برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

5

طیف سنجی مادون قرمز بر اساس جذب تابش و بررسی جهش‌های ارتعاشی مولکول‌ها و یون‌های چند اتمی صورت می‌گیرد. این روش به عنوان روشی پرقدرت و توسعه یافته برای تعیین ساختار و اندازه‌گیری گونه‌های شیمیائی به کار می رود. همچنین این روش عمدتاً برای شناسایی ترکیبات آلی به کار می‌رود، زیرا طیف‌های این ترکیبات معمولاً پیچیده هستند و تعداد زیادی پیک های ماکسیمم و مینیمم دارند که می‌توانند برای اهداف مقایسه‌ایی به کار گرفته شوند.


طیف سنجی مادون قرمز بر اساس جذب تابش و بررسی جهش‌های ارتعاشی مولکول‌ها و یون‌های چند اتمی صورت می‌گیرد. این روش به عنوان روشی پرقدرت و توسعه یافته برای تعیین ساختار و اندازه‌گیری گونه‌های شیمیائی به کار می رود. همچنین این روش عمدتاً برای شناسایی ترکیبات آلی به کار می‌رود، زیرا طیف‌های این ترکیبات معمولاً پیچیده هستند و تعداد زیادی پیک های ماکسیمم و مینیمم دارند که می‌توانند برای اهداف مقایسه‌ایی به کار گرفته شوند.
تئوری
در مولکول‌ها دو نوع ارتعاش وجود دارد که اصطلاحاً ارتعاش‌های کششی و خمشی نامیده می‌شوند. ارتعاش کششی به دو صورت متقارن و نامتقارن تقسیم‌بندی می‌شود. هر گاه یک نیم متناوب کششی نامتقارن رخ دهد، گشتاور دو قطبی در یک جهت تغییر می‌یابد و در نیم تناوب دیگر، گشتاور دو قطبی در جهت مخالف جابه‌جا می‌گردد. بدین ترتیب گشتاور دو قطبی با فرکانس ارتعاشی مولکول، نوسان می‌نماید .( این نوسان باعث ارتقای مولکول به نوار جذبی مادون قرمز می‌گردد و به همین علت آن را فعال مادون قرمز می‌نامند). در حالت ارتعاش کششی متقارن، دو اتم در یک نیم‌ تناوب ارتعاشی، در جهات مختلف حرکت می‌کنند که در این صورت تغییر نهایی در گشتاور دو قطبی مولکول به وجود نمی‌آید و به همین علت آن را غیرفعال مادون قرمز می‌نامند. در این حالت، تغییر در فواصل درون مولکولی، بر قابلیت قطبی شدن پیوندها اثر می‌گذارد. لذا در قطبش پذیری مولکول تغییر حاصل می‌شود و این حالتی است که در طیف سنجی رامان مورد توجه قرار می‌گیرد [1].
برهم‌کنش تابش مادون قرمز با یک نمونه باعث تغییر انرژی ارتعاشی پیوند در مولکول‌های آن می‌شود و روش مناسبی برای شناسایی گروه‌های عاملی و ساختار مولکولی است. شرط جذب انرژی مادون قرمز توسط مولکول این است که گشتاور دو قطبی در حین ارتعاش تغییر نماید. در طیف الکترومغناطیسی ناحیه بین400-µm 0/8 مربوط به ناحیه مادون قرمز است ولی ناحیه‌ایی که جهت تجزیه شیمیائی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بینµm 50- 0/8 است.ناحیه بالاتر از 50µm را ناحیه مادون قرمز دور ، ناحیه بینµm 0/8-2/5 ناحیه مادون قرمز نزدیک و ناحیه بینµm 25-8 را ناحیه اثر انگشت می‌نامند. هر جسم در این ناحیه یک طیف مخصوص به خود دارد که برای شناسایی گروه‌های عاملی آن به کار می‌رود.
نمودار جعبه‌ای از اجزای اصلی موجود در یک طیف نورسنجی قرمز در شکل (2) نمایش داده شده است.



