العلوم الإلكترونية
التقنية النانوية هي ابتكار واستخدام المواد أو الأجهزة في مجالات صغيرة جداً تقع ما بين 1 إلى 100 نانومتر – حيث يعادل النانومتر الواحد جزء من مليار من المتر ( 0,000000001 متر)- أي أصغر بخمسين ألف مرة من قطر شعرة من الإنسان. وقد سمى العلماء المجال من 1- 100 نانومتر بالمجال أو النطاق النانوي، والمواد ضمن هذا المجال سميت بلورات نانوية أو مواد نانوية.
المجال النانوي فريد من نوعه؛ وذلك لأن العديد من الوظائف الحيوية تعمل في مجال طوله من 0,1- 100 نانومتر. ضمن هذه الأبعاد تبدي المواد خصائص حيوية مختلفة، وبناءً على ذلك توقع العلماء أن العديد من التأثيرات ضمن المجال النانوي سوف تكتشف وتستخدم في ابتكارات تقنية جديدة وفي شتى مجالات الحياة.
عدد من هذه الاكتشافات الهامة قد ظهرت بالفعل وهي مستخدمة في جميع أنحاء العالم، ومن الأمثلة عليها : تلك الأدوات التي تقوم بالقراءة والكتابة على القرص الصلب في الكمبيوتر. ولا يزال العديد من العلماء والمهندسين والتقنيين يعتقدون أنهم لم يتوصلوا إلا إلى بداية عالم التقنية النانوية.
التقنية النانوية لا تزال في بداياتها، ولا أحد يمكنه التنبؤ بما يمكن أن ينتج عنها خلال الأعوام والعقود القادمة. يعتقد العلماء أنه يمكن القول وبكل ثقة أن التقنية النانوية سيكون لها تأثير رئيسي على الطب والصحة، وعلى إنتاج وحفظ الطاقة، وعلى حماية البيئة والالكترونيات والكمبيوتر وعلى أمن العالم أجمع.
مشاركات: 13
اشترك في: السبت سبتمبر 15, 2022 2:45 pm
الاختصاص: Biomedical Engineering
II. ما هي التقنية النانوية؟
لفهم حجم النطاق النانوي علينا أن ننظر إلى قطر الذرة. يبلغ قطر ذرة الهيدروجين – التي تعتبر أصغر الذرات الطبيعية – حوالي 0,1 نانومتر فقط. تتحد الذرات مكونةً جزيئات – الوحدة الصغرى في المركبات الكيميائية – ، ويبلغ قطر الجزيئات التي تحتوي على 30 ذرة نحو نانومتر واحد فقط.
إمكانية إنشاء مواد جديدة تقوم بنفس وظائف الجزيئات الطبيعية جعلت العلماء يكرسون اهتمامهم في عالم لا يتجاوز قطره 100 نانومتر، وهي المسافة التي تتغير فيها خصائص المواد بشكل كبير.
لقد عرف الإنسان تغير خصائص المواد ضمن هذا النطاق الدقيق، فالعاملون في مجال الزجاج في العصور الوسطى – على سبيل المثال – توصلوا إلى أنه بتقطيع الذهب إلى حبيبات دقيقة ورش هذه الحبيبات على الزجاج فقد يتحول لونها إلى اللون الأزرق أو الأخضر أو الأحمر حسب حجم تلك الحبيبات، وحصلوا بذلك على الزجاج الملون المستخدم أحياناً في النوافذ. هم تمكنوا من إنشاء بلورات نانوية من الذهب، ففي المجالات فوق 100 نانومتر يظهر الذهب بلونه المعروف، أما في المجالات الأقل من ذلك فيظهر بألوان مختلفة.
الباحثون والخبراء في مجال التقنية النانوية أثاروا الفضول حول إمكانية إنشاء أدوات في مستوى النطاق الجزيئي أو النانوي، وأيضاً إمكانية جعلها تقوم بتكرار وظائفها بشكل دائم تماماً كما تفعل الأعضاء الحية. ولكن بعض العلماء شكك إمكانية البنى الدقيقة على تحقيق ذلك.
III. مقاربات التقنية النانوية NanoTechnology Approaches:
يقوم العلماء حالياً بتجارب لصنع بنى أو أدوات ضمن النطاق النانوي، وذلك وفقاً لنوعين من المقاربات: مقاربة التقسيم ومقاربة التجميع.
أ- مقاربة التقسيم :
يبدأ التقنيون في عملية التقسيم مع جسم مادي فيقطعونه إلى قطع صغيرة. تستخدم عموماً هذه العملية اليوم لصنع رقاقات الكمبيوتر، وقد تم التوصل إلى صنع رقاقات كمبيوتر أرق من 100 نانومتر على الرغم من أن معظم الرقاقات التجارية سماكتها أكبر بكثير من ذلك. الرقاقات الأصغر والأسرع ستجعل الكمبيوترات قابلة لأن تكون أصغر وقادرة على إنجاز وظائف أكثر وبسرعة أكبر.
مقاربة التقسيم – والتي تدعى أحياناً بالبناء الميكروي أو النانوي – تستخدم تقنيات الطباعة الحجرية المتقدمة لصنع بنى بحجم رقاقات الكمبيوتر التجارية الحالية أو حتى أصغر منها. هذه التقنيات في الطباعة الحجرية المتقدمة تشمل نوعين: طباعة حجرية بصرية وطباعة حجرية الكترونية شعاعية.
حالياً يمكن أن تستخدم الطباعة البصرية لصنع تراكيب صغيرة بمقدار 100 نانومتر، وتبذل الجهود لصنع أدوات أصغر باستخدام هذه التقنية.
أما الطباعة الشعاعية الالكترونية فيمكنها صنع تراكيب أصغر تصل إلى 20 نانومتر ولكنها غير مناسبة للإنتاج لأنها مكلفة جداً.
وفي النهاية فإن هذه المقاربة في إنتاج التراكيب النانوية ليست فقط مرتفعة التكاليف ولكنها أيضاً مستحيلة تقنياً.
إن تجميع وتركيب رقاقات الكمبيوتر أو المواد الأخرى المجال النانوي غير عملي لسبب رئيسي. فعند قطع مادة ما بأسلوب تصميمي خاص؛ يجب أن تكون الأداة المستخدمة لإنجاز العمل تتمتع بأبعاد دقيقة أكثر من دقة أبعاد المادة المراد قطعها، وهكذا فإن هذه الأداة يجب أن يكون لها طرف قاطع أدق من أدق التفاصيل لكي تتمكن من القطع وفق الأبعاد المطلوبة، وهذا ما ليس متوفراً حالياً ويتطلب تكاليف باهظة للحصول عليه.
ب- مقاربة التجميع :
كنتيجة لعقبات مقاربة التقسيم، أصبح العلماء مهتمين بشكل كبير بمقاربة أخرى لصنع بنى ضمن المجال النانوي تعرف بمقاربة التجميع.
هذه المقاربة تستلزم التعامل الجيد مع الذرات والجزيئات لتشكل البنى أو التراكيب النانوية. وتجتنب مشكلة إيجاد طريقة أكثر دقة لتصغير المادة إلى الحجم النانوي. عوضاً عن ذلك فإن التراكيب النانوية ستكون مجمعة ذرة فوق ذرة وجزيء فوق جزيء تماماً كما يحدث في الطبيعة. لكن التجميع في هذا المجال له تحدياته الخاصة.
في المدارس يتعلم الأطفال القليل حول هذه التحديات عندما يدرسون حركة الجزيئات الصغيرة العشوائية التي تُرى في الجسيمات الراكدة في السوائل – كالماء مثلاً -.
إن الجسيمات نفسها لا تتحرك ولكن جزيئات الماء المحيطة بها تكون في حركة متواصلة، وهذه الحركة تسبب تصادم الجزيئات عشوائياً، كما تبدي الذرات حركة عشوائية تبعاً لطاقتها الحركية.
إن درجة الحرارة وقوة الروابط تبقي الذرات في مكان يحدد الدرجة التي يمكن للذرات أن تتحرك فيها. حتى في المواد الصلبة عند درجة حرارة الغرفة وأنت جالس على الكرسي فإن ذرات الهواء من حولك تتحرك في عملية تدعى الانتشار. هذه القدرة على الحركة التي تتمتع بها الذرات تزداد عندما تتحول المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة ومنها إلى الغازية.
إذا استطاع العلماء والمهندسون النجاح في التجميع ضمن المجال الذري فيجب أن يمتلكوا الوسيلة ( الموارد المالية ) ليتغلبوا على هذا النوع من السلوك. مثال واضح عن تحدٍّ حدث عام 1990 عندما قامت شركة IBM باستخدام فكرة مجس مجهري لتجميع ذرات الزينون الأحادية لتشكيل الأحرف IBM على سطح من النيكل.
لمنع الذرات من الحركة بعيداً عن مواقعها المحددة : تم تبريد سطح النيكل إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق (273,15- درجة مئوية أو 459,67- درجة فهرنهايت). عند درجة الحرارة هذه تمتلك الذرات طاقة حركية صغيرة جداً، ولكن تحقيق هذه الدرجة غير عملي وغير اقتصادي في عمل الأجهزة التجارية. وبالرغم من ذلك فإن قدرة العلماء على التعامل الجيد مع الذرات هي واحدة من أوائل الإشارات على أن مقاربة التجميع يمكن أن تنجح. وهي أيضاً تشير إلى نشوء التقنية النانوية كعلم تجريبي…
BME. Ferasمشاركات: 13 اشترك في: السبت سبتمبر 15, 2022 2:45 pm الاختصاص:Biomedical Engineering
نشأة التقنية النانوية The Emergence of NanoTechnology
إن مفهوم التقنية النانوية بدأ مع الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فينمان Richard Feynman (1918- 1988) الذي قدم أمثلة كثيرة عن فوائد إنتاج تراكيب صغيرة جداً، وقد طرح آنذاك أن الموسوعة البريطانية بكاملها يمكن أن يصل حجمها إلى حجم رأس الدبوس، وأن مجمل المعرفة الإنسانية المطبوعة يمكن اختزالها إلى 35 ورقة عادية. وعلى الرغم من أن فينمان لم يبتكر مصطلح التقنية النانوية، إلا أنه وجه الأنظار إلى مفاتيح التقنية النانوية الحديثة، كأهمية المجاهر المتطورة وتطور نظريات صناعتها.
وقد أشار إلى عالم الطبيعة كمثال على إمكانية حصر الكثير من المعلومات في حيز صغير جداً. إن خلية واحدة – على سبيل المثال – يمكن أن تتحرك وتؤدي عمليات كيميائية حيوية، وتحتوي ضمن الحمض النووي DNA الخاص بها على كافة المعلومات عن تصميم وعمل الكائن الحي المعقد.
اعتقد فينمان أن صنع بنى ضمن المجال النانوي ممكن إذا ما تم استخدام الأساسيات في قوانين الفيزياء. وقد استشهد بإمكانية تجميع ذرة مع ذرة لتأليف بنية ما ( جزيء أو أداة ) من ذرات أحادية حيث تترابط مع بعضها بدقة بواسطة قوى كيميائية.
هذه الإمكانية قادت إلى مفهوم ” المجمع العام ” وهو جهاز آلي بأبعاد المجال النانوي، والذي يمكنه بشكل آلي تجميع الذرات لتشكيل جزيء من المركبات الكيميائية المطلوبة.
فمثلاً، جهاز يمكنه تجميع ذرات الكربون لتشكيل أدوات كبيرة رخيصة الثمن، مثل هذه المواد يمكن أن يكون لها الكثير من التطبيقات الصناعية والاستهلاكية، وذلك لأنها أقل وزناً وأيضاً صلبة جداً وعازلة كهربائياً وناقلة للحرارة في نفس الوقت.
إن فكرة المجمع الآلي في المجال النانوي تستمر حتى تعزز من قبل بعض الباحثين. ورغم ذلك هناك مناقشة هامة فيما إذا كان جهاز ما ممكن بالفعل ضمن قوانين الكيمياء والفيزياء والترموديناميك المعروفة.
أ) أدوات التقنية النانوية:
إن المجتمع العلمي بدأ عملاً جاداً العلوم النانوية عندماً أصبحت الأدوات متوافرة في أواخر السبعينات وبداية الثمانينات، أولاً للفحص وثانياً للمعالجة والتحكم بالمواد والأنظمة في المجال النانوي. هذه الأدوات تتضمن مجهر إرسال الإلكترون ( TEM ) ومجهر القوى الذرية ( AFM ) والمجهر الأنبوبي الفاحص ( STM ).
1- مجهر إرسال الإلكترون TEM :
يستخدم هذا المجهر حزمة إلكترونية ذات طاقة عالية لفحص عينة سماكتها لا تتجاوز 100 نانومتر. وتكون هذه الحزمة الإلكترونية موجهة على المادة لتكبيرها، حيث تُمتص بعض الإلكترونات أو ترتد من على سطح المادة بينما يعبر بعضها الآخر عبر المادة لتشكيل صورة مكبرة لها. مجاهر TEM يمكنها تكبير المادة حتى 30 مليون مرة بينما المجهر البصري الضوئي العادي يمكن أن يكبر المادة حتى 1000 مرة فقط.
إن هذه المجاهر مناسبة لوصف مادة بأبعاد أقل من 100 نانومتر وهي تعطي معلومات عن حجم البنية النانوية ومكوناتها ومركباتها البلورية.
إن مجهر TEM أداة فعالة وشائعة في مجتمع العلم النانوي. معظم الصور التي تُنشر في الصحف العلمية عن بلورات نانوية مأخوذة ومسجلة بواسطة هذه المجاهر.
مجاهر TEM يمكنها بسهولة أن تبدي للعيان ذرات فردية في بلورات نانوية لنصف ناقل.
2- مجهر القوى الذرية AFM :
هذا المجهر يستخدم رأس سيليكوني دقيق جداً – عادة يكون قطره أقل من 100 نانومتر – يستخدم كمجس لإنشاء صورة عن عينة من مادة ما. حالما يتحرك المجس السيليكوني على طول سطح العينة فإن الإلكترونات من الذرات الموجودة في العينة تصد الإلكترونات الموجودة في المجس. ويقوم المجهر بضبط ارتفاع المجس لإبقاء القوة ثابتة على العينة.
يقوم جهاز حساس بتسجيل حركات المجس نحو الأعلى أو الأسفل تبعاً لسطح المادة وينقل البيانات إلى الكمبيوتر الذي ينشئ صورة ثلاثية الأبعاد لسطح العينة. وبالتالي يمكن تسجيل الوصف الدقيق للسطح بمعلومات عالية الدقة.
3- المجهر الأنبوبي الفاحص STM :
يستخدم هذا المجهر مجساً صغيراً يمكن أن يكون رأسه صغيراً جداً حتى مقدار ذرة واحدة. يستفيد هذا المجهر من الخاصية الموجية للإلكترونات والتي تدعي بالنفاذية .
