شده است اثر بازوی پایینی مقسم ولتاژ باید با خازن کم مقاومتی خنثی شود تا سیگنال تولید شده در دوسرمستقیما بین بیس و امیتر اعمال شود . در نگاه اول به نظر می رسد که بخش تعیین کننده فرکانس در نوسان ساز راینرتز چهار اتصال دارد ولی اتصال مثبت و منفی منبع تغذیه در واقع مشترک هستند زیرا امپدانس منبع در فرکانس نوسان ناچیز است یا بهتر است که چنین باشد. نوسان ساز کنترل شده کریستالی  و اما از همه مهمتر که حتما باید در باره ا ش بدانید این مورد است چون در بعضی کاربرد ها لازم که نوسان ساز پایداری فرکانسی زیادی داشته باشد یعنی یک فر کانس ثابت را بدون وابستگی به عوامل دیگر تولید کند مثل منبع موج حامل در فرستنده ها اگر کنترل تلویزیون را دیده باشید احتمالا یک قطعه مکعبی زرد رنگ(کریستال) را در آن دیده اید یا مدار تلویزیون یا بعضی رادیو ها واز دیگر جاهایی که این نوسان ساز به کار می رود منابع تولید کننده پالسهای ساعت در کامپیوتر ها و سیستم های دیجیتال است . روش رایج برای به دست آوردن پایداری فرکانسی لازم استفاده از کریستال پیزوالکتریک برای کنترل فرکانس نوسان است .چنینکریستالهایی(بسته به ابعاد و شکلشان)دارای فرکانس تشدید طبیعی هستنددر عمل کریستال بین دو صفحه فلزی نصب می شود که اتصال الکتریکی با کریستال را ایجاد می کند . را ه های متعددی بزای اتصال کریستال به مدار نوسان ساز وجود دارد.که یک نمونه از آن در شکل بعدی آمده است در این شکل کریستال بین کلکتور و بیس ترانزیستور وصل شده تا نوسان ساز کلپیتس را تشکیل دهد . خازنهای داخلی کلکتور بیس و بیس امیتر فید بک مثبت را تامیین می کنند. مدار کلکتور نیازی به تنظیم ندارد سیم پیچ ثانویه ترانسفور ماتور نقطه ی خروجی را ایجاد می کند.   نوسان سازهای مقاومت منفی همان طور که گفتم اگریک مدار تشدید به منبعی با مقاومت منفی مناسب متصل شود نوسان خواهد کرد. که تفاوت آن با نوسان ساز هایی که قبلا گفتم این است که تنها به دو اتصال به بخش تعیین کننده فرکانس نیاز دارد.منظور از مقاومت منفی قطعه ای است که مشخصه انقالی آن(نمودار ولتاژ _جریان) حد اقل در یک محدوده ی کو چک شیب منفی داشته باشد یعنی با افزایش ولتاژ لا اقل در بعضی از ناحیه های ولتاژی جریان آن کاهش یابدویا با افزایش جریان ولتاژ آن کاهش یابد.این عنصر می تواند یک قطعه خواص یا یک مدار باشد که یکی با کلی فکر طراحی کرده. برای استفاده از یک مقاومت منفی در یک نوسان ساز از این نوع باید مقدار مقاومت منفی برابر مقدار مقاومت مثبت مدار تشدید متصل به آن باشد. چون اصولا چیزی که باعث میرایی دامنه نوسان می شود مقاومت مثبت است(ای عنصر مزاحم)و تمام این قصه ها که گفتیم خلا صه اش این بود که چه طور این میرایی را جبران کنیم حا لا یک عنصر مطلوب مثل مقا ومت منفی را داریم که اثر میرایی مقاومت مثبت را از بین می برد.  دیود تونل  یکی ازقطعات نیمه رسانا که مشخصه اش یک مقاومت منفی را نشان می دهد دیود تونل است . این قطعه یک دیود است که غلظت ناخالصی درآن بسیار زیاد وپیوند آن بسیارنازک است. شکست در دیود تونل در مقاذیر بایاس معکوس خیلی پایین اتفاق می افتد و در نتیجه ناحیه ی مقاومت معکوس زیاد وجود ندارد.شیب منفی در بایاس مستقیم کم معمولا بین0.1 تا 0.3 ولت ایجاد می شود.(از این جا به بعد چند خط حرف بیخود...)_این مشخصه جالب و عجیب ومفیدو..به دلیل نفوذ در سد پتانسیل در پیوند با الکترونهایی که انرژی کافی برای عبور از این سد ندارند به وجود می آید. این اثر معروف به اثر تونل در فیزیک کلاسیک غیر قابل توجیه است ولی با مکانیک کوانتومی قابل توضیح است . دیود های تونل را می توان باظرفیت خیلی کمی تولید کرد و نوسان ساز هایی که با آن کار می کنند در فرکانسهای چند مگا هرتزی قابل ساخت هستند برای به دست آوردن بیشترین مقدار خروجی (یا همان به قول دانشجویان متعال برق ماکزیمم سویینگ متقارن) باید نقطه کار در وسط ناحیه مقاومت منفی قرار داده شود واضح است که دامنه خروجی کمتر از یک ولت می باشد.  نوسان ساز پوش_ پول  مشخصه مقاومت منفی را می توان از یک مدار دو ترانزیستوری نیز به دست آورد. نمونه این مدار در شکل زیر نشان داده شده است که اساس آن از یک ملتی ویبراتور استابل تشکیل می شود.اگر ترکیب وجود نداشته باشد شکل موج مربعی خروجی در هر دو کلکتور تولید خواهد کرد و ترانزیستورهابه طور متناوب بین قطع و اشباع تغییر وضعیت خواهند داد. وجود مدار تنظیم شده این عملکرد را اصلاح می کند زیرا سلف در فرکانس های پایین مسیری با امپدانس کم میان کلکتور ها ایجاد می کند در حالی که خازنها این کار را در فرکانس های بالا انجام می دهند که هر دو عملکرد معمولی مولتی ویبراتور را تحت تاثیر قرار خواهد داد عملکرد مدار منطبق بر فرکانس تشدید مدار تنظیم شده است که در آن مدار تنظیم شده بیشترین امپدانس را دارد و در نتیجه خروجی مدار سینوسی است در این فرکانس مقاومت موثر میان کلکتورها تقریبا برابر است که قابلیت هدایت متقابل ترانزیستور هاو تضعیف مدار های تزویج میان ترانزیستور هاست . یکی از این مدار های تزویج است ولی با خازن ورودی موازی است و این امر می تواند در تضعیف مدار تاثیر بگذارد . برای ایجاد نوسان باید مقاومت دینامیکی مدار بیشتر از باشد.

تشخیص وجود یک جسم توسط رادار چگونه انجام می شود؟

رادار وسیله ای است که بطور رایج در همه جا استفاده می شود . اما اغلب فعالیت این وسیله از دید ما پنهان است . درکنترل ترافیک هوایی از رادار برای تعیین موقعیت هواپیماها هم از روی زمین و هم در آسمان و همچنین کمک به آنها برای پیمودن مسیر صحیح استفاده می شود. پلیس از رادار برای بدست آوردن سرعت اتومبیل ها استفاده می کند . ناسا از رادار برای ترسیم نقشه سطح کره زمین و دیگر سیارات ، همچنین برای تعیین موقعیت ماهواره ها و اجسام فضایی وهدایت سفاین خود استفاده می کند. و در صنایع نظامی نیز رادار کاربردهای وسیعی از جمله کشف نیروهای دشمن و یا هدایت موشک دارد. هواشناسان از رادار برای ردیابی و تعیین سرعت و موقعیت توفان ها ، تندبادها و توده های هوا بهره می جویند و حتی شما می توانید نوعی از رادار را در ساختار دربهایی که به طور خودکار بروی شما گشوده می شوند نیز بیابید. پس همانطور که به نظر می رسد رادار یک وسیله بسیار سودمند است. جایی از رادار استفاده می شود که غالبا یکی از اهداف زیر مد نظر است : • تشخیص وجود یک جسم در فواصل دور که معمولا اجسام در حال حرکت هستند . اما رادارها قادرند اجسام ثابت و حتی اجسامی که در زیر خاک یا آوار مدفون شده اند را نیز تشخیص دهند. حتی در بعضی موارد رادارها می توانند نوع جسمی را که کشف کرده اند مشخص کنند مثلا رادارهایی که در صنایع هوایی مورد استفاده قرار می گیرند می توانند نوع هواپیما را هم تشخیص دهند. • تشخیص سرعت حرکت یک جسم که این خاصیت رادارها دلیل استفاده پلیس از این وسیله است . • نقشه برداری از سطوح : برخی سفینه های فضایی و ماهواره ها مجهز به وسیله ای به اسم Synthetic Aperture Radar هستند که از آن برای تهیه نقشه های توپوگرافی از سطح سیاره ها و اجسام فضایی دیگر استفاده می کنند. هر سه مورد از کاربردهای بالا با بهره جویی از دو پدیده فیزیکی که در زندگی روزمره شما هم به طور متعدد اتفاق می افتد انجام می شوند : پدیده های صوتی اکو و داپلر ! مفهوم این دو پدیده صوتی برای شما براحتی قابل درک هستند زیرا گوشهای شما هر روز اصوات اکو و داپلر را می شنوند. رادار از این دو پدیده در غالب امواج صوتی استفاده می کند. ما در این مقاله سعی داریم که که از رازهای رادار پرده برداریم . ابتدا به توضیح پدیده های اکو و داپلر می پردازیم که شما با آن آشناتر هستید. اکو و داپلر         اکو پدیده ای است که شما حتما آن را تجربه کرده اید. اگر شما در داخل یک چاه یا یک دره فریاد بزنید برگشت صدای خود را پس از چند لحظه خواهید شنید و دلیل این پدیده اینست که برخی از امواج صوتی فریاد شما به سطحی ( مثلا بدنه چاه یا سطح آب در ته چاه و یا دیواره روبرویی شما در یک دره ) برخورد کرده و مجددا به سوی شما منعکس شده و به گوش شما می رسد و شما مجددا آنها را می شنوید. فاصله زمانی بین احظه ای که شما فریاد زده اید و لحظه ای که اکوی صدای خود را می شنوید بستگی به فاصله بین شما و سطح منعکس کننده امواج دارد. داپلر نیز یک پدیده رایج است . شما حتما بارها آن را تجربه کرده اید ( شاید بدون اینکه آن را درک کرده باشید). این پدیده هنگامی اتفاق می افتد که منبع صدا و یا منعکس کننده آن، یک جسم در حال حرکت باشد و این پدیده در نهایت منجر به تولید امواج سونیک می شود . حال به توضیح این پدیده می پردازیم . تصور کنید اتومبیلی که با سرعت 60 مایل در ساعت بسوی شما در حال حرکت است بوق خود را به صدا در میاورد . هنگامی که اتومبیل در حال نزدیک شدن است صدای بوق آن هم بطور یکنواخت با نزدیک شدن اتومبیل بلند تر می شود اما هنگاهی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد صدای بوق بطور ناگهانی کم می شود . در حالی که این صدای یک بوق است که آن بوق همیشه یه صوت را تولید می کند اما پدیده داپلر باعث می شود که شما صدا را این گونه بشنوید. چرا این اتفاق می افتد؟ سرعت صوت به شرط اینکه هوا ساکن باشد تقریبا در همه جا ثابت و حدود 600 مایل بر ساعت است. (سرعت دقیق آن بستگی به فشار و رطوبت هوا و دما دارد) . تصور کنید اتومبیل متوقف است و دقیقا یک مایل با شما فاصله دارد و به مدت یک دقیقه بطور مداوم بوق می زند. امواج صوتی منتشر شده توسط بوق با سرعت 600 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کنند و شما صدای بوق را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید. (زیرا 6 ثانیه طول می کشد تا امواج با سرعت 600 مایل برساعت مسافت یک مایلی بین بوق و شما را طی کنند)        حالا اجازه دهید تصور کنیم که اتومبیل با سرعت 60 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کند . مبدا حرکت اتومبیل مسافت یک مایلی شماست و به مدت یک دقیقه تمام هم بطور مداوم بوق می زند. شما باز هم صدا را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید اما اینبار به نظر شما اتومبیل فقط 54 ثانیه بوق می زند. این بدین خاطر است که اتومبیل پس از یک دقیقه دقیقا مقابل شما خواهد بود و صدا در این لحظه بلا فاصله و بدون هیچ تاخیری به شما می رسد. اتومبیل (از دیدگاه راننده آن ) یک دقیقه کامل بطور مداوم بوق زده است زیرا او نیز همراه با اتومبیل در حال حرکت بوده و صدا بدون تاخیر به گوش او رسیده است . اما در جایگاه شما امواج صوتی که در طول یک دقیقه تولید شده است در 54 ثانیه فشرده می شود. در واقع تعداد یکسانی از امواج صوتی در مقدار کمتری از زمان بسته بندی شده اند. بنابراین فرکانس آنها افزایش یافته و شما با صدایی بلندتر از صدای واقعی آن را خواهید شنید. اما هنگامی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد همه این وقایع بصورت برعکس تکرار می شوند و مقدار یکسان صوت در مدت زمان بیشتری انتشار می یابد در نتیجه فرکانس کاهش می یابد و شما صدای آهسته تری از حد واقعی را خواهید شنید. شما می توانید ترکیبی از اکو و داپلر را بصورت زیر تجربه کنید : یک صدای بلند را به سمت اتومبیلی که بسوی شما در حرکت است ارسال کنید. برخی از امواج این صوت به اتومبیل برخورد کرده و به سمت شما منعکس می شوند( اکو). اما چون اتومبیل به سوی شما در حال حرکت است امواج صوتی بازگشتی فشرده می شوند بنابراین امواج بازگشتی فرکانس بیشتری از صدایی که شما ارسال کرده اید را دارند. با انجام محاسباتی روی مقدارتفاوت فرکانس امواج ارسالی و بازگشتی ، می توان سرعت اتومبیل را محاسبه نمود.   رادار ها چگونه کار می کنند ؟‌ ۲ در قسمت قبل مشاهده کردیم که از پدیده اکو می توانیم برای تعیین فاصله یه شیء از یک محل مشخص استفاده کنیم همچنین مشاهده کردیم که با استفاده از ترکیب پدیده های اکو و داپلر می توانیم سرعت شیی را که به سمت ما می آید تعیین کنیم . بنابراین ما می توانیم یک رادار صوتی داشته باشیم و این دقیقا همان کاری است که سونار انجام می دهد. زیردریایی ها و کشتی ها همواره از سونار استفاده می کنند. دستگاه های سونار دقیقا طبق اصول انتشار صوت در هوا کار می کنند اما استفاده از امواج صوتی چندین مشکل دارد: • امواج صوتی برد کمی دارند و حداکثر پس از یک مایل نابود می شوند. • امواج صوتی را تقریبا همه می توانند بشوند و بنابراین یک رادار صوتی می تواند برای افرادی که در اطراف آن هستند مزاحمت زیادی ایجاد کند.( که البته می توان این مشکل را با استفاده از امواج فراصوتی بجای امواج قابل شنیدن تا حد زیادی مرتفع کرد) • امواج صوتی پس از اکو ضعیف می شوند و این، کشف و دریافت آنها را مشکل می کند. بنابراین در رادارها بجای استفاده از امواج صوتی از امواج رادیویی استفاده می شود. امواج رادیویی برد زیادی دارند ، توسط انسانها قابل حس نیستند و کشف و دریافت آنها حتی هنگامی که ضعیف هم شده اند براحتی امکان پذیر است. اجازه بدهید عملکرد یک رادار را که برای کشف هواپیماهای در حال پرواز طراحی شده است شرح دهیم . ابتدا مکانیزم ارسال در رادار فعال می شود و امواج رادیویی را با قدرت زیاد و فرکانس بالا را به طرف هواپیما ارسال می کند. مدت ارسال این امواج در حد یک میکروثانیه است. سپس مکانیزم ارسال در رادار غیر فعال شده و مکانیزم دریافت فعال می گردد و منتظر دریافت اکوی امواج ارسال شده می ماند. سیستم رادار مدت زمان بین ارسال امواج و دریافت اکوی آنها را به دقت اندازه گیری می کند. سرعت امواج رادیویی برابر با سرعت نور و در حدود 1000 فوت در هر یک میکروثانیه است . بنابراین اگر سیستم رادار از یک ساعت بسیار دقیق برخوردار باشد می تواند مسافت هواپیما با رادار را بسیار دقیق اندازه گیری کند و اگر مجهز به یک سیستم ویژه پردازشگر امواج نیز باشد می تواند امواج داپلر را به دقت بررسی کرده و سرعت هواپیما را به طور کاملا دقیق مشخص کند. در رادارهای زمینی امکان مداخله امواج بسیار بیشتر از رادارهای هوایی است .هنگامی که یک رادار پلیس پالسی را ارسال می کند امواج آن به هر شیئ که در مقابل آن باشد مانند: حفاظهای جاده ، پل ها ، ساختمان ها ، کوه ها و ... برخورد کرده و اکو می شوند. بهترین راه برای فیلتر کردن امواج بازگشتی این است که بتوانیم امواج داپلر را از میان سایر امواج تشخیص دهیم . رادارهای پلیس فقط امواج داپلر را مورد بررسی قرار می دهند و چون این امواج بطور دقیق روی یک اتومبیل خاص فکوس شده می توانند سرعت آن اتومبیل را بدست آورند. امروزه رادارهای پلیس از تکنولوژی لیزر برای بدست آوردن سرعت اتومبیل ها برخوردار گشته اند که این رادار های لیزری را لیدار می نامند. لیدار ها بجای امواج صوتی از نور استفاده می کنند.

قاتل بیصدا Silent Killer

بنابر نوشته ی مجله انجمن پزشکی آمریکا Journal of American Medical Association، مسمومیت ناشی از منواکسید کربن علت عمده مرگ های ناشی از مسمومیت های تصادفی در ایالات متحده است. گاز منواکسیدکربن به میزان خیلی کم در هوا وجود دارد. مونواکسد کربن یا CO گازی بی بو، بی رنگ و بدون طعم است. هر مولکول CO از ترکیب یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن بوجود میآید. این گاز در نتیجه احتراق ناقص سوختهای فسیلی مانند چوب، نفت چراغ، گازولین، زغال چوب، پروپان، گاز طبیعی و نفت ایجاد میشود.  در محیط منزل، این گاز با سوخت ناقص هر وسیله شعله دار (نه الکتریکی) مانند اجاق گاز، منقل، لباس خشک کن، بخاری، آبگرمکن، اتومبیل و موتورسیکلت و... ایجاد میشود. در این بین وسایل با شعله رو باز نظیر بخاری و فر خوراک پزی و اتوموبیل و موتور سیکلت عمده ترین علت مسمویت ناشی از گاز مونواکسید کربن هستند. بخاری و آبگرمکن نیز از جمله منابع این گازند، ولی با کمک لوله ی مناسب میتوان گاز ناشی از احتراق را به خارج از منزل هدایت کرد. هنگامی که مونو اکسید کربن استنشاق میشود با عبور از شش ها وارد مولکولهای هموگلوبین سلولهای قرمز خون شده ، پیوند بسیار محکمی با اتمهای آهن خون ایجاد میکند. قدرت جذب بین CO و هموگلوبین 200 بار قویتر از هموگلوبین و اکسیژن است. گاز با محدود کردن رسیدن اکسیژن به هموگلوبین آنرا محصور و "کربوکسی هموگلوبین" را تشکیل میدهد. کربوکسی هموگلوبین از انتقال اکسیژن در خون جلوگیری و توانایی سلولهای قرمز خون را تغییر می دهد. در نتیجه بدن دچار کمبود اکسیژن و ضایعه بافتی و در نهایت مرگ میشود. مسمومیت با مقدار اندک این گاز علائمی شبیه سرماخوردگی دارد: تنگی نفس، سردرد، و دل آشوبی. مقدار بیشتر این گاز سبب سرگیجه، گم گشتگی ذهنی، سردرد شدید، تهوع و ضعف قوای جسمی میشود. افزایش بیشتر استنشاق گاز موجب بیهوشی، ضایعات مغزی دائمی، و نهایتاً مرگ میشود. نوزادان، کودکان، زنان آبستن، افراد با بیماریهای مزمن خونی و تنفسی و سالخوردگان آسیب پذیرترین افراد در برابر این گاز هستند. بر اساس استانداردهای ارائه شده توسط موسسه اجرایی سلامت و بهداشت HSE (Health and Safety Executive) میزان مجاز  CO در محیط باید کمتر از 50ppm باشد. مقدار 200ppm از این گاز ظرف 2 تا 3 ساعت باعث سردرد میشود. میزان 400ppm از گاز CO ظرف 1 تا 2 ساعت باعث سردرد در پیشانی و سپس گسترش آن در تمام نواحی سر در 3 ساعت میشود. مقدار 800ppm از این گاز طی 45 دقیقه باعث گیجی، تهوع و تشنج و بعد از 2 ساعت باعث بی حسی و بیهوشی میشود. اکنون در بسیاری از بخشهای منازل مجتمع های مسکونی دتکتورهای CO نصب شده اند تا میزان CO ی موجود در هوا را تعیین و در صورت رسیدن به مقدار تعیین شده – معمولاً 300 تا 350ppm – آلارم دهند. این آشکارسازها بکلی با دتکتورهای دود Smoke Detectors متفاوتند و نمی توان آنها را بجای یکدیگر بکاربرد. نوع تجاری دتکتور دود و CO نیز اکنون در یک بسته بندی در بازار عرضه میشود.  شکل یک - آشکارساز CO قیمت آشکار ساز CO در حدود 20 تا 50 دلار است و با برق و باطری کار می کند. بسته به اینکه باطری دستگاه قابل شارژ باشد و اینکه باطری بک آپ داشته باشد یا خیر، قیمت دستگاه تغییر می کند. این وسیله را با توجه به کاتالوگ سازنده هم میتوان نزدیک سقف و هم نزدیک به کف اتاق یا هر محل مناسب دیگری نصب کرد. حتماً توجه داشته باشید که این وسیله را باید خارج از اتاق خواب نصب کنید. در بعضی از ایالات آمریکای شمالی مثل ایلی نویز، ماساچوست، مینه سوتا، نیوجرسی و ورمونت و در کانادا در اونتاریو نصب این وسیله در منازل اجباری است.   در آشکارسازهای گاز CO از یکی از سه نوع سنسور بایومیمتیک Biomimetic الکتروشیمیایی Electrochemical و نیمه هادی Semiconductor استفاده می شود و تفاوت آنها در قیمت، دقت و زمان پاسخ سنسورهای بکار رفته می باشد. از آنجاییکه بطور معمول سطح گاز CO کم کم افزایش می یابد و فاصله زیادی بین میزان ایمن و غیر ایمن غلظت گاز وجود دارد، هر سه نوع این سنسورها دارای ویژگی تقریباً یکسانی بعنوان آشکارساز گاز CO هستند. سنسورهای گاز CO هر سه تا پنج سال یکبار باید تعویض و با سنسور نو جایگزین شوند. بعلاوه آشکارساز CO باید بطور معمول هر هفته – و یا حداکثر هر ماه – یکبار تست شوند (بدین منظور دکمه تستی روی دستگاه تعبیه شده است). سنسورهای CO از نوع بایومیمتیک این سنسورها بر مبنای تاثیر گاز CO بر هموگلوبین خون از الیاف مصنوعی و شفافی با خواصی نظیر آن ساخته شده اند. در حضور گاز CO این الیاف تیره میشوند و با خروج گاز مجدداً به حالت اولیه باز میگردند. در جعبه آشکارساز محتوی این سنسورها سپس از یک سنسور نوری معمولی یا لیزر سنسور میتوان جهت تشخیص وجود و میزان گاز استفاده نمود. آَشکار سازهای CO از نوع الکتروشیمیایی این دسته از سنسورهای گاز CO در بین سایر تکنولوژیها در زمره دقیقترین نوع سنسورهای گاز CO محسوب میشوند که دارای خروجی کاملاً خطی نسبت به غلظت گاز CO بوده و توان مصرفی بسیار ناچیزی دارند. بعلاوه طول عمر این سنسورها بیش از 5 سال است. مشکل عمده تنها در قیمت این سنسورهاست که با کمک تکنولوژیهای مدرن و به روز شده تا اندازه ای کمتر شده است.   شکل دو - نمونه سنسور الکتروشیمیایی CO و منحنی پاسخ خروجی این سنسورها بصورت یک باطری تر عمل می کنند که بجای تولید برق، جریانی را تولید می کند که متناسب با غلظت گاز هدف – در این جا گاز CO – است. این سنسورها شامل محفظه ای مرکب از 2 الکترود، سیمهای اتصال و الکترولیت – معمولاً اسید سولفوریک – هستند. گاز CO در یک الکترود اکسیده شده و بصورت CO2 در میآید و در همین حین اکسیژن در الکترود دوم مصرف میشود. در نتیجه جریان الکترونی بین دو الکترود از درون الکترولیت تولید می شود که متناسب – و کاملاً خطی – با غلظت گاز CO است. سنسور نیمه هادی گاز CO   این نوع سنسورها بیشتر بر اساس دی اکسید قلع و در حضور موادی برای دوپینگ و فیلتر کردن نظیر پالادیوم و نقره بر روی بستری از جنس سرامیک یا آلومینا ساخته میشوند. کوچکی ابعاد و قیمت بسیار پایین آنها در مقایسه با دو نوع سنسور قبلی از مزایای این نوع سنسورهاست. بعلاوه ساخت این سنسورها در قالب ماسفت های حساس به گاز باعث میشود تا بتوان تعداد بسیار زیادی از این سنسورها را روی یک بستر ایجاد و همزمان روی همان بستر مدار جانبی و سیگنال کاندیشنیگ را ساخت. اکنون بینی های الکترونیکی یا E-Nose ها بر مبنای تکنولوژی MGS (MOS-Gas Sensors) برای آشکارسازی انواع گازهای تاکسیک نظیر CO رو به گسترش اند.                         شکل سه- مدار مجتمع حسگر CO  سنسورهای نیمه هادی (اکسید فلز) گاز CO – Metal Oxide CO Gas Sensor   سنسورهای گاز نیمه هادی بر اساس پدیده تغییر سطحی کار می کنند. بدین معنی که گاز هدف با اتمهای لایه ی سطحی واکنش داده سبب تغییر سطح باند انرژی از نیمه هادی به هدایت یا عایقی می شود. یکی از انواع سنسورهای بسیار مهم در تشخیص گازهای خطرناک، سنسور گاز CO است.   در این دسته از سنسورها المان حسگر لایه ی نازکی از اکسید قلع است که روی الکترودهای سنسور را پوشانده است. در حالت عادی و در محیط خلا، الکترودها هیچ نوع ارتباطی با یکدیگر نداشته و سیستم کاملاً مدار باز است. در محیط آزاد، سطح اکسید قلع باعث جذب اکسیژن و مونو اکسید کربن می شود. اکسیژن باعث محدودیت جریان الکترونها و در نتیجه افزایش مقاومت بین دو الکترود میشود. از طرف دیگر مونو اکسید کربن باعث افزایش حرکت الکترونهای سطحی در اکسید قلع شده و هدایت الکتریکی را افزایش میدهد (کاهش مقاومت الکتریکی).   شکل 1- چگونگی اثر سطحی در سنسور گاز CO   برای داشتن حداکثر حساسیت معمولاً اکسید قلع را با کلرید پالادیوم PdCl2 و اکسید منگنز MgO به نسبت 99 به 1 ترکیب می کنند. سپس به نسبت 95 به 5 به ترکیب حاصل اکسید توریوم ThO2 می افزایند. اکنون با افزودن ترکیب هایدروفیلیک سلیکا Hydrophilic Silica با نسبت 2.5 به 97.5 به آن پودری را در اختیار دارید که می توانید با افزودن Binder از آن برای چاپ فیلم ضخیم استفاده کنید.   یکی از روشهای معمول برای ساختن Binder یا اصطلاحاً چسب در این نوع سنسورها استفاده از ترکیبات ارگانیک نظیر ترکیب بتا-ترپینوئل Beta-Terpeneol، بوتیل کاربیتول استیت Butyl Carbitol Acetate و اتیل سلولز است.   پس از چاپ فیلم روی الکترودهای مربوطه و انجام پروسه Thermal Treatment در دماهای متفاوت شما سنسوری را خواهید داشت که علاوه بر CO به گاز قابل اشتعال H2 نیز حساس است. دمای کار قطعه در بهترین حالت در رطوبت 45 درصد در حدود 250 درجه سانتیگراد است. با انتخاب کاتالیست مناسب نظیر ترکیبات نقره و پالادیوم می توانید با بالاتر بردن حساسیت دمای کار را تا حدود 150 درجه کاهش دهید.   شکل 2 - پاسخ سنسور به گاز CO و CH4

تلفن همراه

امروزه میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن‌های سلولی (همراه) استفاده می‌کنند . در واقع تلفن‌‌های همراه نوع پیشرفته رادیو تلفن‌های دهه 1880 هستند که در آن زمان روی خودروها نصب و استفاده می‌شد . این سامانه دارای یک یا چند دکل آنتن مرکزی برای هر شهر بود وهر دکل می‌توانست تا 25 کانال ارتباطی را تا شعاع 40 الی 50 مایل پوشش دهد . اما به علت محدودیت  کانال‌های ارتباطی امکان مشترک شدن برای  همه وجود نداشت. تلفن همراه سامانه ای  سلولی است زیرا مناطق تحت پوشش آن به سلول‌های تقریباً 6 گوش تقسیم بندی می شود. بدین ترتیب کل فضای مورد نظر تحت پوشش سلول‌های مختلف قرار می‌گیرند . در مرکز هر سلول یک دکل آنتن به نام (BTS) نصب می‌شود و بر حسب ظرفیت هر سلول  تعداد مشترکان تغییرمی کند.معمولاً هر سلول آ‌نالوگ قادر است تا 56 کانال رادیویی را پشتیبانی کند به عبارت دیگر هر سلول می‌تواند همزمان مکالمه‌ی 56 نفر با تلفن همراه را در محدوده‌ی تحت پوشش خود اداره نماید . اما این ظرفیت در روش‌های ارتباطی دیجیتالی امروزه افزایش یافته است . برای مثال درسامانه ی دیجیتالی TDMA  می توان تا سه برابر ظرفیت آنالوگ یعنی تقریباً 168 کانال را پوشش داد.  تلفن همراه یک سامانه ی کم توان رادیویی است . اکثر تلفن های همراه دارای دو سطح توان خروجی 0.6 وات و 0.3 وات هستند. به همین ترتیب ایستگاه‌های مبنای هر سلول نیز با توان کم کار می‌کنند. عملکرد با توان کم دارای دو مزیت است: 1-تبادل سیگنال‌ در محدوده‌ی هر سلول بین ایستگاه و گوشی با آنتن همان سلول انجام می‌پذیرد و سیگنال‌ها از حیطه‌ی سلول فراتر نرفته بنابر این هر گوشی فقط با یک دکل آنتن ارتباط برقرار می‌سازد و از این جهت کانال‌های BTS‌های دیگر برای یک نفر اشغال نخواهد شد. 2- مصرف انرژی باتری گوشی تلفن بهینه و نسبتاً کم می‌شود. شبکه‌ی سلولی همچنان که گفته شد نیازمند نصب دکل‌های زیادی است. یعنی یک شهر بزرگ ممکن است دارای هزاران دکل جهت پوشش سرتاسری باشد و هزینه‌ی سنگینی را در بر دارد، ولی از جهتی که امکان استفاده از این سامانه برای تعداد زیادی از مردم را فراهم می‌آورد هزینه‌ی لازم به مرور جبران خواهد شد. جابجایی سلولی هر تلفن یک کد شناسه‌ی مختص خود دارد. این کد‌ها جهت شناسایی مالک تلفن و شرکت خدمات دهنده است. هنگامی‌که گوشی روشن می‌شود، منتظر دریافت سیگنال‌ از یک کانال کنترل می‌ماند. این کانال یک کانال ارتباطی مخصوص جهت ارتباط گوشی و نزدیک‌ترین ایستگاه BTS است. اگر تلفن به هر دلیلی نتواند چنین سیگنالی را دریافت و شناسایی نماید، پیغام خارج از محدوده « No Service» خواهد داد. در صورت دریافت این سیگنال گوشی آماده‌ی برقراری ارتباط می‌شود. کاربر چه در حال صحبت و چه در حال آماده باش حرکت و جابجایی داشته باشد، ممکن است از حیطه‌ی یک سلول خارج و وارد محدوده‌ی سلول دیگر شوید. سامانه‌های سلولی می توانند بدون قطع ارتباط تلفنی، آن را از سلولی به سلول دیگر هدایت نماید. سامانه ‌های آنالوگ اولیه در سال 1983 با عنوان (سامانه پیشرفته تلفن متحرک) Amps مجوز ایجاد خود را از کمیسیون فدرال ارتباطات آمریکا دریافت نموده و با بسامد 824 الی 894 مگاهرتز آغاز به کار کردند. این تلفن‌ها دارای 832 کانال به صورت جفت بودند، 790 کانال برای انتقال صوت و 42 کانال جهت تبادل داده، در واقع هر جفت بسامد (یکی جهت ارسال و دیگری جهت دریافت) در این سامانه ‌ها تشکیل یک کانال ارتباطی را می‌دادند که پهنای باند هر کانال نیز برابر 30 کیلوهرتز تعیین شده بود. نسل جدید تلفن‌‌های سلولی دیجیتالی مشابه نوع آنالوگ اما متفاوت از آن کار می‌کنند و قادر به ایجاد کانال‌های ارتباطی بیشتر و با کیفیت مطلوب‌تری هستند. این سامانه ‌ها اطلاعات مورد تبادل را به صورت 0 و 1 و فشرده شده ارسال و دریافت میکنند به این دلیل حجم سیگنال اشغالی در شبکه‌ی دیجیتالی توسط هر گوشی برابر 1/3 تا 1/10 سامانه آنالوگ است. فناوری دسترسی سلولی سه نوع روش معمول جهت انتقال اطلاعات توسط شبکه‌های تلفن سلولی عبارتنداز: - دسترسی چند‌گانه‌ی تقسیم بسامدی (FDMA): که هر تماس را برروی یک بسامد مجزا قرار می‌دهد. - دسترسی چندگانه‌ی تقسیم زمانی (TDMA): هر تماس را به بخشی از یک زمان روی یک بسامد واگذار می‌کند. - دسترسی چندگانه‌ی تقسیم کدی (CDMA): که به هر تماس یک کد منحصر اختصاص داده و به کل طیف پخش می‌کند. در قسمت اول هر یک از این سه روش عبارت «دسترسی چندگانه» را می‌بینیم، این بدین مفهوم است که هر سلول امکان برقراری ارتباط بیش از یک نفر را در یک زمان فراهم می‌آورد. 1- FDMA: در این روش کل طیف بسامد به چندین کانال تقسیم می‌شود، این روش اکثراً جهت سامانه‌های آنالوگ به کار می رود ولی قابلیت طراحی به صورت دیجیتال را نیز دارد، اما جهت سامانه ‌های دیجیتالی کارآیی موثر نخواهد داشت. 2- TDMA: از یک پهنای باند نازک 30khz کیلوهرتز و به طول 6.7 میلی‌ثانیه جهت تقسیم زمان به سه بخش استفاده می‌کند. هر مکالمه 1/3 حجم زمانی معمول را در این حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازی و افزایش بهره‌وری می‌گردد و باعث افزایش تعداد کانال‌های هر سلول خواهد شد. این سامانه در باند‌های 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسیا و نیز 1900 مگاهرتز در آمریکا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند 1900 GSM)) که در آمریکا کاربرد دارد با سامانه ‌های جهانی  همساز نیست. 3- CDMA: یک تفاوت کلی با سامانه TDMA  دارد. در این روش بعد از تبدیل سیگنال‌ها به دیجیتال آن‌ها را بر روی کل پهنای باند موجود انتشار می‌دهند و همچنین به هر تماس و سیگنال‌ یک کد منحصر به فرد اختصاص می‌دهند. در این حالت گیرنده‌ نیز جهت بازیابی اطلاعات از کد مشابه مختص هر تلفن استفاده می‌نماید. بازده‌ی این سامانه 8 الی 10 برابر سامانه ‌های آنالوگ (AMPS) است و ظرفیت را به میزان چشم‌گیری افزایش خواهد داد. مختل کننده‌ی تلفن همراه :وسیله‌ای است که با ارسال سیگنال‌های همسان با بسامد کار تلفن و با ایجاد تناوب‌های نامنظم، با توانی بیشتر از یک تلفن سلولی، مانع ارتباط بین گوشی و BTS سلول خواهد شد و ایجاد ارتباط و مکالمه را غیر ممکن می‌سازد. این وسیله غالباً در مواردی که استفاده از تلفن همراه مخاطرات امنیتی در بردارد به کار می‌رود، مثلاً در مکان‌هایی مانند مراکز نظامی ، تالارهای همایش و جلسات مهم از نظر حفظ امنیت، این وسایل می‌توانند ثابت و یا قابل حمل باشند. تقویت کننده تلفن همراه این دستگاه وسیله‌ای است که قادر است سیگنال‌های بسامدی مربوط به تلفن همراه را که از طرف سلول (BTS) پخش می‌شود، حتی اگر بسیار ضعیف باشند، به‌ طوری‌که گوشی تلفن قادر به تشخیص و دریافت آن‌ها نباشد، دریافت نموده و پس از تقویت دوباره ارسال نماید، این وسایل تقریباً شبیه تکرار کننده‌ها‌ی رادیویی عمل می‌کنند. تقویت  کننده‌ها معمولاً در نقاطی که سیگنال‌ها بسیار ضعیف اند (نقاط کور) مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان از آن‌ها جهت انتقال گستره‌ی سیگنال مثلاً انتقال سیگنال‌ تا چندین طبقه زیرزمین ساختمان که در حالت عادی امکان پذیر نیست و یا مسیر‌های مترو زیرزمین استفاده نمود.

کد رادیو پخش پراید

کد رادیو پخش پراید اگر رادیو پخش اتومبیل پراید در اختیار دارید و code آنرا فراموش کرده اید و یا code را اشتباه وارد کردید و با پیغام error مواجه شدید مشکلی نیست فقط باید  EEPROM دستگاه را در بیارید و data داخل آنرا اصلاح کنید برخی از رادیو پخش های اتومبیل پراید مجهز به code میباشد.این کد بر روی کارت شناسایی دستگاه نوشته شده و در اختیار صاحب اتومبیل قرار میگیرد.اگر ولتاژ 12 ولت backup رادیو پخش قطع شود (به هر دلیلی:در آوردن سر باتری و یا جدا کردن سوکیت تغذیه دستگاه و....)به هنگام اتصال مجدد ولتاژ تغذیه به دستگاه سیستم از شما code خواهد خواست.اگر code را اشتباه وارد کنید سیستم پیغام ERROR خواهد داد.اگر دوباره کد را اشتباه وارد کنید سیستم قفل کرده و همه دکمه ها از کار می افتد.با قطع و وصل مجدد دستگاه نیز error از بین نمیرود.(چون error داخل eeprom ذخیره میشود). روش حل مشکل:ابتدا فلز زیرین دستگاه رو باز کنید.قسمت مدار دستگاه (برد الکترونیکی) را مشاهده میکنید.یک آی سی 8 پایه SMD مشاهده میکنید.همون آی سی EEPROM دستگاه است.شمارش هم اینه 24LC02B .باید IC را از مدار جدا کنید.قبل از جدا کردن IC به جهت قرار گرفتن و ترتیب لحیم پایه ها توجه کنید تا هنگام وصل مجدد با مشکل روبرو نشوید.حالا به یک پروگرامر نیاز دارید تا IC رو بخونید و پاک کنید و پروگرام کنید.IC را روی پروگرامر قرار داده و READ کنید.بعد از read آی سی data ی درون آن را که یک فایل HEX است یه جایی ذخیره کنید.حالا نوبت میرسه به اصلاح DATA :فایل HEX که یک فایل متنی است را باز کنید.همون سطر اول مربوط به CODE و ERROR میباشد.در سطر اول از سمت چپ ستون 1 و 2 مربوط به CODE و ستون 3 مربوط به ERROR میباشد.در زیر مثال را مشاهده میکنید: برای کد دادن به آی سی باید:ستون 3 و 4 = 00 باشدستون 1 و 2 به شرح زیربرای مثال کد این رادیو پخش 5114 میباشدکه در خانه های حافظه پس و پیش نوشته میشودبعد از اصلاح فایل hex فایل اصلاح شده را داخل eeprom  پروگرام کرده و در محلش نصب کنید.موفق

کاربرد نانو در صنایع دریایی

کاربرد نانو در صنایع دریاییقدرت دریایی هر کشور از عناصر مختلفی تشکیل می شود. این عناصر می توانند با ناوگان نظامی، ناوگان تجاری، ناوگان صیادی، ناوگان شناورهای مردمی ، مراکز آموزش دریایی و صنایع دریایی تشکیل شوند. یکی از قسمتهای مهم این قدرت دریایی، بخش صنایع دریایی است. در وضعیت فعلی که کشور ایران در مقابل تهدیدات مختلفی قرار دارد و برحی از مخالفان و دشمنان نظام و انقلاب اسلامی ایران قصد ایجاد مزاحمت و جلوگیری از رشد و توسعه فناوری در خصوص تجهیزات و تسلیحات بخش دفاعیکشور ایران را دارند بنابراین ضرورت و اهمیت وجود یک صنایع دریایی قدرتمند و موثر آشکارتر می شود. همچنین دشمنان ایران با بهانه تراشیهای مختلف از جمله بحث انرژی هسته ای صلح آمیز و با صدور قطع نامه های پی در پی، ایران را با تحریم جدی تری مواجه می سازند و به ناچار برای نیروی دریایی جمهوری اسلامی ایران مشکلاتی را ایجاد می نمایند در این صورت امکان تهیه برخی از اقلام ضروری از مسولان مربوطه گرفته خواهد شد، پس باید صنعت دریایی نیازمندیهای بخش دفاعی را تامین نماید و توان نظامی کشور را ارتقا بخشد. این امکان مستلزم افزایش قابلیت های موجود و استفاده مفید از همه ظرفیتهای آن بخش می باشد. که همکاری فرماندهان و مسولان دو بخش و همچنین حمایت دولت را می طلبد؛در این میان استفاده ازفناوری‌نانو در بخش‌های مختلف صنایع دریایی کاربردهای ارزنده‌ای دارد که می‌تواند صنایع دریایی کشور ایران را با تحول زیادی روبه‌رو کند.قبل از اینکه بخواهیم درباره کاربردهای فناوری نانو در صنایع دریایی سخنی به میان آوریم؛بهتر است تا درباره چیستی این فناوری اندکی بدانیم. از نانو، بیوتکنولوژی و فناوری اطلاع رسانی به عنوان سه قلمرو علمی نام می برند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می دهد. از همین روست که کشورهای در حال توسعه که اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، می کوشند با سرمایه گذاری در این سه قلمرو، عقب ماندگی خود را جبران کنند. همان گونه که در این گزارش می خوانید، نانوتکنولوژی کاربردهای گسترده ای در تمام حیطه های زندگی دارد و از این رو توسعه آن می تواند به بهبود و تسهیل زندگی کمک فراوان کند.نانو مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو در الکترونیک ، زیست ‌شناسی ، ژنتیک ، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. در ایران بدلیل فقدان تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طولائی آن بها داده می‌شد ، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ،ایران هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن ندارد. فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.آغاز نانوتکنولوژی: علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نیست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند. نانو تکنولوژی از یک رشته علمی خاص مشتق نمی شود. با وجودی که نانو تکنولوژی بیشترین وجه مشترک را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملکول شالوده بسیاری از علوم است و در نتیجه دانشمندان حوزه های علمی به آن جذب می شوند. برآورد می شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تکنولوژی کار می کنند. پیشوند نانو از کلمه یونانی به معنای کوتوله مشتق می شود. برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان‌ دهنده با نام «درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد»، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند.این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر ندای فاینمن را شنید و یک قالب ‌کاری برای مطالعه «وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند»ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام«پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد می‌کند» آن را ارائه داد.درکسلر آن را با کتابی بنام «موتورهای خلقت» دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه‌های ثبت ‌شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن IBM اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند.براساس برآورد شرکت لاکس ریسرچ درنیوریورک، بودجه کل تحقیق و توسعه نانو تکنولوژی دولت ها و شرکت ها در سراسر جهان در سال 2004 بیش از 6/8میلیارد دلار بود. نیمی از این بودجه از جانب دولت ها تأمین می شد. اما به پیش بینی لاکس ریسرچ در سال های آینده، شرکت ها احتمالاً بودجه بیشتری از دولت ها صرف این علم خواهند کرد. .در خلال شش سال پیش از ،2003 سرمایه گذاری در نانو تکنولوژی توسط سازمان های دولتی هفت برابر شده است. این حجم سرمایه گذاری انتظارات را به اندازه ای افزایش داده است که شاید قابل تحقق نباشد. برخی معتقدند شرکت های نانو تکنولوژی مانند حباب شرکت های اینترنت در سال های اخیر از بین خواهند رفت. اما دلایلی وجود دارد که نشان می دهد درباره مخاطرات آن گزافه گویی شده است. سرمایه گذاران خصوصی اکنون بسیار محتاط تر از دوره رونق شرکت های اینترنت هستند و بیشتر پولی که دولت ها در این زمینه اختصاص می دهند، صرف علوم پایه و فناوری هایی می شود که تا سال ها در اختیار همگان قرارنخواهد گرفت. با این حال کیفیت برخی محصولات موجود با کاربرد نانو تکنولوژی بهبود یافته است و در چند سال آینده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ریز نقره، بانداژ ضد سوختگی خاصیت ضد میکروبی پیدا کرده است. با اتصال ملکول های ایجاد کننده مانع به فیبر پنبه، پارچه هایی تولید شده است که ضد لکه و بو است.راکت های تنیس با افزودن ذرات ریز تقویت شده است. در درازمدت نانو تکنولوژی به نوآوری های بزرگتری خواهد انجامید، از جمله انواع جدید حافظه کامپیوتر، فناوری پزشکی و روش های تولید انرژی بهتر مانند سلول های خورشیدی. طرفداران این فناوری می گویند نانو تکنولوژی به تولید انرژی پاک و تولید بدون مواد زائد و غیره خواهد انجامید. مخالفان آن معتقدند نانوتکنولوژی باعث ایجاد نوعی نظام شناسایی بین المللی و آسیب به فقرا، محیط زیست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر می رسد هر دو گروه در مورد استدلال های خود گزافه گویی می کنند، اما به هرحال باید از نانو تکنولوژی استقبال کرد. همچنین از فناوری نانو به عنوان«رنسانس فناوری» و«روان کننده جریان سرمایه گذاری» یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائیهای دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائیهای بزرگ اقتصادی خواهد شد. هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می‌برند.هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای «برنامه ملی»یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش داده‌اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند.نانو در صنایع دریائی:امروزه بحث‌های بسیاری در زمینة فناوری‌نانو، کاربردها، مزایا ودورنمای آیندة آن مطرح است. صنایع دریایی حوزة وسیعی از صنایع از قبیل ساخت کشتی؛ زیردریایی و سکوهای دریایی را شامل می‌شود که اغلب آنها در کشور ایران نوپا هستند. فناوری‌نانو در بخش‌های مختلف صنایع دریایی کاربردهای ارزنده‌ای دارد که می‌تواند صنایع دریایی کشور ایران را با تحول زیادی روبه‌رو کند. از طرفی شناسایی نیازهای گستردة صنایع دریایی می‌تواند بازار خوبی برای محصولات فناوری‌نانو در ایران باشد و زمینة رشد خوبی را نیز برای آن فراهم کند. در این مقاله برخی کاربردهای فناوری‌نانو در صنایع دریایی مورد ارزیابی قرار گرفته و در انتها نیز جایگاه صنایع دریایی درکشورایران آورده شده است. فناوری‌نانو در دهه اخیر از سوی کشور ایران ،مورد توجه جدی قرار گرفته است. همزمان با آن صنایع دریایی نیز دچار تحولات اساسی شده و سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنایع دریایی می‌تواند عامل مهمی در رشد و توسعه در مناطق ساحلی ایران باشد. ایران با داشتن 2900 کیلومتر مرز آبی، در شمال و جنوب ؛در زمینه صنایع دریایی، کشوری در حال توسعه محسوب می‌شود، در حالی که برخی از کشورهای اروپایی با کمتر ازیک پنجم این مرز آبی، جزو کشورهای قدرتمند در زمینه صنایع دریایی قرار دارند و به واسطه این توانمندی، سلطه خود را بر دنیا تحمیل کرده‌اند.صنایع دریایی شامل حوزه وسیعی از صنایع می‌شود که هر کدام می‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوری باشند. سه دسته‌بندی کلی صنا‌یع دریایی عبارتند از:صنایع کشتی‌سازی شامل: ساخت انواع کشتی‌ها از قبیل کشتی‌های کانتینربر، نفتکش‌های غول پیکر، ناوچه‌ها و زیردریایی‌. در این زمینه شرکت‌های بزرگی نظیر صدرا، ایزوایکو، اروندان و فجر درایران شکل گرفته‌اند که هر یک تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند.صنایع فرا ساحل: شامل ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی و لوله‌گذاری در دریا می‌شود که در پروژه‌های عظیم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌های پارس جنوبی، ابوذر و میادین بزرگ نفتی کاربرد دارند. شرکت‌های بزرگی از قبیل تأسیسات دریایی، صدف و صدرا در این زمینه شکل گرفته‌اند که تجربه ساخت ده‌ها سکوی ثابت و متحرک دریایی و صدها کیلومتر لوله‌گذاری دریایی را در کارنامه فعالیت خود دارند.صنایع ساحلی و بندری: شامل ساخت اسکله، موج‌شکن و سازه‌های نزدیک ساحل(پایانه‌های نفتی) که در بنادر شهید رجایی، باهنر، بوشهر، امام خمینی و جزیره خارک تجارب بسیاری در این زمینه اندوخته شده است که از جمله آنها می‌توان به قرارگاه سازندگی نوح و شرکت صدرا اشاره کرد.فناوری‌نانو در زمینه صنایع دریایی، به خصوص ساخت شناورها از اهمیت خاصی برخوردار است و کاربردهای آن را می‌توان به‌طور کلی شامل موارد زیر دانست: 1 -ایجاد پوشش‌های مناسب در برابر اثرات محیط دریا؛2-تولید مواد جدید برای ساخت بدنه و اجزای آن به‌منظور افزایش استحکام 3 -تولید مواد جدید برای افزایش قابلیت عملکرد شناور مانند سوخت‌های جدید، باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا و پیل‌های سوختی.صنایع دریایی گستره وسیعی از صنایع مانند شناورهای سطحی (کشتی‌ها)، زیرسطحی (زیردریایی‌ها) ، سکوهای دریایی و کلیه صنایع مرتبط با دریا را در برمی‌گیرد.برخی از پتانسیل‌های کاربردفناوری‌نانو در این صنایع عبارتنند از:کلیه تحولاتی که در فناوری کامپیوتر، الکترونیک و مخابرات براساس فناوری‌نانو ایجاد می‌گردد، قطعاً بر صنایع دریایی تأثیر‌ می‌گذارد؛ زیرا این صنایع مانند سایر صنایع، وابستگی بسیاری به این فناوری‌ها دارند.چرا که امروزه استفاده از وسایل الکترونیکی و کامپیوتری از اجزای لاینفک شناورهای دریائی و درکل تجهیزات دریایی شده است. الکترودهای جوشکاری دما پایین: این الکترودها با استفاده از فناوری‌نانو، دارای دمای کاری بسیار پایینی نسبت به الکترودهای جوشکاری موجود هستند. مواد این الکترودها به‌گونه‌ای است که در ازای حرارت اندک، اتحاد مولکولی مستحکمی را بین مولکول‌های دو قطعه فلز ایجاد می‌کنند و عملکردی شبیه چسب‌های حرارتی معمولی خواهند داشت. این الکترودها تأثیر شگرفی بر فناوری جوشکاری، به خصوص جوشکاری آلومینیوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زیاد جوشکاری در صنایع دریایی می‌تواند عاملی برای تأثیر فوق‌العاده فناوری‌نانو در این زمینه باشد. سوخت: کشتی و کلیه شناورها برای تأمین قدرت حرکت در دریا، معمولاً چندین تن سوخت حمل می‌کنند و کشتی‌های اقیانوس‌پیما نیز در طول مسیر دریانوردی مجبور هستند، چندین بار برای سوخت‌گیری توقف کنند. فناوری‌نانو با ارائه سوخت‌های پرانرژی، کشتی‌ها را از توقف‌های متعدد در دریا و حمل چندین تن سوخت بی‌نیاز خواهد کرد. این سوخت‌ها به‌صورت بسته‌های پرانرژی مولکولی است که از اثرات مولکول‌ها بریکدیگر، انرژی زیادی آزاد می‌کنند، به صورتی که یک لیتر از این سوخت‌ها، معادل ده‌ها لیتر سوخت معمولی انرژی آزاد می‌کند. از آنجا که ذرات نانومتری موجب افزایش سرعت سوخت ویکنواختی آن می‌گردد، در سوخت‌های جدید می‌توان جهت افزایش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد. نانوفایبرگلاس و نانوکامپوزیت‌ها:ماده فایبرگلاس با آرایش تار و پودی (ماتریسی) ، استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولید شده و به صورت متفاوتی به هم بافته می‌شوند؛ رایج‌ترین نوع آنها الیاف بافته شده به‌صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری‌نانو با اعمال آرایش تار و پودی بین مولکول‌ها، نانوفایبرگلاس‌های بسیار محکم و سبکی ایجاد می‌کند که نسبت به فایبرگلاس‌های امروزی برتری بسیاری دارند. نانوکامپوزیت‌ها دسته جدیدی از مواد مورد مطالعه جهانی است که شامل پلیمرهای قدیمی تقویت شده با ذرات نانومتری می‌شود. کامپوزیت‌ها با داشتن آرایش‌های مولکولی متفاوت، کاربردهای وسیع‌تر و جدیدتری را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزیت‌ها، استحکام زیاد در عین وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خاصیت جذب امواج راداری است. این خاصیت به منظور ساخت هواپیماها و زیردریایی‌هایی که به وسیله رادار قابل شناسایی نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد . جاذب‌های ارتعاشی: جاذب‌های ارتعاشی امروزی، موادی حجیم و سنگین هستند. فناوری‌نانو با ارائه جاذب‌های ارتعاشی جدید، تحول عمیقی را در این زمینه ایجاد خواهد کرد. این نانومواد، انرژی ارتعاشی را به مقدار بسیار بالایی در بین شبکه مولکولی خود ذخیره می‌کنند و ساختارهای مولکولی ویژه آنها، تا حد زیادی از انتقال انرژی ارتعاشی به مولکول‌های جانبی جلوگیری می‌کند؛ بدین ترتیب ارتعاش به خوبی مهار می‌شود. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و اغلب در زیر موتورها و اجزای دوار شناورها نصب می‌گردند. جاذب‌های صوتی: این جاذب‌ها نیز مانند جاذب‌های ارتعاشی، علی‌رغم سبک و نازک بودن، انرژی صوت را به‌طور کامل میرا می‌کنند. جاذب‌های صوتی امروزی با وجود سنگین و حجیم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردی، بازدهی متفاوتی دارند. فناوری‌نانو انواعی از جاذب‌های صوتی را ارائه می‌کند که ساختار مولکولی آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌ای که بتوانند بیشترین مقدار انرژی صوت را جذب کنند. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و قسمت داخلی یا خارجی بدنه از این مواد پوشیده می‌شود. رنگ‌های دریایی: خوردگی بسیار زیاد محیط دریا به خصوص دریاهای آب شور مانند خلیج فارس، از معضلات اساسی نگهداری سکوهای دریایی و کشتی‌هاست. شرایط خاص محیط دریا ایجاب می‌کند که به‌طور متوسط، هر سه سال یک‌بار بدنه سکوها و کشتی‌ها رنگ‌آمیزی شود. فناوری‌نانو رنگ‌های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می‌نماید که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بیش از 20 سال این رنگ‌ها بر بدنه شناورها، می‌توان این امر را به معنای مادام‌العمر بودن این رنگ‌ها دانست.  جاذب‌های انرژی موج دریا و نور آفتاب: فناوری‌نانو نسل جدیدی از مواد را ارائه می‌کند که همانند سلول‌های فتوالکتریک انرژی موج دریا و نور آفتاب را جذب می‌کنند و به مثابه منبع تأمین انرژی خواهند بود. ویژگی منحصر به فرد این مواد این است که همانند پوشش‌های معمولی دریایی قابل اتصال به بدنه شناور هستند که می‌تواند مدت دوام شناور در دریا را چندین برابر نماید و از انرژی‌های محیط استفاده کند. استفاده از این منابع انرژی مزیت‌های زیست‌محیطی نیز دارد.  نانوفیلتراسیون: از جمله ویژگی‌های این فناوری می‌توان به جذب ذرات بسیار ریز محیط اشاره کرد که در جذب مونوکسید و دی‌اکسید کربن کاربرد دارند. پوشش داخلی زیردریایی‌ها در زیر آب محیطی بسته و مناسب با بکارگیری این فناوری است. مطابق این فناوری، بلورهای اکسید تیتانیوم نیمه‌رسانا که اندازه‌ شان فقط 40 نانومتر است به‌وسیله نور ماوراء بنفش شارژ شده، برای حذف آلودگی‌های آلی استفاده می شوند. نانومورفولوژی: با استفاده از فناوری‌نانو می‌توان مواد بسیار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذیری به خاک تشبیه می‌شوند. استفاده از این مواد در شناورها به منظور ایمنی در برابر آتش‌سوزی بسیار حائز اهمیت است. در شناورهای نظامی خطر آتش سوزی بسیار زیاد است؛ لذا استفاده از این فناوری بسیار حیاتی است. تحول در فناوری پیل سوختی: پیل سوختی در شناورها به خصوص شناورهای زیرسطحی و زیردریایی‌ها، کاربردهای وسیعی دارد. امروزه روش‌های مختلفی برای ذخیره‌سازی هیدروژن مورد نیاز در پیل سوختی استفاده می‌شود؛ (از جمله به صورت مایع که دمای بسیار پایین یا فشار بسیار بالایی نیاز دارد) ، هیدرات فلزی (که وزن بسیار زیادی را به شناور تحمیل می‌کند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زیاد و بازده کمی دارد) . اکنون می توان از نانولوله‌های کربنی برای ذخیره هیدروژن استفاده کرد؛ زیرا دیگر نیازی به دمای پایین، فشار بسیار بالا و تحمل وزن سنگین نخواهد داشت؛‌ این کار تحول عظیمی را در فناوری پیل سوختی ایجاد خواهد کرد. باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا: امروزه انواع مختلفی از باتری‌های قابل شارژ وجود دارند که دارای وزن زیاد و ذخیره انرژی اندکی هستند . این باتری‌ها در شناورها به خصوص در قایق‌های تفریحی، زیردریایی‌ها و کشتی‌ها (به عنوان منبع برق اضطراری) کاربردهای حیاتی و مهمی دارند، امّا انرژی اندکی که ذخیره می‌کنند زمان ماندن زیردریایی‌های دیزل الکتریک در زیر آب را محدود می‌کنند. در موقع حرکت سطحی که دیزل قادر به فعالیت است، انرژی الکتریکی تولید شده دیزل در باتری‌ها ذخیره می‌شود و در موقع حرکت در زیر سطح آب که به علت دسترسی نداشتن به هوا امکان کار برای دیزل وجود ندارد، از این انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. فناوری‌نانو با ارائه باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا، زیردریایی‌های دیزل الکتریک را قادر می‌کند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلی خود در زیر آب بمانند. علاوه بر آن فناوری‌نانو با کاهش وزن بسته‌های باطری، کاربردهای ارزنده‌ای در فناوری هوافضا، هواپیماهای بدون سرنشین، اتومبیل و شناورهای تفریحی کوچک پدید می‌آورد. گرافیت و سرامیک: فناوری‌نانو با ارائه مواد بسیار مستحکم که ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثیر چشمگیری در ساخت سازه‌های دریایی و صنایع دریایی خواهد داشت. سرامیک‌ها از جمله این موادند که در بدنه شناورهای زیر دریایی آب عمیق (حدود 11 هزار متر) به‌کار خواهند رفت. این مواد با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه‌های عظیم دریایی به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زیردریایی‌ها هستند.در ایران صنایع دریایی به معنای واقعی خود؛ یعنی ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی، کشتی‌های اقیانوس پیما، زیردریایی‌ها و غیره، حدودیک دهه از عمرشان می‌گذرد و صنعتی نوپا محسوب می‌گردد. فناوری‌نانو نیز در دنیا قدمت چندانی ندارد و از معدود فناوری‌هایی است که در همان بدو مطرح شدنش در دنیا، در ایران نیز مطرح شده است. فناوری‌نانو با توجه به تأثیرات شگرفی که در همه صنایع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنایع دریایی در حال رسیدن به دوران تکامل خود در ایران است و فناوری‌نانو هم می‌تواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهایی از فناوری‌نانو که بیان شد، تنها گوشه‌ای از کاربردهای گسترده آن در صنایع دریایی است و آینده، این کاربردها را قطعی‌تر و مشخص‌تر خواهد کرد؛ لذا مدیران کلیه بخش‌های صنعتی از جمله صنایع دریایی نباید خود را نسبت به فناوری‌نانو بیگانه بدانند، بلکه همواره باید پیشرفت‌های این شاخه از دانش و فناوری مولکولی را در دنیا زیر نظر داشته، از پیشرفت این فناوری جدید ،حمایت‌های مادی و معنوی لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناوری‌نانو به هر صنعتی، تحولات شگرفی را باعث شود و غافلگیری و ورشکستگی رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف دیگر، نهادهای مرتبط باید پیشرفت‌های روز دنیا در زمینه فناوری‌نانو را به صنایع مربوطه معرفی کنند که این امر مستلزم شناخت نیازهای هر بخش از صنعت در زمینه فناوری‌نانو است. لازم است، متولیان فناوری‌نانو بایک تقسیم‌بندی منطقی در صنایع موجود ، نیازهای هریک را به تفکیک بررسی کنند و با شناسایی نیازهای بازار، توسعه فناوری‌نانو را جهت‌دهی نمایند. به علاوه، پشتوانه مالی مناسبی نیز برای توسعه فناوری‌نانو فراهم نمایند، زیرا نشناختن نیازها به معنای بیراهه رفتن فناوری‌نانواست.

جدول کامل فرمول های انتگرال ( عمومی )

جدول کامل فرمول های انتگرال ( عمومی )  جدول کامل فرمول های انتگرال :Rules for integration of general functions Rational functions Irrational functions Logarithms Exponential functions Trigonometric functions Hyperbolicfunctions Inverse hyperbolic functions Definite integrals lacking closed-form antiderivatives    (if n is an even integer and ) (if is an odd integer and )    (,

ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک

ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک در ژوئیه 1999، شرکت ABB، یک ترانسفور ماتور فشار قوی خشک به نام “Dryformer “ ساخته است که نیازی به روغن جهت خنک شدن بار به عنوان دی الکتریک ندارد.در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادیهای مسی با عایق کاغذی از کابل پلیمری خشک با هادی سیلندری استفاده می شود.تکنولوژی کابل  استفاده شده در این ترانسفورماتور قبلاً در ساخت یک ژنراتور فشار قوی به نام "Power Former"  در شرکتABB  به کار گرفته شده است. نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اکنون در نیروگاه هیدروالکترولیک “Lotte fors” واقع در مرکز سوئد نصب شده که انتظار می رود به دلیل نیاز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هایی که از   ایمنی بیشتری برخوردار باشند و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند، با استقبال فراوانی روبرو گردد. ایده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه 90 مطرح شد. بررسی، طراحی و ساخت این   ترانسفورماتور از بهار سال 1996 در شرکت ABB  شروع شد. ABB در این پروژه از همکاری چند شرکت خدماتی برق از جمله  Birka Kraft و Stora Enso  نیز بر خوردار بوده است.تکنولوژی ساخت ترانسفورماتور فشار قوی فاقد روغن در طول عمر یکصد ساله ترانسفورماتورها، یک انقلاب محسوب    می شود. ایده استفاده از کابل با عایق پلیمر پلی اتیلن (XLPE) به جای هادیهای مسی دارای عایق کاغذی از ذهن یک محقق ABB در سوئد به نام پرفسور  “Mats lijon” تراوش کرده است. تکنولوژی استفاده از کابل به جای هادیهای مسی دارای عایق کاغذی، نخستین بار در سال 1998 در یک ژنراتور فشار قوی به نام  “ Power Former” ساخت ABB به کار گرفته شد. در این ژنراتور بر خلاف سابق که از هادیهای شمشی ( مستطیلی ) در سیم پیچی استاتور استفاده می شد، از هادیهای گرد استفاده شده است. همانطور که از معادلات ماکسول استنباط می شود، هادیهای سیلندری ، توزیع میدان الکتریکی متقارنی دارند. بر این اساس ژنراتوری می توان ساخت که برق را با سطح ولتاژ شبکه تولید کند بطوریکه نیاز به ترانسفورماتور افزاینده نباشد. در نتیجه این کار، تلفات الکتریکی به میزان 30 در صد کاهش  می یابد. در یک کابل پلیمری فشار قوی، میدان الکتریکی در داخل کابل باقی می ماند و سطح کابل دارای پتانسیل زمین  می باشد.در عین حال میدان مغناطیسی لازم برای کار ترانسفورماتور تحت تاثیر عایق کابل قرار نمی گیرد.در یک ترانسفورماتور خشک، استفاده از تکنولوژی کابل، امکانات تازه ای برای بهینه کردن طراحی میدان های الکتریکی و مغناطیسی، نیروهای مکانیکی و تنش های گرمایی فراهم کرده است. در فرایند تحقیقات و ساخت ترانسفورماتور خشک در ABB، در مرحله نخست یک ترانسفورماتور  آزمایشی تکفاز با ظرفیت 10 مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica   در سوئد آزمایش گردید. “ Dry former” اکنون در سطح ولتاژ های از 36 تا 145 کیلو ولت و ظرفیت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.   نیروگاه مدرن Lotte fors ترانسفورماتور خشک نصب شده در Lotte fors که بصورت یک ترانسفورماتور – ژنراتور افزاینده عمل می کند ، دارای ظرفیت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 کیلو ولت کار می کند. این واحد در ژانویه سال 2000 راه اندازی گردید. اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه کوچکی با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مرکز سوئد قرار دارد اما به دلیل  نوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است. در دهه 80 میلادی ، توربین های مدرن قابل کنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، کل سیستم کنترل آن نوسازی گردید. این نیروگاه اکنون کاملاً اتوماتیک بوده و از طریق ماهواره کنترل می شود.   ویژگیهای ترانسفورماتور خشک ترانسفورماتور خشک دارای ویژگیهای منحصر بفردی است از جمله: 1-    به روغن برای خنک شده با به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد. 2-  سازگاری این نوع ترانسفورماتور با طبیعت و محیط زیست یکی  از مهمترین ویژگی های آن است. به دلیل عدم وجود روغن، خطر آلودگی خاک و منابع آب زیر زمینی و همچنین احتراق و  خطر آتش سورزی کم میشود. 3-   با حذف روغن و کنترل میدانهای الکتریکی که در نتیجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ایمنی افراد ومحیط زیست کاهش می یابد، امکانات تازه ای از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم میشود.به این ترتیب  امکانات نصب ترانسفورماتور خشک در نقا شهری و جاهایی که از نظر زیست محیطی حساس هستند،  فراهم میشود. 4-  در ترانسفورماتور خشک به جای بوشینگ چینی در قسمتهای انتهایی از عایق سیسیکن را بر استفاده میشود.  به این ترتیب خطر ترک خوردن چینی بوشینگ و نشت بخار روغن از بین میرود. 5-  کاهش مواد قابل اشتعال، نیاز به تجهیزات گسترده آتش نشانی کاهش میدهد. بنابراین از این دستگاهها در محیط های سر پوشیده و نواحی سرپوشیده شهری نیز می توان استفاده کرد. 6-   با حذف روغن در ترانسفورماتور خشک، نیاز به تانک های روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن کاملاً از بین میرود.بنابراین کار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال کابلها و نصب تجهیزات خنک کننده خواهد بود. 7-  از دیگر ویژگی های ترانسفورماتور خشک، کاهش تلفات الکتریکی است. یکی از راههای کاهش تلفات و بهینه کردن طراحی ترانسفورماتور، نزدیک کردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژی تا حد ممکن است تا از مزایای انتقال نیرو به قدر کافی بهره برداری شود. با بکار گیری ترانسفورماتور خشک این امر امکان پذیر است . 8-   اگر در پست، مشکل برق پیش آید، خطری متوجه عایق ترانسفورماتور نمی شود. زیرا منبع اصلی گرما یعنی تلفات در آن تولید نمی شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنک شدن است و هوا هم مرتب تعویض و جابجا می شود، مشکلی از بابت خنک شدن ترانسفورماتور بروز نمی کند.   نخستین تجربه نصب ترانسفررماتور خشک ترانسفورماتورخشک برای اولین بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors  سوئد به آسانی نصب شده و از آن هنگام تاکنون به خوبی کار کرده است. در آینده ای  نزدیک دومین واحد ترانسفورماتور خشک ساخت ABB (Dry former ) در یک نیروگاه هیدروالکتریک در سوئد نصب می شود.   چشم انداز آینده تکنولوژی ترانسفورماتور خشک شرکت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشک   Dryformer است. چند سال اول از آن در مراکز شهری و آن دسته از نواحی که از نظر محیط زیست حساس هستند، بهره برداری می شود. تحقیقات فنی دیگری نیز در زمینه تپ چنجر خشک، بهبود ترمینال های کابل و سیستم های خنک کن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترین کار ABB، توسعه و سازگار کردن Dryformer با نیاز مصرف کنندگان برای کار در شبکه و ایفای نقش مورد انتظار در پست هاست. منبع :        1 - مجله T&D – - آگوست 1999        2-   مجله -PEI   -   مه 2000        3- http://www.abb.com