شکل 2-نمودار ساده یک طیف نورسنج مادون قرمز [1]
تجزیه کیفی
برای شناسایی کیفی یک نمونه مجهول، نوع گروه‌های عاملی و پیوندهای موجود در مولکول‌های آن، طیف مادون قرمز نمونه را رسم نموده و با مراجعه به جداول مربوطه که موقعیت ارتعاش پیوندهای مختلف و یا طیف IR اجسام را نشان می‌دهند، طول موج یا عدد موج گروه‌ها و پیوندها را شناسایی می‌کنند.
در طیف نورسنجی معمولی IR، طیف الکترومغناطیسی در ناحیه مرئی تا مادون قرمز گسترده می‌شود. سپس بخش کوچکی از آن بر حسب فرکانس یا طول موج به آشکارساز رسیده و ثبت می‌شود. در این حالت طیف به دست آمده، در محدودة فرکانس یا طول موج ثبت خواهد شد. ویژگی FT-IR این است که تمام طول موج‌های ناحیه طیفی مورد نظر در یک زمان به نمونه تابیده می‌شود. در حالی که در روش‌های پاشنده تنها بخش کوچکی از طول موج‌ها در یک زمان به نمونه می‌رسند. بنابراین سرعت، قدرت تفکیک و نسبت سیگنال به نویز در روش تبدیل فوریه برتری قابل ملاحظه‌ای نسبت به روش معمولی IR دارد [2].
کاربردها
برخی اطلاعاتی که می توان از طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) بدست آورد شامل موارد ذیل است:
شناسائی کیفی و کمی ترکیبات آلی حاوی نانوذرات، تعیین نوع گروه عاملی و پیوندهای موجود در مولکولهای آن. برای تعیین مقادیر بسیار کم یون هیدروژن فسفات در هیدروکسی آپاتیت که در اعضاء مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد [2]
همچنین برای آنالیز برخی داروهای حاوی نانو ذرات مورد استفاده قرار می گیرد. [3]
مراجع:
1- D. A. Skoog, D. M. West Holt, "Principle of Instrumental Analysis", Saunders College Publishing, Sixth edition, 1994.
2- E. Vidal, Augusta, E-MRS Meeting, 2003.

3- M. Praisler, S. Gosav, J. Van Bocxlaer, A. De Leenheer, and D.L. Massart."Exploratory analysis for the identification of amphetamines using neural networks and GC-FTIR data", The Annals of the University "Dunãrea de Jos", Fascicle II, 83-96, 2002.


مادون قرمز چیست

اشعه مادون قرمز

مادون در لغت به معنای زیر دست و قرمز به معنای هر چه به رنگ خون باشد، است. پس میتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسیار ریز و قرمز رنگ است.
 
 

اطلاعات اولیه

كشف هرسل اولن گام در ایجاد پدیده‌ای كه ما آن را طیف الكترومغناطیسی مینامیم. نور مرئی و پرتوهای مادون قرمز دو نمونه اشكال فراوانی از انرژی هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمین و اجرام آسمانی تابانده میشوند. مادون قرمز در طیف الكترومغناطیسی دارای محدوده طول موجی بین 0.78 تا 1000 میكرو متر است. تنها با مطالعه این تشعشعات است كه میتوانیم اجرام آسمانی را تشخیص و تمیز دهیم و تصویری كامل از چگونگی ایجاد جهان و تغییرات آن بدست آوریم. در سال 1800 سر ویلیام هرشل یك نمونه نامرئی از تشعشعات را كشف كرد كه این نمونه دقیقا زیر بخش قرمز طیف مرئی قرار داشت. او این شكل از تشعشعات را مادون قرمز نامید.