إن النفاذية تسمح للإلكترونات أن تُقذف من المجس لتخترق أو تنفذ عبر سطح العينة المفحوصة، ويتعلق معدل نفاذ الإلكترونات من المجس إلى سطح العينة بالمسافة بين المجس والسطح.
هذه الإلكترونات المتحركة تولد تياراً كهربائياً صغيراً يقيسه هذا المجهر، ويقوم المجهر بضبط ارتفاع المجس ليبقى هذا التيار ثابتاً. وبمتابعة تغير ارتفاع المجس أثناء حركته فوق السطح يمكن الحصول على خريطة مفصلة للسطح لدرجة تكون فيها الذرات الفردية الموجودة على السطح واضحة.
ب) معالجة الذرات:
إضافةً إلى التصوير فإن المجاهر AFM و STM تفيد أيضاً في معالجة التراكيب النانوية. وفي هذا الجانب فإن الرؤوس تشابه الأذرع التي يمكن استخدامها في معالجة الذرات الفردية.
فمثلاً خبراء IBM لم يقوموا فقط بتحريك الذرات وتنظيمها على شكل الأحرف ولكنهم استخدموا مجهر STM لترتيب 48 ذرة من الحديد بشكل دائري حيث أمكن مشاهدة هذه الظاهرة بالعين المجردة. ولم تكن هذه المعالجة ممكنة إلا في درجات حرارة منخفضة جداً.
وبالرغم من أن مجاهر AFM وSTM صالحة للذرات المتحركة والبنى النانوية فإن العملية تكون بطيئة جداً ومبددة للوقت. لذلك يأمل العلماء بتطوير هذه التقنية بواسطة استخدام عدد كبير وضخم من الرؤوس الفاحصة بدلاً من استخدام رأس واحد فقط.
جـ) تركيب جزيئات الكربون وتطويراتها:
لقد أثارت العديد من التطويرات في الثمانينات والتسعينات الاهتمام حول التقنيات النانوية الممكنة. في عام 1985 اكتشف الكيميائيون في جامعة رايس في هيوستن- تكساس أن باستطاعتهم صناعة جزيئات كربونية كروية تماماً مؤلفة من 60 ذرة كربون.
القدرة على صنع هذه البنى الكربونية كانت مثيرةً لعدة أسباب؛ فالكربون هو حجر البناء الأساسي للمادة في الكائنات الحية، كما أن ذرات الكربون تتحد بسهولة مع الذرات الأخرى ويمكنها تشكيل مركبات أكثر من أي عنصر آخر، كما تشكل ذرات الكربون روابط قوية تساعد في تشكيل مواد قوية وخفيفة نسبياً في نفس الوقت.
ولكن الخواص الأهم في كرات الكربون هذه كانت أكثر إثارة عندما اتحدت مع مواد أخرى مما جعلها إما عازلة أو ناقلة أو نصف ناقلة للكهرباء.
وفي عام 1991 نشر الفيزيائي الياباني سوميو إيجيما Sumio Iijima تقريراً موسعاً بناءً على اكتشاف كرات الكربون هذه، فخلال دراسته اكتشف إصداراً معدلاً لأنابيب عُرفت بأنابيب الكربون النانوية، وقد كان الأنبوب رفيعاً وقوياً بشكل غير عادي من الكربون الذي وصف آنذاك بأنه ” أقوى مادة يمكن تصنيعها “.
وفي عام 1993 قام عالمان فيزيائيان يعمل كل منهما على حدة هما إيجيما من اليابان والأمريكي دونالد بيتون Donald Bethune ، قاما بتطوير أنبوب نانوي بسماكة قدرها ذرة واحد فقط.
كان لهذه الإنجازات مضامين هائلة، حيث إن استخدام هذه الأنابيب في الدارات الإلكترونية يمكن أن ينتج رقاقات تحتوي على بلايين الترنزيستورات مقارنة بـ 42 مليون ترانزيستور في الرقاقات الحالية، وبذلك فإن الكمبيوتر يمكن أن يصبح أصغر وأسرع وأكثر فاعلية.
لقد قاد التركيز المتزايد على المجال النانوي حكومة الولايات المتحدة في عام 1999 إلى تعريف التقنية النانوية كدراسة ذات أهمية، وفي الـ 2000 أعلن الرئيس بيل كلينتون عن المبادرة الوطنية للتقنية النانوية National Nonotechnology Initiative (NNI)، وذلك بميزانية بلغت 442 مليون دولار. وتبعها بعد ذلك بقليل الدول الصناعية الرائدة في العالم.
وبحلول عام 2022 كانت الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي واليابان تدير مبادرات التقنية النانوية مع مستويات تمويل وصلت إلى مليار دولار خلال العام لتعزيز التطور في هذا المجال، وقد وصلت الميزانية في الولايات المتحدة إلى 3,7 مليار دولار خصصت لأبحاث التقنية النانوية خلال السنوات الأربعة التالية.
تم تطوير منتجات تجارية هامة اعتماداً على تقنيات نانوية. تم التوصل إلى تصميم رؤوس القراءة والكتابة في القرص الصلب عن طريق فيلم متعدد الطبقات بسماكة نانومترية. هذه الأفلام زادت حساسية رؤوس القراءة والكتابة، وبذلك يمكن إضافة العديد من البتات bits الإضافية على سطح الأقراص الصلبة، مما سيؤدي إلى زيادة سعة الذاكرة الموجودة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.
خط إنتاج آخر في التقنية النانوية كان استحضار جسيمات نانوية من الزنك أو أكاسيد التيتانيوم التي تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية وغير مرئية بالعين المجردة. هذه التقنية جعلت شركات مستحضرات التجميل قادرة على تقديم حماية للبشرة في منتجاتها من دون آثار ظاهرة.
في أوائل القرن الحادي والعشرين بدأت شركات مساهمة بتعريف العلم النانوي والتقنية النانوية كمجال لتطوير نفسها بواسطة العديد من المفاهيم والمقاربات التي يمكن أن تؤثر في خطوط متعددة للصناعة. وقد أصبح شائعاً للشركات المساهمة ذات التقنية العالية أن تمتلك مديراً أو عالماً متخصص في تطوير استراتيجية التقنية النانوية وأبحاثها وتطوراتها.
V. التحديات التي تواجه التقنية النانوية:
هناك تحدٍّ رئيسي يواجه التقنية النانوية ألا وهو كيفية صناعة البنى النانوية المرغوبة، ومن ثم دمجها في نظام عملي تماماً لتكون مرئية لعين الإنسان، وهذا يتطلب إنشاء واجهة Interface بين بنى مصممة في نطاق النانومتر وأخرى في نطاق الميكرومتر.
هناك استراتيجية شائعة تتجلى في استخدام ما هو معروف بطريقة ” مقاربة التقسيم- التجميع “، هذه الطريقة تستلزم صنع بنية نانوية بأدوات تستخدم في المجال النانوي، وإنشاء البنى النانوية وفق تقنيات تركيب محددة. ومن ثم عرضها للعالم في المجال الميكرومتري عن طريق استخدام عملية مقاربة التقسيم.
ولكن هناك عوائق تقنية تواجه التقنية النانوية. فعلى سبيل المثال، تنتج مقاربة التجميع بلورات نانوية بحدود 1 نانومتر، وهو بعد صغير جداً بالنسبة لتقنيات التركيب والإنشاء الحالية ليتم التعامل معها. ونتيجة لذلك فإن عرض البلورات النانوية على العالم معقد جداً وعملية مكلفة للغاية. ويجب إيجاد تدابير وإجراءات متطورة للتغلب على هذه العوائق قبل أن تتمكن البنى النانوية من أن تصبح جزءاً من التطبيقات الصناعية السائدة حالياً.
كذلك وبينما أصبح حجم البنية النانوية أقل دقة فإن منطقة سطح المادة ازداد وبشكل مثير بالنسبة إلى الحجم الكلي للبنية. وذلك يفيد في التطبيقات التي تتطلب منطقة سطحية كبيرة، تساهم هذه المنطقة في زيادة إمكانية احتكاك طبقات غير مرغوب بها من الجزيئات بالسطح، مؤذية بذلك الأداء الكهربائي للأنابيب النانوية.
هناك قضية هامة أخرى ترتبط بحقيقة أن خواص البلورات النانوية حساسة جداً لأي تغير بحجومها أو بنيتها أو خواص سطحها. إن أي تغيير بسيط يمكن أن يغير من الخواص الفيزيائية بشكل كبير.
يتطلب منع حدوث مثل هذه التغيرات دقة عالية في تطوير وإنشاء البنى النانوية، ويمكن بعد تحقق ذلك تطوير الأجهزة المعتمدة على البنى النانوية إلى المستوى المناسب.
VI. التأثيرات المستقبلية للتقنية النانوية:
من المتوقع أن يكون للتقنية النانوية تأثيرات متنوعة على الاقتصاد والمجتمع والبيئة والأمن القومي.
في عام 2000، بدأت مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية العمل مع المبادرة الوطنية الأمريكية للتقنية النانوية لتوجيه الآثار الممكنة للتقنية النانوية واقتراح الطرق لتخفيض وتقليل النتائج غير المرغوب بها.
على سبيل المثال ,فإن تطورات التقنية النانوية قد تؤدي إلى نقص في بعض الوظائف، كما هو الحال عندما قضى تطور السيارات على العديد من وسائل النقل المعتمدة على الدواب و أدى إلى فقدان العديد لوظائفهم.
إن المنتجات المعتمدة على التقنية النانوية ستؤدي حتماً إلى نتائج مشابهة في بعض الصناعات المعاصرة. ومن الأمثلة على المهن المهددة بالانقراض هي الأعمال في الصناعة التقليدية للتلفزيونات. إن تلفزيونات الإصدار الحقلي المعتمدة على التقنية النانوية أو شاشات التلفاز المسطحة ذات البلورات السائلة ستجعل هذه الأعمال مهملة. تبشر هذه الأنواع الجديدة من التلفزيونات بتحسين جذري في نوعية الصورة .
فمثلاً، في التلفزيونات الجديدة فإن كل بكسل (عنصر صورة) مؤلف من رأس حاد يبعث الالكترونات بسرعة عالية عبر فجوة صغيرة داخل وميض أحمر أو أخضر أو أزرق .إن البيكسلات تكون أكثر سطوعاً بعكس شاشات ال LCD التقليدية التي تفقد سطوعها في ضوء الشمس .
إن تلفزيونات الإصدار الحقلي تحتفظ بوضوحها في سطوع ضوء الشمس وهي تستخدم طاقة أقل بكثير من التلفزيونات العادية ويمكن أن تكون مصنعة بشكل رفيع جداً ( أقل من المليميتر ) ورغم ذلك فإن الأجهزة التجارية الحالية ستكون أضخم قليلاًمن أجل الاستقرار و الثبات التركيبي و قوة البنية .
ادعت شركة Samasung أنها ستطلق الموديل التجاري الأول المعتمد على أنابيب الكربون النانوية القاذفة في أوائل 2022، وحتى اليوم، ما زالت منتجاتها قيد التجريب .
من الممكن أن تكون الخسائر المحتملة الأخرى في الأعمال هي أمناء الصناديق في الأسواق التجارية في حال استبدلوا بالكومبيوترات ذات الأفلام الرقيقة المرنة المعتمدة على التقنية النانوية والتي تكون موضوعة في أغلفة المنتجات البلاستيكية، وبذلك يمكن معرفة قيمتها كلها دفعة واحدة .وبذلك يمكن لزبائن الأسواق التجارية ببساطة تمرير عرباتهم عبر بوابة كشف بشكل مشابه تماماً لأنظمة الأمن المغناطيسي الموجودة عند مخارج المحلات اليوم.
وهكذا ورغم أي تحول في التقنية النانوية فإنه من المتوقع أن توجد التقنية النانوية العديد من الأعمال الجديدة .ويمكن أن تصبح الآثار الاجتماعية كبيرة من التحسن المعتمد على التقنية النانوية في العناية بصحة الإنسان.
ونتيجة تحسن التقنية النانوية فإن زيادة عشرة أعوام في عمر الإنسان هو شيء متوقع في الولايات المتحدة الأمريكية وسيكون لذلك أثر هام على الأمن الاجتماعي و ترتيبات التقاعد.
وفي مجالات التقنية الحيوية و الوراثية : تمتلك سبل تطور أساسية في التقنية النانوية مضموناً أخلاقياً. ويمكن أن يكون للمواد النانوية آثار بيئية عكسية، لذلك؛ لابد من وجود تنظيم مناسب في الموقع لتقليل أية آثار مؤذية، ولأن المواد النانوية غير مرئية للعين المجردة فلا بد من اتخاذ حيطة إضافية لتجنب إطلاق هذه الجسيمات في المحيط .
تشير بعض الدراسات التمهيدية إلى خواص مسرطنة (إمكانية التسبب بالسرطان) للأنابيب الكربونية النانوية .
ورغم أن هذه الدراسات تحتاج للتأكيد فإن العديد من العلماء يعتقدون أنه من الحكمة اتخاذ الإجراءات لمنع أية مخاطرة محتملة يمكن أن تسببها هذه التراكيب النانوية. لكن الأكثرية الضخمة من المنتجات المعتمدة على التقنية النانوية ستحتوي على مواد نانوية متاخمة لمواد أو عناصر أخرى أكثر من المواد النانوية محدودة الحجم ذات الحركة الحرة، وعند ذلك لن تصنف و كأنها مخاطرة.
وفي الوقت نفسه، فإنه من المتوقع أن يكون لانتشار التقنية النانوية فوائد بيئية كتقليل انبعاث ملوثات الهواء ومنظفات قنوات نقل النفط. وتعطي مناطق السطح الواسعة في المواد النانوية قدرة هامة على امتصاص مواد كيميائية متعددة.
فقد استخدم الباحثون الآن وفي المخبر الوطني لشمال غربي المحيط الهادي في ريتشلاند في واشنطن (و هو جزء من قسم الولايات المتحدة للطاقة ) قالباً نفوذاً من السيليكا مع طبقة فعالة خاصة لإزالة الرصاص والزئبق من إمدادات الماء.
أخيراً، يمكن أن يكون للتقنية النانوية في الأمن الوطني والتي يمكنها تحسين القوى العسكرية والسماح برقابة أفضل للسلام وتحقيق المعاهدات.
يمكن أن تطور الجهود مع أجهزة التقنية النانوية لمنع إنتاج الأسلحة النووية أو للكشف عن وجود أسلحة كيميائية و بيولوجية.
التقنية النانوية ومراكز الأبحاث :
لقد تواجدت منذ ميلاد التقنية وحتى يومنا هذا العديد من مركز الأبحاث العلوم النانوية وتقنياتها وفي كثير من جامعات دول العالم المتقدمة ومختبراتها، كما تواجدت مراكز تعنى بهذه العلوم بشكل تخصصي أكثر، فرأينا معاهد وجامعات تدرس الإلكترونيات النانوية والضوئية مثل : معهد التقنية النانوية في نيويورك وجامعة كاليفورنيا، كما رأينا جامعة كورنيل في نيويورك تدرس فرعاً تقنياً آخر من التقنية النانوية ألا وهو ( التقنية النانوية الحيوية ).
وكاختصاصات أخرى، نجد معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يدرّس أبحاث البناء والتشكيل النانوي Nanopatterning & Assembly، وجامعات في بينسيلفانيا وهيوستن في الولايات المتحدة أيضاً تدرس العلوم البيئية والحيوية ذات الأساس النانوي، وأخرى في ولاية كاليفورنيا كجامعة بيركلي تدرّس علم المواد النانوية. وتتواجد حقيقة غير ذلك العديد والعديد من مراكز الأبحاث والمختبرات التي تعنى بهذه التقنية في العالم كمجموعة معاهد ماكس بلانك في ألمانيا، ومركز البحث العلمي الفرنسي CNRS، والمعهد الوطني للعلوم والتقنيات الصناعية في اليابان.
1- wcdmaفي أنظمة الجيل الثالث
2– الوصلات الهوائية وتوزيع الطيف لأنظمة الجيل الثالث
3- جدولة لأنظمة الجيل الثالث
4– الاختلافات بين wcdma والوصلات الهوائية للجيل الثاني
*الاختلافات الرئيسية بين wcdma و gsm
5– الشبكات والخدمات الرئيسية
6– خدمة تحديد الموقع في wcdma
7– مساعد gps
الملفات المرفقة 
WCDMA.pdf (1.19 ميجابايت)
ما هو Blu-ray ؟؟
Blu-ray هو الجيل القادم والمطور من DVD ويستخدم تقنية الشعاع الأزرق لعملية الكتابة والقراءة وتبدأ المساحة التخزينية من 25 جيجا على الطبقة الواحدة أو single-layer و 50 جيجا على الطبقتين أو dual-layer.
أقراص البلو-راي (Blu-ray) تستعمل تقنية الليزر الأزرق الذي يعتبر أدق من الليزر الأحمر المستعمل في الأقراص المضغوطة و أقراص الديفيدي،فتمكننا من تخزين قدر أكبر من المعلومات في الوجه الواحد ،حيث تقرر أن تدعمه بعض الأجهزة القادمة القوية مثل البلايستيشن 3 الذي طرح في نهاية عام 2022
من طور تقنية Blu-ray ؟؟
طورت عن طريق مجموعة تسمى Blu-ray Disc Association أو BDA وتشمل الشركات الآتية :
Apple Computer, Inc.
Dell Inc.
Hewlett Packard Company
Hitachi, Ltd.
LG Electronics Inc.
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Mitsubishi Electric Corporation
Pioneer Corporation
Royal Philips Electronics
Samsung Electronics Co., Ltd.
Sharp Corporation
Sony Corporation
Sun Microsystems, Inc.
TDK Corporation
Thomson Multimedia
Twentieth Century Fox
Walt Disney Pictures
Warner Bros. Entertainment
أنواع أقراص Blu-ray :
كما هو الحال بالـ CD و DVD سيكون نفس توزيع الأقراص بنفس الأسماء حتى :
BD-ROM : فقط للقراءة وسوف تكون للأفلام والألعاب وأسطوانات البرامج وأي مجال فيه حفظ حقوق
BD-R : للتسجيل عليه بصيغة HD الخاصة بالفيديو وكذلك البيانات الخاصة بالحاسب (( الكتابة مرة واحدة فقط ))
BD-RE : تستطيع التعديل على البيانات المسجلة يعني يدعم خاصية الكتابة مرة ثانية وثالثة
مساحة اقراص Blu-ray :
بشكل أولي المساحات كالأتي :
25 جيجا للطبقة الواحدة single-layer
50 جيجا للطبقتان dual-layer
ومستقبلاً بإذن الله سوف يكون هناك مساحات تبدأ من 100 جيجا للطبقة الواحدة نظراً لسهولة إضافة المساحات في القرص
قدرة الـ Blu-ray على تخزين أفلام الفيديو
بحدود 9 ساعات بصيغة عالية الدقة(( HD (( high-definition
على قرص ذو طبقة واحدة و 23 ساعة بصيغة عادية تسمى ((SD (( standard-definition
الفرق بين SDTV و HDTV
سعة التخزين و السرعة
قرص البلو-راي ذو الجهة الواحدة (التخزين على وجه واحد) يستطيع تخزين أكثر من 25 غيغابايت أو ساعتين من HD-TV صوتا و صورة مشفرا على هيئة MPEG-2 سرعة النقل هي (x1 = 36Mo/sec) لكن توجد أقراص تدعم (x2 = 72Mo/sec) أقراص البلو-راي متوفرة حاليا و ستتبع بأقراص قابلة لإعادة الكتابة حيث تم نسخ أول قرص بلو-راي في نوفمبر 2022 كما توجد مشاريع لأقراص ذات سعة 50غيغابايت و 100غيغابايت قيد الدراسة. وقد نجح فريق من علماء معهد التقنيات البصرية التابع للجامعة التقنية في العاصمة الألمانية برلين في تطوير تقنية جديدة أطلقوا عليها “Microholas” تتيح إمكانية تخزين 500 جيجابايت على إسطوانة واحدة من نوع “دى في دى” أو “بلو راى”. وتعمل هذه التقنية باستخدام الإسطوانة بالكامل كوسيط تخزين عبر بناء خمسة طبقات لديفيدي،فتمكنناتعكس جميعها الضوء بأطوال موجات مختلفة.
1x : يعني أن سرعة نقل البيانات تصل إلى 36ميغا في الثانية
2x : يعني أن سرعة نقل البيانات تصل إلى 72 ميغا في الثانية
السرعات في الأعلى خاصة بالـ DVD , CD
سرعة نقل البيانات في Blu-ray تعتمد بشكل كلي على سرعة الجهاز الخاص بالـ Blu-ray بحيث لنفرض ان سرعة دوران القرص داخل القارء تصل إلى 10000 لفة في الثانية فإن سرعة نقل البيانات ستقفز إلى 400 ميغا في الثانية لذلك تجد السرعة على القرص 1x و 2x
وتقوم الاسطوانات التقليدية بتخزين المعلومات بشكل جزئي على السطح وهو ما يساهم في توفير المزيد من مساحات التخزين، كما تتيح التقنية الجديدة إمكانية استخدامها مع الاسطوانات القابلة للنسخ كما يمكن للجهاز القارئ نقل البيانات بسرعة 50 ميجابايت في الثانية. ويتطلع فريق العلماء من أن يتمكنوا من تخزين 1 تيرابايت على الاسطوانات بحلول عام 2022، كما يطمحون للحصول على جهاز قارئ يمكنه العمل بمعدل نقل بيانات يبلغ 200 ميجابايت في الثانية بنهاية عام 2022.
الفرق بين طرق الكتابة لأنواع الأقراص المعروفة
التغييرات
تم تحديد قطر البلو-راي ب8سم ذو جهة تخزين واحدة يتمكن من تخزين 7غيغابايت أي ما يقارب مرة و نصف عن HD DVD حيث أن هذا الشكل سيكون جيدا للكاميرات الرقمية و أجهزة أخرى
يتم تخزين البيانات أو الفيديو على هذه الأقراص في تجويفات أو شقوق صغيرة تنطلق بشكل حلزوني من مركز القرص نحو الحواف، ويتولى شعاع الليزر قراءة الجهة المقابلة لهذه الشقوق لتشغيل الفيديو أو قراءة البيانات المخزنة على القرص. وكلما صغر حجم هذه الشقوق كلما زادت كمية البيانات التي يمكن تخزينها على القرص مع زيادة مواكبة لها في دقة الليزر ولذلك فإن الليزر الأزرق له موجة wavelength أقصر لا تتعدى 405 نانومتر (طول موجة الليزر الأحمر 650 نانومتر) تتركز دقة الأشعة الأصغر بدرجة أعلى مما يتيح لها قراءة شقوق صغيرة لا تتعدى بطولها 0,15 ميكرون (µm) وهي أصغر بأكثر من ضعفي تلك الموجودة في أقراص الفيديو DVD. كما أن عرض مسارات البيانات track pitch أصبح هنا 0,32 ميكرون بدلاً من 0,74 ميكرون في التقنية القديمة. وبقدرات التصغير هذه أمكن زيادة سعة التخزين بدرجات مضاعفة.
يتميز بلو راي بمعدل نقل بيانات من 36 ميغابت بالثانية مقابل 10 ميغابت بالثانية لأقراص DVD. وتحشر البيانات بين طبقتين (على شكل قرصين يحصل التحام بينهما) من مادة polycarbonate كل منهما بسماكة 0,6 في أقراص DVD. يحصل خلل بسيط عند اختراق ليزر القراءة لهما لأنه هناك طبقة تقف بين الليزر والبيانات، ولا توجد هذه المشكلة في أقراص بلو راي التي تعتمد على طبقة واحدة لحفظ البيانات
الكوديك التي يدعمها Blu-ray
MPEG-2 : نسخة معدلة أو بالإصح محسنة لمعيار HD
MPEG-4 AVC :معدلة من MPEG-4 وتعتمد على صيغة H.264 والتي بدورها تقوم بضغط ملف الفيديو مع المحافظة على جودته العالة
SMPTE VC-1: صيغة خاصة بمايكروسوفت WMV
Blu-ray تقنية لاتدعم (( الخدش )) <<< متعوب عليها
في حين كان هناك طلاء يوضع على أقراص التقنيات الأخرى للمحافظة عليها من الخدش لكي لا تضيع البيانات فإن Blu-ray قد وضعت طبقة أسمك مما كان عليه في السابق مما يجعل الخدش أمراً صعباً وكذلك فإن Blu-ray يعتمد على نظام (( تصحيح الخطأ )) مما يجعله حتى بعد الخدش قادر على إسترجاع المعلومات التالفة إلا أحد يخليه على الأرض ويهمله عاد الإهمال مشكلة …؟؟ وبعضهم يقول ليش يتخدش …؟؟؟؟؟؟
مستقبلاً :
أعلنت أكبر سبع أستوديوهات من أصل ثمانية وهي (Disney, Fox, Warner, Paramount, Sony, Lionsgate and MGM)على الإعتماد على Blu-ray
وهنا ستجد الأفلام التي أطلقت أو ستطلق على Blu-ray
http://www.blu-ray.com/movies/
نهاية المنافسة بين النظامين
طور قرص البلو-راي من طرف JVC و ينتظر أن يصادق عليه تحت اسم Blu-Ray Disc مما يمكن من قراءة أقراص البلو-راي في قارءات الديفيدي العادية ، حيث سيخير المشتري بين دقة شاشة عادية أو عالية الجودة تبعا للأجهزة المستعملة حيث أن المستعمل الذي يملك جهاز ديفيدي عادي سيشاهد الفيلم مع دقة شاشة عادية ثم دقة عالية عند شراءه قارئ البلو-راي
في 18 من شباط / فبراير 2022, قررت شركة توشيبا اليابانية لصناعة الالكترونيات إعادة النظر في صنع أقراص الدي في دي التي تعمل بنظام HD DVD ، وهذا كفيل بوضع نهاية للتنافس مع شركة سوني التي تعمل بنظام بلو راي.
أفادة تقارير واردة من اليابان أن شركة توشيبا تخطط للتوقف عن صنع أقراص HD DVD والاعتراف بفوز نظام بلو راي الذي تنتجه سوني.
تعريف المقاييس
لتخفيض تكاليف التقنيات اللاسلكية، والتأكد من توافقها، ودعم التبني واسع الانتشار لها، فإن مؤسسات مثل Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)، و Internet Engineering Task Force (IETF)، و Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)، و International Telecommunication Union (ITU) تشترك بعدة جهود رئيسية لتوحيد المقاييس. مثلاً، تقوم مجموعات العمل IEEE بتعريف كيفية نقل المعلومات من جهاز إلى آخر(سواء تم استخدام مواجات راديوية أو الضوء تحت الأحمر، مثلاً) وكيف ومتى يجب استخدام وسيلة الإرسال للاتصالات. أثناء تطوير مقاييس الشبكات اللاسلكية، فإن مؤسسات مثل IEEE تهتم بإدارة الطاقة، وعرض النطاق الترددي، والأمان، وقضايا أخرى فريدة لشبكات الاتصال اللاسلكية.
أنواع شبكات الاتصال اللاسلكية
مثل الشبكات السلكية، يمكن تصنيف الشبكات اللاسلكية ضمن أنواع مختلفة استناداً إلى المسافات التي سيتم إرسال البيانات عبرها.
شبكات الاتصال اللاسلكية واسعة النطاق (WWAN)
تمكّن تقنيات WWAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية عبر الشبكات العامة البعيدة أو الشبكات الخاصة. يمكن استخدام هذه الاتصالات عبر مناطق جغرافية واسعة، مثل المدن والدول، من خلال استخدام المواقع متعددة الهوائيات أو أنظمة الأقمار الصناعية المتوفرة من قبل موفري الخدمة اللاسلكية. تُعرف تقنيات WWAN الحالية بأنظمة الجيل الثاني (2G). تتضمن أنظمة الجيل الثاني Global System for Mobile Communications (GSM)، و Cellular Digital Packet Data (CDPD)، و Code Division Multiple Access (CDMA). تتضافر الجهود للانتقال من شبكات اتصال الجيل الثاني، والتي يمتلك بعضها إمكانية تجوّل محدودة بالإضافة إلى عدم التوافق بين بعضها، إلى تقنيات الجيل الثالث التي ستتبع مقياساً عمومياً بالإضافة إلى توفير إمكانية التجوّل حول العالم. تشجّع ITU بنشاط تطوير مقياس عمومي للجيل الثالث.
Wireless metropolitan area networks (WMAN)
تمكّن تقنيات WMAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية بين مواقع متعددة ضمن منطقة مدنية (مثلاً، بين عدة مبانٍ مكتبية في مدينة معينة أو ضمن حرم جامعي أو في مكان عام مثل المطار)، بدون التكلفة العالية لمد كبلات الألياف الضوئية أو الكبلات النحاسية وتأجير الخطوط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لشبكات WMAN أن تعمل كدعم لشبكات الاتصال السلكية، وذلك في حالة تعطل الخطوط المؤجرة لشبكة الاتصال السلكية. تستخدم شبكات WMAN الأمواج الراديوية أو الأشعة تحت الحمراء لنقل البيانات. يزداد الطلب على شبكات الاتصال اللاسلكية عريضة النطاق، والتي توفر للمستخدمين الوصول إلى إنترنت بسرعات عالية. رغم استخدام تقنيات مختلفة، مثل multichannel multipoint distribution service (MMDS) و local multipoint distribution services (LMDS)، تستمر مجموعة عمل IEEE 802.16 لمقاييس الوصول اللاسلكي عريض النطاق في تطوير المواصفات لتوحيد تطوير هذه التقنيات.
شبكات الاتصال اللاسلكية المحلية (WLAN)
تمكن تقنيات WLAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية ضمن منطقة محلية (على سبيل المثال، ضمن بناء أو شركة، أو في مكان عام مثل مطار). يمكن استخدام شبكات WLAN في المكاتب المؤقتة أو في أماكن أخرى حيث تكون كلفة تركيب الكابلات كبيرة نسبياً، أو بالإضافة إلى شبكة LAN موجودة حتى يتمكن المستخدمون من العمل في مواقع مختلفة ضمن البناء وفي أوقات مختلفة. يمكن لشبكات WLAN أن تعمل بطريقتين. في شبكات WLAN الأساسية، تتصل محطات العمل اللاسلكية (أجهزة مع بطاقات شبكة اتصال راديوية أو أجهزة مودم خارجية) مع نقاط الوصول اللاسلكي التي تعمل كجسر بين محطات العمل والبنية الأساسية للشبكة. في شبكات WLAN من نوع نظير إلى نظير، يمكن لعدة مستخدمين في منطقة محدودة، مثل قاعة مؤتمرات، أن يشكلوا شبكة اتصال مؤقتة دون استخدام نقاط وصول، إذا لم يكن هناك داعٍ للوصول إلى موارد الشبكة.
عام 1997، صادقت IEEE على مقياس 802.11 لشبكات WLAN، والذي يحدد سرعة نقل البيانات من 1 إلى 2 ميغا بت بالثانية. وفقاً للمقياس 802.11b الذي يبدو وكأنه المقياس الجديد المسيطر، يتم نقل البيانات بسرعة قصوى قدرها 11 ميغا بت بالثانية على التردد 2.4 جيغاهرتز. مقياس جديد آخر هو 802.11a، الذي يحدد نقل البيانات بسرعة قصوى قدرها 54 ميغا بت بالثانية على التردد 5 جيغاهرتز.
Wireless personal area networks (WPAN)
تمكن تقنيات WPAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية كافية للأجهزة (مثل PDA، الهواتف الخليوية، أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة) المتواجدة ضمن فضاء العمل الشخصي (POS). الفضاء POS هو الفضاء الذي يحيط بالمستخدم حتى مسافة 10 أمتار. حالياً، تقنيات WPAN الأساسية هي Bluetooth والأشعة تحت الحمراء. تقنية Bluetooth هي تقنية بديلة للكبل تستخدم الأمواج الراديوية لنقل البيانات إلى مسافات حتى 30 قدماً. يمكن نقل بيانات Bluetooth عبر الجدران والجيوب والحقائب. يتم تطوير تقنية Bluetooth من قبل مجموعة مهتمة بهذه التقنية تسمى Bluetooth Special Interest Group (SIG)، التي نشرت مواصفات Bluetooth الإصدار 1.0 عام 1999. بشكل بديل، لوصل الأجهزة ضمن نطاق صغير جداً (1 متر أو أقل)، يمكن للمستخدمين إنشاء ارتباطات بالأشعة تحت الحمراء.
لتوحيد تطوير تقنيات WPAN، أسست IEEE مجموعة العمل 802.15 لشبكات WPAN. تقوم مجموعة العمل هذه بتطوير مقاييس WPAN، استناداً إلى مواصفات Bluetooth الإصدار 1.0. الأهداف الرئيسية لهذه المقاييس هي تخفيض التعقيد، تخفيض استهلاك الطاقة، إمكانية التشغيل المتبادل، والتوافق مع شبكات اتصال 802.11.
إن مفهوم التحكم الرقمي بدأ في الأربعينيات من القرن العشرين كاستجابة للحاجة في تقنيات التصنيع المتقدمة لتشغيل مقاطع الطائرات المعقدة. تقنية التحكم الرقمي ببساطة هي تطبيق الطرق الرقمية للتحكم في المكائن.
برمجة التحكم الرقمي لا تقوم بتصنيع الأجزاء، ولكن تتحكم بالماكينة كيف و متى وإلى أين تتحرك لتصنع الأجزاء.
ببرمجة التحكم الرقمي هي نشاط عقلي وفيزيائي فعلي يتم بالمشاركة ما بين تصميم وتوثيق البرنامج الذي سيستخدم لتصنيع الجزء. برمجة التحكم الرقمي غالباً ما تعرف ببرمجة الأجزاء يدوياً (Manual Part Programming) بسبب أنها تنجز بدون الحاسوب.
بينما برمجة التحكم الرقمي التي يتم إنجازها باستخدام الحاسوب تسمى في بعض الأحيان برمجة الأجزاء بالحاسوب(CAPP Computer-Aided Part Programming) أو التصنيع بالحاسوب (computer aided manufacturing).
مكائن التحكم الرقمي تقوم بنفس مهام أدوات القطع والتشكيل المستخدمة لعقود في الصناعة. الفرق الأساسي والفائدة الرئيسية لمعدات التحكم الرقمي هو زيادة التحكم في عدد القطع، وزيادة التحكم هذه سمحت بتصنيع أجزاء كان من الصعب أو من المستحيل تشغيلها في الطرق التقليدية.
توفر البرامج المشفرة معلومات يتم استخدامها من قبل وحدة تحكم الماكينةMCU Machine Control Unit) للسيطرة على عدة القطع.
تعتبر وحدة تحكم الماكينة عقل ماكينة التحكم الرقمي. وظيفتها تشبه كثيراً وظيفة العقل عند الإنسان حيث أنها تقرأ، وتفسر وتحول المدخلات المفسرة (perceived input) إلى حركات مناسبة.
كما تقوم بالتحكم بمختلف الملحقات مثل سائل التبريد، وتغيير الأدوات والرسوم.
تقوم وحدة تحكم الماكينة (وتسمى أحياناً المتحكم Controller) تقوم بتحويل معلومات البرنامج المشفر إلى فولتية أو نبضات تيار بقيم وترددات مختلفة تستخدم للتحكم بعمليات الماكينة.
معظم مكائن NC/CNC قادرة على تخزين البرنامج في ذاكرتها.
هذه المكائن تخزن البرنامج في ذاكرتها عندما تقوم بقراءته لأول مرة.
ثم تستطيع أن تستدعي هذه البرامج من الذاكرة بشكل متكرر دون الحاجة لقراءتها مرة أخرى.
وهذا يؤدي إلى عمليات أسرع عندما يكون المطلوب إنتاج أعداد من الأجزاء المتماثلة.
المكائن التي لا تحتوي على ذاكرة يجب أن تقرأ البرنامج خطوة خطوة وتقوم بتنفيذ الخطوة قبل الانتقال إلى الخطوة التالية ولأنها لا تستطيع تخزين البرنامج فإن المكائن التي لا تحتوي على ذاكرة يجب أن تعيد قراءة البرنامج في كل مرة تقوم إنتاج جزء جديد. وهذا يؤدي إلى تأخير العملية
المكثفات
Capacitors
أنواع وأشكال المكثفات:
يطلق على المكثف ذي السعة الثابتة (المكثف الثابت)، أما المكثف الذي يمكن تغيير سعته (وذلك بتغيير المساحة المحصورة بين الألواح) فيطلق عليه اسم المكثف المتغير. يوجد أيضا نوع ثالث من المكثفات يمكن أن نتحكم في تغيير سعته، أو يترك دون تعديل لفترات زمنية طويلة ويطلق عليه اسم (مكثف تريمر) الذي قد نلجأ لضبط قيمته عند إجراء أعمال الصيانة والإصلاح في الدائرة الإلكترونية.
والشكل التالي يبين الرموز الاصطلاحية لهذه الأنواع من المكثفات.
بعض الأشكال العملية الشائعة للمكثفات:
يبين الشكل التالي بعض الأشكال العملية الشائعة للأنواع المختلفة التي تم شرحها من المكثفات.
استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونية:
1- يستعمل المكثف لإمرار التيار المتغير ومنع مرور التيار المستمر في الدائرة الإلكترونية، حيث يعمل (كمكثف ربط) Coupling أو (مكثف تسريب) Bypass كما هو مبين في الأشكال التالية.
2- يستعمل المكثف الكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر التنعيم التي تحول التيار المتغير إلى تيار مستمر.
3- يستعمل المكثف الكيماوي كبير السعة في دوائر فلاش كاميرا التصوير حيث يخزن شحنات كهربية عالية، وعندما يفرغ فجأة يعطي الضوء الأبيض الباهر اللازم لعملية التصوير.
4- يستعمل المكثف المتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات (الترددات) في جهاز الراديو أو جهاز التلفزيون، كما هو مبين في الشكل التالي.
5- يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكال موجات متنوعة ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل، كما هو مبين في الأشكال التالية.
..,..أخواتي اخواني السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..,..
oOoالخـــــلايــــــــا الإلكتــــروليتيــــــةoOo
كلنا يعلم أن الخلايا الكهروكيميائية إما جلفانية أو الخلايا الإلكتروليتية ,وسأتناول حاليا فقط الخلايا الإلكتروليتية وكيف يحدث فيها التيار الكهربائي تغيرات كيميائية .
مما تتكون الخلايا الإلكتروليتية ” Electrolytic cell” …؟
..!..التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم ..!..
عند مرور التيار الكهربائي في مصهور كلوريد الصوديوم , يتصاعد عند الأنود غاز لونه أصفر مخضر دلاله على تصاعد غاز الكلور , وعند الكاثود يتكون سائل فضي لامع هو الصوديوم . فعند صهر كلوريد الصوديوم بالحرارة تنفصل الأيونات , وتصبح حرة الحركة .
..!.. التحليل الكهربائي لمحلول مخفف من كلوريد الصوديوم ..!..
عند مرور التيار الكهربائي في محلول مخفف من كلوريد الصوديوم , يتصاعد عند الأنود الأكسجين, وعند يتصاعد الهيدروجين .
العوامل المؤثرة في نواتج التحليل الكهربائي للمحاليل الإلكتروليتية : –
(1) جهود الأكسدة والاختزال للأيونات والماء .
(2) تركيز الأيونات :-
زيادة تركيز الأنيون في المحلول …..زيادة جهد الأكسدة .
نقص تركيز الأنيون في المحلول ….. نقص جهد الأكسدة .
زيادة تركيز الكاتيون في المحلول ….. زيادة جهد الأختزال .
نقص تركيز الكاتيون في المحلول …. نقص جهد الأختزال .
(3) نوع مادة القطب :
إن مادة القطب تدخل مع باقي الأيونات وجزيئات الماء في المنافسة على إتمام عملية الأكسدة ، حيث تتأكسد الذرات التي جهد أكسدتها هو الأعلى .
*..*.
.*..*
….,,…تطبيقــاتعلىالتحليــــلالكهربـــائيللمحاليـــلالإلكتـــروليتيــة….,,…
(1) التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات النحاس (11 ) بين قطبين من البلاتين أو الجرافيت .
عند استخدام أقطاب من إحدى المادتين” البلاتين أو الجرافيت ” في التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات النحاس ( ) الذي يحتوي على أنيونات الكبريتات ( جهد أكسدتها -1.8 فولت ) , وكاتيونات النحاس ( جهد اختزالها0.34 فولت ) وجزيئات الماء ( جهد أكسدتها -1.23 فولت ، وجهد اختزالها -0.83 فولت ) , وعند إمرار التيار الكهربائي يتصاعد غاز الأكسجين عند الأنود وتترسب ذرات النحاس على الكاثود.
*.* مــــلاحـــــ
ـــظـــه *.*
تستخدم أقطاب من البلاتين أو الجرافيت في الخلايا الإلكتروليتية , لأنها لا تشارك في التفاعلات التي تحدث عند الأنود ولذا توصف أنها خامله ( جهد أكسدة البلاتين منخفض جداً )
تنقية الفلــــزات” Purification of metal ” :-
تستخدم هذه الطرقة لتنقية بعض الفلزات في الصناعة , حيث يجعل الفلز المراد تنقيته أنوداً في خلية التحليل الكهربائي , والكاثود سلكا أو صفيحة من الفلز النقي , والالكتروليت محلولاً يحوي كاتيونات الفلز , حيث تتأكسد ذرات الفلز ممن الأنود وتترسب نقية على الكاثود وتبقى الشوائب مترسبة ناحية الأنود , كما يلاحظ أن النقص في كلتة الأنود يساوي تقريبا الزيادة في كتلة الكاثود ( الفرق بينهما بسبب الشوائب المنفصلة من الأنود ) وبهذه الطرقة نحصل على فلز تصل درجة نقاوته 99.9%.
طھظ†ظ‚ظٹط© ط§ظ„ظپظ„ط²ط§طھ 000 ظپظ„ط§ط´
oOo طھظ†ظ‚ظٹط© ط§ظ„ظپظ„ط²ط§طھ ظ…ظ† ط§ظ„ط´ظˆط§ط¦ط¨ ط¨ط§ظ„طھطظ„ظٹظ„ ط§ظ„ظƒظ‡ط±ط¨ظٹ ” ظپظ„ط§ط´” oOo
الطــــــــــــــلاء بالكهــــــــربــــــــاء “electroplating “
ماذا يحدث إذا تم وضع آنية من الحديد بلا من كاثود النحاس في خلية تنقية النحاس ؟
يترسب النحاس على آنية الحديد ويغطيها , وتستخدم هذه الطريقة لتغطية فلز بآخر , وذلك إما لحمايته من الصدأ والتآكل ، أو ليبدو أكثر لمعانا وجمالا , وتسمى هذه العملية بالطلاء بالكهرباء
الشكل يوضح طلاء وعاء من الحديد بطبقة من الفضة . ويتم ذلك بالخطوات التالية :-
1-تنظيف الآنية جيدا .
2-تغمر في محلول إلكتروليتي يحوي كاتيونات الفضة أو سيانيد الفضة البوتاسيومي .
3-تجعل الآنية كاثودا , والأنود قطباً من الفضة ( أو أسطوانة من الفضة تحيط بالآنية ).
4-يمرر تيار كهربائي مناسب ولفترة زمنية كافية .
ويتراوح سمك طبقة الطلاء غالبا بين 03. , 05. مم , ويعتمد ذلك على كمية الكهرباء المارة في المحلول .
…تم بحمد الله…
.. ان شاء سوف تكون ميديا ” فلاش ، كويك تايم ” وصور غير المعروضه للخلايا والتطبيقات في وقت قريب , اتمنى ان ينال الدرس على استحسانكم واستفادتكم ..
..,..تحياتي للجميع حسن ..,..