سیر تحولی و رشد

Greathouse و همكارانش طی مطالعه‌ای تاثیر لیزر مادون قرمز را به انتقال عصبی ، عصب رادیال بررسی كردند. زمان تاخیر ، دامنه پتانسیل عمل و دما ، متغیرهای مورد آزمایش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر لیزر كم توان هلیوم - نئون را بر زمان تاخیر شاخه حسی عصب رادیال در دو گروه لیزر و پلاسبو بررسی نمودند و مشاهده كردند كه در گروه لیزر ، افزایش معنی دارا در زمان تاخیر حسی پس از بكارگیری لیزر ایجاد گردیده است.

Bas Ford و همكارانش طی مطالعه‌ای اثر لیزر كم توان هلیوم - نئون را بر شاخه حسی اعصاب رادیال و مدین بررسی كردند. هیچ اختلاف معنی داری در دامنه پتانسیل عمل ، زمان تاخیر و دما ساعد بعد از بكارگیری لیزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزایش معنی دار در زمان تاخیر عصب مدین بعد از بكارگیری لیزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش لیزر كم توان مادون قرمز دیدند.

نتایج اشعه مادون قرمز

گرمایی كه ما از خورشید یا از یك محیط گرم احساس میكنیم، همان تشعشعات مادون قرمز یا به عبارتی انرژی گرمایی است. حتی اجسامی ‌كه فكر میكنیم خیلی سرد هستند، نیز از خود انرژی گرمایی منتشر میسازند (یخ و بدن انسان). سنجش و ارزیابی انرژی مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومی ‌به علت اینكه بیشترین جذب را در اتمسفر زمین دارند مشكل است. بنابراین بیشتر ستاره شناسان برای مطالعه انتشار گرما از این اجرام از تلسكوپهای فضایی استفاده میكنند.

مادون قرمز در نجوم

تلسكوپها و آشكارسازهایی كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار میگیرند نیز از خودشان انرژی گرمایی منتشر میسازند. بنابراین برای به حداقل رساندن این تاثیرات نامطلوب و برای اینكه بتوان حتی تشعشعات ضعیف آسمانی را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهیزات خود را به درجه حرارتی نزدیك به 450?F ، یعنی درجه حرارتی حدود صفر مطلق ، میرسانند. مثلا در یك ناحیه پرستاره ، نقاطی كه توسط نور مرئی قابل رویت نیستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبی نشان داده میشود. همچنین مادون قرمز میتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهایی از گاز و غبار نشان دهد. این كانونها شامل مناطق پرستاره‌ای هستند كه در واقع میتوان آنها را محل تولد ستاره‌ای جدید دانست. با وجود این ابرها ، رویت ستاره‌های جدید با استفاده از نور مرئی به سختی امكانپذیر است.

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاویر مادون قرمز میشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهای بلند مادون قرمز میتوانند به مطالعه توزیع غبار در مراكزی كه محل شكل گیری ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهای كوتاه میتوان شكافی در میان گازها و غبارهای تیره و تاریك ایجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گیری ستاره‌های جدید را مورد مطالعه قرار داد. فضای بین ستاره‌ای در كهكشان راه شیری ما نیز از توده‌های عظیم گاز و غبار تشكیل شده است. این فضاهای بین ستاره‌ای یا از انفجارهای شدید نواخترها ناشی شده‌اند و یا از متلاشی شدن تدریجی لایه‌های خارجی ستاره‌هایی جدید از آن شكل میگیرند. ابرهای بین ستاره‌ای كه حاوی گاز و غبار هستند، در طول موجهای بلند مادون قرمز خیلی بهتر آشكار میشوند (100 برابر بیشتر از نور مرئی).

اخترشناسان برای دیدن ستاره‌های جدید كه توسط این ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهای كوتاه فروسرخ برای نفوذ در ابرهای تاریك استفاده میكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهای نجومی ‌مجهز به فروسرخ  صفحات دیسك مانندی از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. این صفحات احتمالا حاوی مواد خامی ‌هستند كه تشكیل دهنده منظومه‌های شمسی هستند. وجود آنها خود گویای این است كه سیاره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.

فروسرخ در پزشكی

اگر نگاه دقیق و علمی ‌به یك طیف الكترومغناطیسی بیندازیم، میبینیم كه از یك طرف طیف تا سوی دیگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌های مختلف قرار دارند، از آن جمله میتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ایكس ، ماورای بنفش ، نور مرئی ،  فروسرخ و امواج رادیویی اشاره كرد. هر كدام از این پرتوها و تشعشعات همگام با پیشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هایی را در زمینه‌های علمی ‌پدید آورده‌اند كه در اینجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسی ، اشاره‌ای به كارآیی چشمگیری این پرتو در رشته پزشكی خواهیم داشت.

كاربرد درمانی فروسرخ

بكار بردن گرما یكی از متداولترین روشهای درمان فیزیكی است. از موارد استعمال در فروسرخ مانی  موارد زیر را میتوان ذكر كرد.

تسكین درد

با وجود حرارت ملایم ، كاهش درد به احتمال زیاد بواسطه اثر تسكینی بر روی پایانه‌های عصبی ، حسی ، سطحی است. همچنین به علت بالا رفتن جریان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابولیتها و مواد دردزای تجمع در بافتها ، درد كاهش مییابد.

استراحت ماهیچه

تابش این اشعه راه مناسبی برای درمان اسپاسم و دستیابی به استراحت عضلانی میباشد.

افزایش خون رسانی

در درمان زخمهای سطحی و عفونتهای پوستی ، برای اینكه فرآیند ترمیم به خوبی انجام گیرد، باید به مقدار كافی خون به ناحیه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نیز افزایش گردش خون سبب افزایش تعداد گلبولهای سفید و كمك به نابودی باكتریها میكند. از این پرتو میتوان برای درمان مفصل آرتوریتی و ضایعات التهابی نیز استفاده كرد.

كاربرد تشخیصی  فروسرخ

از مهمترین كابردهای تشخیصی آن میتوان توموگرافی را نام برد. اصطلاح ترموگرافی به عمل ثبت و تفسیر تغییراتی كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ میدهد، اطلاق میشود. تصویر حاصل از این روش كه توموگرام نامیده میشود، بخش الگوی حرارتی سطح بدن را نشان میدهد. در توموگرافی ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتی دریافت شده توسط دوربین را به یك سیگنال الكترونیكی تبدیل میكند و سپس آن را علاوه بر تقویت بیشتر ، پردازش میكند تا اینكه یك صفحه كاتودیك مثل مونیتور تلویزیون آشكار شود.

تصاویر بدست آمده به صورت سایه‌های خاكستری رنگ میباشند، بدین معنی كه سطوح سردتر به صورت سایه‌های خاكستری روشن دیده میشوند و در نوع رنگی آن نیز نواحی گرم ، رنگ قرمز و نواحی سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتیجه فرآیندهای فیزیكی ، فیزیولوژیك طبیعی یا بیماری تغییر میكند. از این خاصیت تغییر گرمایی در عضوی خاص یا در سطح بدن برای آشكارسازی یك بیماری استفاده میشود كه مهمترین آنها به قرار زیر است.

- بیماری پستان : وسیع ترین جنبه كاربردی توموگرافی در آشكار سازی سرطانهای پستانی است.

زیرا روشی كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهای یونیزان استفاده نمیشود.

روشی كاملا سریع ، راحت و ارزان است.

به دلیل بی ضرر بودن از قابلیت تكراری بسیار زیادی برخوردار است.

كاربرد ترموگرافی در مامائی

چون جفت از فعالیت بیولوژیكی زیادی برخوردار است. درجه حرارت حاصله در این محل بطور قابل ملاحظه‌ای از بافتهای اطراف بیشتر است. پس میتوان از توموگرافی برای تعیین محل جفت استفاده كرد.

ضررهای فروسرخ

از طرف دیگر خطرهایی نیز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه میتوان به سوختگی الكتریكی (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتریكی دستگاه) سر درد ، تولید ضعیف در بیمار و آسیب به چشمها در اثر تابش مستقیم پرتو اشاره كرد.

منبع : دانشنامه رشد

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :