همه چیز درباره ی فیزیک

اخبار علمی

Spring

Two springs attached to a wall and a mass. In a situation like this, the two springs can be replaced by one with a spring constant of keq=k1+k2.
 

 Hooke's law

Most springs (not stretched or compressed beyond the elastic limit) obey Hooke's law, which states that the force with which the spring pushes back is linearly proportional to the distance from its equilibrium length:

 F=-kx, \

where

x is the displacement vector - the distance and direction in which the spring is deformed
F is the resulting force vector - the magnitude and direction of the restoring force the spring exerts
k is the spring constant or force constant of the spring.

Coil springs and other common springs typically obey Hooke's law. There are useful springs that don't: springs based on beam bending can for example produce forces that vary nonlinearly with displacement.

There are also linear springs which don't follow Hooke's law: a Negator spring (the spring that a self retracting tape measure uses) provides a constant force.[citation needed]

Simple harmonic motion

Since force is equal to mass, m, times acceleration, a, the force equation for a spring obeying Hooke's law looks like:

F = m a \quad \Rightarrow \quad -k x = m a. \,
The displacement, x, as a function of time. The amount of time that passes between peaks is called the period.

The mass of the spring is assumed small in comparison to the mass of the attached mass and is ignored. Since acceleration is just the second time derivative of x,

 - k x = m \frac{d^2 x}{dt^2}. \,

This is a second order linear differential equation for the displacement x as a function of time. Rearranging:

\frac{d^2 x}{dt^2} + \frac{k}{m} x = 0, \,

the solution of which is the sum of a sine and cosine:

 x(t) = A \sin \left( t \sqrt{\frac{k}{m}} \right) + B \cos \left(t \sqrt{\frac{k}{m}} \right). \,

A and B are arbitrary constants that may be found by considering the initial displacement and velocity of the mass. The graph of this function with B = 0 (zero initial position with some positive initial velocity) is displayed in the image on the right.

 Theory

In classical physics, a spring can be seen as a device that stores potential energy by straining the bonds between the atoms of an elastic material.

Hooke's law of elasticity states that the extension of an elastic rod (its distended length minus its relaxed length) is linearly proportional to its tension, the force used to stretch it. Similarly, the contraction (negative extension) is proportional to the compression (negative tension).

This law actually holds only approximately, and only when the deformation (extension or contraction) is small compared to the rod's overall length. For deformations beyond the elastic limit, atomic bonds get broken or rearranged, and a spring may snap, buckle, or permanently deform. Many materials have no clearly defined elastic limit, and Hooke's law can not be meaningfully applied to these materials.

Hooke's law is a mathematical consequence of the fact that the potential energy of the rod is a minimum when it has its relaxed length. Any smooth function of one variable approximates a quadratic function when examined near enough to its minimum point; and therefore the force — which is the derivative of energy with respect to displacement — will approximate a linear function.

Force of fully compressed spring

Fmax = (Ed4(Lnd)) / (16(1 + nu)(Dd)3n)

where

d - spring wire diameter
L - free length of spring
n - number of active windings
D - spring outer diameter
+ نوشته شده در  جمعه بیستم آذر 1388ساعت 22:44  توسط اهم  | 

spring

A spring is a device that changes its shape in response to an external force, returning to its original shape when the force is removed. The energy expended in deforming the spring is stored in it and can be recovered when the spring returns to its original shape. Generally, the amount of the shape change is directly related to the amount of force exerted. If too large a force is applied, however, the spring will permanently deform and never return to its original shape.

Background

There are several types of springs. One of the most common consists of wire wound into a cylindrical or conical shape. An extension spring is a coiled spring whose coils normally touch each other; as a force is applied to stretch the spring, the coils separate. In contrast, a compression spring is a coiled spring with space between successive coils; when a force is applied to shorten the spring, the coils are pushed closer together. A third type of coiled spring, called a torsion spring, is designed so the applied force twists the coil into a tighter spiral. Common examples of torsion springs are found in clipboards and butterfly hair clips.

Still another variation of coiled springs is the watch spring, which is coiled into a flat spiral rather than a cylinder or cone. One end of the spring is at the center of the spiral, and the other is at its outer edge.

Some springs are fashioned without coils. The most common example is the leaf spring, which is shaped like a shallow arch; it is commonly used for automobile suspension systems. Another type is a disc spring, a washer-like device that is shaped like a truncated cone. Open-core cylinders of solid, elastic material can also act as springs. Non-coil springs generally function as compression springs.

History

Very simple, non-coil springs have been used throughout history. Even a resilient tree branch can be used as a spring. More sophisticated spring devices date to the Bronze Age, when eyebrow tweezers were common in several cultures. During the third century B.C., Greek engineer Ctesibius of Alexandria developed a process for making "springy bronze" by increasing the proportion of tin in the copper alloy, casting the part, and hardening it with hammer blows. He attempted to use a combination of leaf springs to operate a military catapult, but they were not powerful enough. During the second century B.C., Philo of Byzantium, another catapult engineer, built a similar device, apparently with some success. Padlocks were widely used in the ancient Roman empire, and at least one type used bowed metal leaves to keep the devices closed until the leaves were compressed with keys.

The next significant development in the history of springs came in the Middle Ages. A power saw devised by Villard de Honnecourt about 1250 used a water wheel to push the saw blade in one direction, simultaneously bending a pole; as the pole returned to its unbent state, it pulled the saw blade in the opposite direction.

Coiled springs were developed in the early fifteenth century. By replacing the system of weights that commonly powered clocks with a wound spring mechanism, clockmakers

A diagram depicting spring coiling done by a CNC machine.
A diagram depicting spring coiling done by a CNC machine.

were able to fashion reliable, portable timekeeping devices. This advance made precise celestial navigation possible for ocean-going ships.

In the eighteenth century, the Industrial Revolution spurred the development of mass-production techniques for making springs. During the 1780s, British locksmith Joseph Bramah used a spring winding machine in his factory. Apparently an adaptation of a lathe, the machine carried a reel of wire in place of a cutting head. Wire from the reel was wrapped around a rod secured in the lathe. The speed of the lead screw, which carried the reel parallel to the spinning rod, could be adjusted to vary the spacing of the spring's coils.

Common examples of current spring usage range from tiny coils that support keys on cellular phone touchpads to enormous coils that support entire buildings and protect them from earthquake vibration.

Raw Materials

Steel alloys are the most commonly used spring materials. The most popular alloys include high-carbon (such as the music wire used for guitar strings), oil-tempered low-carbon, chrome silicon, chrome vanadium, and stainless steel.

Other metals that are sometimes used to make springs are beryllium copper alloy, phosphor bronze, and titanium. Rubber or urethane may be used for cylindrical, non-coil springs. Ceramic material has been developed for coiled springs in very high-temperature environments. One-directional glass fiber composite materials are being tested for possible use in springs.

Design

Various mathematical equations have been developed to describe the properties of springs, based on such factors as wire composition and size, spring coil diameter, the number of coils, and the amount of expected external force. These equations have been incorporated into computer software to simplify the design process.

The Manufacturing Process

The following description focuses on the manufacture of steel-alloy, coiled springs.

Coiling

  • 1 Cold winding. Wire up to 0.75 in (18 mm) in diameter can be coiled at room temperature using one of two basic techniques. One consists of winding the wire around a shaft called an arbor or mandrel. This may be done on a dedicated spring-winding machine, a lathe, an electric hand drill with the mandrel secured in the chuck, or a winding machine operated by hand cranking. A guiding mechanism, such as the lead screw on a lathe, must be used to align the wire into the desired pitch (distance between successive coils) as it wraps around the mandrel.

    Alternatively, the wire may be coiled without a mandrel. This is generally done with a central navigation computer (CNC) machine.

    Examples of different types of springs.
    Examples of different types of springs.
    The wire is pushed forward over a support block toward a grooved head that deflects the wire, forcing it to bend. The head and support block can be moved relative to each other in as many as five directions to control the diameter and pitch of the spring that is being formed.

    For extension or torsion springs, the ends are bent into the desired loops, hooks, or straight sections after the coiling operation is completed.

  • 2 Hot winding. Thicker wire or bar stock can be coiled into springs if the metal is heated to make it flexible. Standard industrial coiling machines can handle steel bar up to 3 in (75 mm) in diameter, and custom springs have reportedly been made from bars as much as 6 in (150 mm) thick. The steel is coiled around a mandrel while red hot. Then it is immediately removed from the coiling machine and plunged into oil to cool it quickly and harden it. At this stage, the steel is too brittle to function as a spring, and it must subsequently be tempered.

Hardening

  • 3 Heat treating. Whether the steel has been coiled hot or cold, the process has created stress within the material. To relieve this stress and allow the steel to maintain its characteristic resilience, the spring must be tempered by heat treating it. The spring is heated in an oven, held at the appropriate temperature for a predetermined time, and then allowed to cool slowly. For example, a spring made of music wire is heated to 500°F (260°C) for one hour.

Finishing

  • 4 Grinding. If the design calls for flat ends on the spring, the ends are ground at this stage of the manufacturing process. The spring is mounted in a jig to ensure the correct orientation during grinding, and it is held against a rotating abrasive wheel until the desired degree of flatness is obtained. When highly automated equipment is used, the spring is held in a sleeve while both ends are ground simultaneously, first by coarse wheels and then by finer wheels. An appropriate fluid (water or an oil-based substance) may be used to cool the spring, lubricate the grinding wheel, and carry away particles during the grinding.
  • 5 Shot peening. This process strengthens the steel to resist metal fatigue and cracking during its lifetime of repeated flexings. The entire surface of the spring is exposed to a barrage of tiny steel balls that hammer it smooth and compress the steel that lies just below the surface.
  • 6 Setting. To permanently fix the desired length and pitch of the spring, it is fully compressed so that all the coils touch each other. Some manufacturers repeat this process several times.
  • 7 Coating. To prevent corrosion, the entire surface of the spring is protected by painting it, dipping it in liquid rubber, or plating it with another metal such as zinc or chromium. One process, called mechanical plating, involves tumbling the spring in a container with metallic powder, water, accelerant chemicals, and tiny glass beads that pound the metallic powder onto the spring surface.

    Alternatively, in electroplating, the spring is immersed in an electrically conductive liquid that will corrode the plating metal but not the spring. A negative electrical charge is applied to the spring. Also immersed in the liquid is a supply of the plating metal, and it is given a positive electrical charge. As the plating metal dissolves in the liquid, it releases positively charged molecules that are attracted to the negatively charged spring, where they bond chemically. Electroplating makes carbon steel springs brittle, so shortly after plating (less than four hours) they must be baked at 325-375°F (160-190°C) for four hours to counteract the embrittlement.

  • 8 Packaging. Desired quantities of springs may simply be bulk packaged in boxes or plastic bags. However, other forms of packaging have been developed to minimize damage or tangling of springs. For example, they may be individually bagged, strung onto wires or rods, enclosed in tubes, or affixed to sticky paper.

Quality Control

Various testing devices are used to check completed springs for compliance with specifications. The testing devices measure such properties as the hardness of the metal and the amount of the spring's deformation under a known force. Springs that do not meet the specifications are discarded. Statistical analysis of the test results can help manufacturers identify production problems and improve processes so fewer defective springs are produced.

Approximately one-third of defective springs result from production problems. The other two-thirds are caused by deficiencies in the wire used to form the springs. In 1998, researchers reported the development of a wire coilability test (called FRACMAT) that could screen out inadequate wire prior to manufacturing springs.

Computer-operated coiling machines improve quality in two ways. First, they control the diameter and pitch of the spring more precisely than manual operations can. Second, through the use of piezoelectric materials, whose size varies with electrical input, CNC coiling heads can precisely adjust in real time to measurements of spring characteristics. As a result, these intelligent machines produce fewer springs that must be rejected for not meeting specifications.

The Future

Demands of the rapidly growing computer and cellular phone industries are pushing spring manufacturers to develop reliable, cost-effective techniques for making very small springs. Springs that support keys on touchpads and keyboards are important, but there are less apparent applications as well. For instance, a manufacturer of test equipment used in semiconductor production has developed a microspring contact technology. Thousands of tiny springs, only 40 mils (0.040 in or 1 mm) high, are bonded to individual contact points of a semiconductor wafer. When this wafer is pressed against a test instrument, the springs compress, establishing highly reliable electrical connections.

Medical devices also use very small springs. A coiled spring has been developed for use in the insertion end of a catheter or an endoscope. Made of wire 0.0012 in (30 micrometers or 0.030 mm) in diameter, the spring is 0.0036 in (0.092 mm) thick—about the same as a human hair. The Japanese company that developed this spring is attempting to make it even smaller.

The ultimate miniaturization accomplished so far was accomplished in 1997 by an Austrian chemist named Bernard Krautler. He built a molecular spring by stringing 12 carbon atoms together and attaching a vitamin B12 molecule to each end of the chain by means of a cobalt atom. In the relaxed state the chain has a zigzag shape; when it is wetted with water, however, it kinks tightly together. Adding cyclodextrin causes the chain to return to its relaxed state. No practical application of this spring has yet been found, but research continues.

Where to Learn More

Other

"Coil Spring Making Process—Automotive." Industrial Engineers and Spring Makers. http://www.ozemail.com (November 2000).

"H & R Spring Overview." http://www.hrsprings.com/abouthr.html (November 2000).

Silberstein, Dave. "How to Make Springs." http://home.earthlink.net/-bazillion/intro.html (November 2000).

Loretta Hall



Read more: How springs is made - material, manufacture, making, history, how to make, used, composition, machine, History, Raw Materials, Design, The Manufacturing Process of springs http://www.madehow.com/Volume-6/Springs.html#ixzz0XVPDQlSP

+ نوشته شده در  جمعه بیستم آذر 1388ساعت 22:42  توسط اهم  | 

فنرها

فنرها

 فنر بندی برای خودروهایی که با شتاب نسبی زیادی حرکت می کنند به دلایل زیر ضروری میباشد

 الف: جذب ضربات چرخ که از جاده وارد می شود و کاستن انتقال ان به اتاق و سرنشینان

ب:  استهلاک ضربات چرخ ها و جلوگیری از انتقال ان ها به اتصالات و مفصل ها

ج:  فشردن دائم چرخ ها به سطح زمین و نتیجه افزایش نیروی کششی چرخ ها محرک

د:  تماس چرخ های جلو با سطح جاده و تسلط راننده بر هدایت و کنترل بهتر خودرو

وزن فنر بندی شده : وزن قسمت هایی از خودرو که روی فنرها قرار دارد را گویند

وزن فنر بندی نشده : وزن قسمت هایی از خودرو که زیر فنرها قرار دارد

فنر سخت شونده : فنری که با نیروی کم تغییرات طولی زیادی داشته باشد و با افزایش نیرو تغییرات

 طولی ان کاهش یابد فنر سخت شونده گویند این فنردر خودروهای سنگین کاربرد دارد

فنر نرم شونده : فنری که ابتدا  در مقابل  بار کم  دارای تغییرات  طولی  کم و  سپس   با افزایش بار

دارای تغییرات  طولی زیادی باشد فنر نرم شونده گویند

 انواع فنر   :  الف :  فنرهای فولادی  :  این نوع فنر  از فولادهایی  با الیاژ منگنز . سیلیسیم .  کرم و

غیره می باشد  فنرهای فولادی  به صورت شمشی و مارپیچی  و پیچشی در تعلیق خودروها به کار

می رود     ب: فنرهای غیر فولادی  : فنرهای غیر فولادی به صورت لاستیکی . پنوماتیکی . روغنی و

 گازی میباشد

  فنر شمشی یا برگه ای               

                                                       فنر شمشی   

بیشتر در خودرو های  سنگین  و سواری مثل پیکان  و اریا که اکسل ان ها یک پارچه  است در جهت

 طولی نصب میشود و مقداری از وزن  را تحمل می نماید  برای زیاد کردن  نیروی فنر از چند شمش

 که روی هم بسته می شوند استفاده می کنند البته تداد شمش ها تابع نیروی است  که به محور

 جلو یا عقب خودرو  وارد  میشود بزرگترین فنر را شاه فنر گویند که دو سر ان قوس بیشتری دارند

 از این رو برای بستن ان ها روی هم باید نیروی زیاد تری  مصرف کرد و توسط یک پیچ و مهره بلندی

 به نام سنتر بولت یعنی پیچ وسط و بست ها یا گیره های مخصوص در طرفین  مهار می شوند برای

 نصب این  نوع فنرها  در قسمت جلو به شاسی از طریق قامه فنر و یک پیچ و مهره و بوش قامه فنر

 که از  جنس  برنج است  استفاده می شود و در طرف دیگر توسط گوشواره به رام وصل می گردد

 برای جلوگیری از سایش اتصالات گریس کاری می شوند وظیفه گوشواره این است که امکان تغییر

طول فنر در اثر نوسانات خودرو را فراهم می کند بین لایه های فنر ها فیلمی  از روغن گرافیت قرار

 می دهند  تا لایه ها  به راحتی  بتوانند روی  هم  بلغزند و  خاصیت  نوسان  گیری  ان زیاد  شود  و

همچنین  از زنگ  زدگی  فنر ها  جلوگیری  می شود  اخیرا  به جای گریس  با  گذاشتن  ورقه های

 مخصوص از جنس پلاستیک بین لایه های فنرها این کار را  انجام می دهند

فنر مارپیچی یا لوله ای             

 فنر

این فنرها در بیشتر  خودرو های  سواری  کاربرد دارند  زیرا به خاطر این که فضای کمتری را اشغال

 می کنند همچنین وزن کم انها کمتر به  مراقبت و نگهداری  دارند تنها عیبی  که این فنرها دارند این

است  که  نیروی کششی یا  فشاری را  نمی توانند منتقل نمایند به این جهت باید حتما در سیستم

 تعلیق به کار  رود که  در ان نیروهای  عرضی به  کمک طبق  با اهرمی به شاسی منتقل شوند دو

انتهای فنرهای مارپیچی مسطح اند تا در بشقابک های  مخصوص  در طبق یا محل خود بهتر مستقر

شوند فنرهای مارپیچی فاقد خاصیت ضربه گیری هستند و باید مکمل ان یک کمک فنر باشد تا بتواند

نوسانات خودرو را به سرعت گرفته و راحتی سفر را فراهم نماید 

فنر پیچشی

                                                                فنر پیچشی   

 این نوع  فنر معمول ا با پیچش حول  محور طولشان تغییر فرم می دهد و به شکل میله یا تسمه ای

هستند در خودروهایی مثل فولکس واگن کاربرد دارند به این صورت است که فنر داخل یک پوسته ای

یاتاقان شده که از یک طرف به کمک  هزار خاری  محکم  میشود و از  طرف دیگر به کمک اهرمی به

 چرخ متصل و نهایتا موجب پیچش فنر میگردد فنرهای جلوی فولکس واگن به شکل تسمه ای هستند

 که داخل دو پوسته محکم شده اند و این فنرها درجهت  عرضی خودرو قرار گرفته اند ولی میتوان

انها را در جهت طولی هم به کار برد

 کاربرد فنر پیچشی :    الف :  به  صورت فنر بندی عادی در خودروها استفاده میشود    ب:  از این

 فنرها برای اهرم های طولی و عرضی وپانارد و ضد غلتش استفاده  میکنند اهرم ضد غلتش که به

 غلط به ان موج گیر می گویند وقتی که خودرو در حال پیچیدن است در اثر نیروی گریز از مرکز چرخ

 های خارج پیچ به فرو رفتن در زمین و چرخ های داخل پیچ  به بلند شدن از زمین  متمایل می شوند

یک سر  میله ضد غلتش به یک  طبق  و  سر دیگر ان با  میله ی  قابل  تنظیمی بر  طبق دیگر وصل 

می شود وسط میله به وسیله ی بوش  به زیر شاسی طوری وصل می شود  که امکان چرخش را

به  ان  بدهد وقتی  که چرخ  پیچ  از روی زمین  بلند  می شود در این  میله انرژی  پتانسیل  ذخیره

می شود و  با  برخاستن  میله مخالفت می کند این  نیروی  بالا برنده که باعث مقاومت پیچشی  در

میله ی  ضد غلتش  می شود در سر  دیگر ان نیروی پایین اورنده تولید  می کند و بدنه را که تمایل

  نزدیک شدن  به زمین را دارد  از زمین  بلند  می کنداز معایب فنر پیچشی این است که برای  نرم

 عمل کردن فنر باید طول فنر  بلند انتخاب شود  لذا گشتاور زیادی در تکیه گاه فنر ایجاد  میشود و

 به کف سازی  نیرومندی نیاز است

        فنر پنوماتیکی

فنر پنو ماتیکی

  از خاصیت تراکم پذیری هوا و گازها ی دیگر  به جای فنر در تعلیق خودروها  استفاده می شوداین 

روش که بیشتر در  خودروهای سنگین  و گاهی هم در خودروهای سبک کاربرد دارد  دارای نرمش

خوبی است دستگاه فنر هوایی  از  کمپرسور و محفظه  با کیسه هوایی  و لوله  های انتقال هوا و

رگلاتور تنظیم فشار  تشکیل شده  است  طرز کار این سیستم به این شرح میباشد که اهرم  متصل

به شاسی نسبت به ارتفاع ان بالا و پایین  میرود  با حرکت اهرم  رگلاتور به بالا یا پایین  سوپاپ های

رگلاتور باز و   بسته  می شود با حرکت  اهرم سوپاپ  ورودی  باز شده  هوای  فشرده  از  مجرا به

کیسه های فنر  ارسال می شود  وقتی که اهرم در جهت مخالف حرکت کند سوپاپ  ورودی  بسته 

و سوپاپ  خروجی  باز  می شود در  این  موقع  باد کیسه  فنر تا حدی  خالی می شود که اهرم در

  حالت وسط قرار  بگیرد بنابراین نسبت به افزایش  بار خودرو فشار باد  در کیسه های هوایی زیاد

 می شود و با کاهش بار فشار هوای فنر کاهش پیدا می کند با این وصف می توان فنرهای هوایی

را نوع ایدال دانست زیرا در حالت سبک بودن  شاسی فنر نرم است  و  در حالت سنگین بودن مانند

 فنر سخت عمل می کند  برای  اندازگیری فشار  موثر  باد  فنرها  از رگلاتور  تنظیم فشار استفاده

 می کنند رگلاتور  روی شاسی بسته شده  اهرم ان به محور  خودرو وصل می شود با افزایش  بار

خودرو شاسی به طرف محور چرخ نزدیک می شود در این  حالت  شیر هوای  فشرده  به کیسه باز

 می شود تا ارتفاع  مجازی  که رگلاتور را  تنظیم  کرده اند  شاسی  را  بالا ببرد  وقتی  شاسی  به 

اندازه ای  لازم  بالا رفت رگلاتور  شیر را می بندد در هنگام خالی شدن باد  خودرو شاسی از محور

چرخ دور می شود  در این اهرم  شیر دیگری را باز کرده  مقداری  از هوای کیسه ی فنر را به خارج

باز می کند

 

 

منبع : تکنولوژی شاسی و بدنه (مهندس محمد محمدی بوساری)

+ نوشته شده در  جمعه بیستم آذر 1388ساعت 22:37  توسط اهم  | 

میکروسکوپ نوری

دید کلی

با توجه به گسترش روز افزون میکروسکوپها در شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنعت هر روزه شاهد پیشرفتهای مختلف در صنعت میکروسکوپها می‌باشیم. این پیشرفتها شامل پیشرفت سیستم روزی طراحی اجزای مکانیکی ، پایداری استحکام و راحتی در استفاده از آنها می‌باشد. میکروسکوپهای نوری معمولی که در تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی بکار می‌روند دو دسته می‌باشند. یک دسته دارای چشمه نوری مجزا از میکروسکوپ می‌باشند و دسته دوم میکروسکوپهایی می‌باشند که دارای چشمه نوری تعبیه شده در میکروسکوپ می‌باشند. میکروسکوپهای معمولی مدرن مورد استفاده از نوع دوم می‌باشد و تقریبا ساخت و استفاده نوع اول منسوخ شده است.



تصویر

اجزای اصلی میکروسکوپ نوری

پایه

یک قطعه شامل یک بخش پایین به صورتهای مختلف و گاهی بصورت نعل اسبی می‌باشد که بر روی میز محل مطالعه قرار می‌گیرد. پایه دارای ستون می‌باشد که اجزا مختلف به آن متصل می‌شود، وزن پایه نسبتا زیاد است و اجزائی که بر روی پایه سوارند عبارتند از: چشمه نور و حرکت دهنده لوله میکروسکوپ.

لوله

میکروسکوپهای مختلف تک چشمی (monocular) و یا دو چشمی (binocular) می‌باشند، وقتی به مدت طولانی می‌خواهیم از میکروسکوپ استفاده کنیم دو چشمی بهتر است، چون مانع خستگی چشم می‌باشد. لوله شامل دو گروه عدسی به نامهای چشمی و شیئی است.

عدسیهای شیئی

در میکروسکوپهای معمولی چهار عدسی شیئی بر روی صفحه چرخان نصب شده که ویژگیهای این عدسیها بصورت زیرا است:


عدسی شیئی آکروماتیک X10 (16 میلیمتری با N.A = 0.3)
عدسی شیئی آکروماتیک X40 (4 میلیمتری با N.A = 0.65)
عدسی فلورئیت X45 (35 میلیمتری)
عدسی آکروماتیک X90 (2 میلیمتری و N.A = 1.2)



دو عدسی اول در حالت خشک و دو عدسی بعدی در حالت ایمرسیون روغنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. وظیفه عدسی شئی تهیه تصویر بزرگ شده از شیئی مورد نظر است عدسیهای شیئی وقتی به صورت خشک بکار می‌روند، دارای N.A زیاد نمی‌باشند و لذا مدت تفکیک آنها است. استفاده از روش ایمرسیون روغنی می‌تواند موجب افزایش N.A و افزایش روزلوشن شود. عدسیهای شیئی معمولا بصورت عدسیهای مرکب می‌باشند. کیفیت در عدسیهای شیئی وابسته به شدت روشنایی تصویر می‌توان تفکیک می‌باشد.

عدسیهای چشمی

وظایفی که چشمی بر عهده دارند عبارتند از: بزرگ سازی تصویر معکوس حاصله از عدسی شیئی ، تشکیل تصویر مجازی از تصویر حاصله بوسیله عدسی شیئی ، اندازه گیری و سنجش اجزا واقع در تصویر. چشمیها دارای انواع مختلفی می‌باشند که دو نوع معروف و معمول آنها عبارتند از چشمی هویگنس (Huygenian) و چشمی رامزدن (Ramsden). چشمی هویگنس متشکل از دو عدسی سطح محدب می‌باشد که یک طرف هر کدام مسطح و یکطرف محدب می‌باشد.

در نوع هویگنس سطح محدب هر دو عدسی بطرف پایین می‌باشد و بین این دو عدسی دیافراگم قرار گرفته ، دیافراگم در محل کانون عدسی بالای عدسی چشمی واقع است. عدسی پایین پرتوهای رسیده از عدسی شی را جمع آوری نموده و در محل دیافراگم یا در نزدیکی آن متمرکز می‌نماید. عدسی چشمی این تصویر را بزرگ نموده و البته بصورت یک تصویر مجازی بزرگ شده به چشم فرد مشاهده‌گر منتقل می‌کند.

کار دیافراگم کاهش خیره کننده‌گی نور رسیده به چشم بیننده است.چشمیهای هویگنس به چشمیهای منفی معروفند و دارای بزرگنمایی 10 و 5 می‌باشند. چشمی هویگنس دارای قیمت نسبتا ارزان و کارایی مناسب می‌باشد، اشکال عمده آن محدود بودن میدان دید و عدم تامین راحتی کافی برای چشم است. چشمیهای رامزدن به چشمیهای مثبت معروفند، این چشمیها با دقت خوبی انحرافات عدسیهای آپکروماتیک را تصحیح می‌نمایند.

سیستم روشنایی

میکروسکوپها دارای محدودیتهای متعددی می‌باشند و لیکن در عمل اغلب روشنایی میکروسکوپ موجب محدودیت اصلی می‌شود. بنابراین تلاشهای زیادی در تهیه روشنایی و روش تهیه روشنایی مناسب برای میکروسکوپها گردیده است. پس تهیه نور مناسب می‌تواند نقش اساسی در وضوح تصویر داشته باشد. روشنی محیط نمی‌تواند برای تهیه تصویر مناسب و کافی باشد، لذا در تهیه روشنایی حتما باید از لامپها و چشمه‌های مصنوعی نوری استفاده می‌شود. لامپهای مورد استفاده در میکروسکوپها عبارتند از:


  • لامپ هالوژن: این لامپ نور سفید ایجاد می‌کند و متشکل از یک رشته تنگستن در گاز هالوژن می‌باشد. حاصلضرب شدت نور حاصله در طول عمر این لامپ تقریبا ثابت است. از لحاظ قیمت در مقایسه با لامپ جیوه و گزنون ارزانتر می‌باشد و برای کارهای فتومیکروگرافی مفید است.

  • لامپ تنگستن: این لامپها در میکروسکوپهای ارزان قیمت و آموزشی بکار می‌روند.

  • لامپ گزنون: این نوع لامپ یک لامپ تخلیه الکتریکی است. این لامپها دارای پایداری بیشتری نسبت به لامپهای جیوه‌ای می‌باشند.

  • لامپ جیوه‌ای: این لامپ همانند لامپ گزنون از طریق تخلیه الکتریکی ایجاد نور می‌نماید. لامپ جیوه‌ای حاوی مقدار کمی جیوه است که در اثر یونیزه شدن هوای داخل لامپ ، یونهای تولید شده موجب تبخیر و یونیزه شدن جیوه‌ها می‌شوند.

کندانسور

وظیفه کندانسور متمرکز سازی نور بر روی نمونه می‌باشد. کندانسور در زیر Stage که محل قرار‌‌‌گیری نمونه است واقع می‌شود.


  • کندانسور آبه: این نوع کندانسور عموما در میکروسکوپهای معمولی بکار می‌روند. در این نوع کندانسورها دو عدسی بکار رفته است و دارای قیمت ارزان می‌باشند. این کندانسورها با عدسیهای شیئی و آکرومات CF با بزرگنمایی 4x تا 100x برای مشاهدات عمومی و کاربردهای تشخص مفید می‌باشند.

  • کندانسور با عدسی متحرک: این کندانسور برای فتومیکروگرافی همراه با عدسی‌های شیئی و پلن آکرومات از نوع CF مفید می‌باشند.

  • کندانسور آکرومات: این گروه کندانسور در مشاهدات و فتومیکروگرافی مورد استفاده قرار می‌گیرد این نوع کندانسور با عدسیهای شیئی 4x تا 100x می‌تواند بکار رود.

  • کندانسور آکرومات - آپلانت: این نوع کندانسور را پایه همراه با عدسی های شیئی آپوکرومات بکار برد این کندانسور ها برای فتومیکروگرافی جهت تصویرگیری از اجزا بسیار ریز بسیار مفید می باشد.

  • کندانسور جهت عدسیهای شیئی با توان کم ، که این نوع کندانسور معمولا در بزرگنماییهای بسیار پایین مثل عدسی شیئی با بزرگنمایی 4x تا 460x مفید هستند.

چگونگی تشکیل و مشاهده تصویر

نور به صورت موج سینوسی پیوسته انتشار نمی‌یابد و لیکن می‌توان تصور کرد که یک فوتون همچون یک بار ولی با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. و چون این ذرات بطور پی‌در‌پی در حال تعقیب یکدیگرند، لذا در عمل راهی جز نمایش آنها به صورت یک موج پیوسته نیست. فوتونهای نوری می‌توانند دارای طول موجهای متفاوتی باشند، رنگ نور بوسیله طول موج آن تعیین می‌شود. مخلوط نورهای مختلف موجب تحریک شبکیه چشم می‌شود که انسان احساس رنگ سفید می‌نماید.

اکثرا اشیایی که توسط میکروسکوپ مشاهده می‌شوند نسبت به نور شفاف می‌باشند و اجزای آنها تنها وقتی قابل مشاهده می‌باشند که این اجزا نسبت به زمینه دارای کنتراست (کنتراست در شدت و یا رنگ) باشند. وقتی که نور سفید به یک جسم قرمز بتابد، تمامی طول موجهای موجود در نور سفید بجز نور قرمز در آن جذب می‌شود. بنابراین یک جسم با ناحیه قرمز را در یک زمینه سفید بخاطر آنکه دارای کنتراست رنگی می‌باشد می‌توان دید.

عدسی شیئی در میکروسکوپ که یک عدسی همگرا با فاصله کانونی کوچک است، تصویر حقیقی و وارونه و بزرگتر از شیئ را تشکیل می‌دهد. برای این منظور شیئ باید بین کانون عدسی شیئی و قرار گیرد، توان عدسی شیئی بزرگتر از توان عدسی چشمی است و تصویر اول را بزرگتر می‌کند (عدسی چشمی مثل ذره بین عمل می‌کند) و تصویر حاصل از عدسی شیئی باید در فاصله کانونی عدسی چشمی باشد. از این شیئ ، تصویر مجازی نهایی تشکیل می‌شود که بزرگتر است.
+ نوشته شده در  جمعه چهارم اردیبهشت 1388ساعت 19:18  توسط اهم  | 

میکروسکوپ الکترونی

میکروسکوپ الکترونی (Electron Microscopy)


یکی از تجهیزات بزرگ علمی میکروسکوپ الکترونی است که براساس قوانین اپتیکی کار می‌کند. دراین دستگاه ، الکترون پر انرژی از یک منبع الکترون خارج شده و تحت شتاب می‌گیرد. لذا نور حاصل در مسیر خود از روزنه‌های تعبیه شده در یک فلز و یا از لنزهای مغناطیسی عبور می‌کند.




ریشه لغوی

میکروسکوپ به معنی کپی یا ثبت کوچکتر ذره است و ریشه در زبان لاتین دارد و از آن برای بررسی ذرات اتمی و زیر اتمی استفاده می‌شود.

تاریخچه

میکروسکوپ الکترونی نوعی میکروسکوپ مرکب است. اولین میکروسکوپ مرکب ، احتمالا در سالهای 1600 میلادی توسط دو نفر هلندی به نام هانس و زاکاریاس جنس ساخته شد. درسال 1873 ارنست آبه ثابت کرد که برای تشخیص دقیق دو ذره نزدیک به هم ، طول موج نور نباید بیشتر از دو برابر فاصله دو ذره از یکدیگر باشد. بالاخره درسال 1939 اولین میکروسکوپ الکترونی ساخته شد.



تصویر




سیر تحولی و رشد

میکروسکوپهای اولیه که میکروسکوپ ساده نام داشت، شامل فقط یک عدسی بودند اما میکروسکوپ الکترونی ، که میکروسکوپ مرکب است از ترکیب حداقل دو عدسی بوجود آمده است. در طول قرن هیجدهم میکروسکوپ در زمره وسایل تفریحی به شمار می‌آمد. با پژوهشهای بیشتر پیشرفتهای قابل توجهی در شیوه ساختن عدسی شئی حاصل شد. بطوری که عدسیهای دیگر یصورت ذره‌ بینهای معمولی نبودند بلکه خطاهای موجود در آنها که به کنجهایی معروف هستند، دفع شده‌اند و آنها می‌توانستند جرئیات یک شی را دقیقا نشان دهند. پس از آن در طی پنجاه سال ، پژوهشگران بسیاری تلاش کردند تا بر کیفیت و مرغوبیت این وسیله بیافزایند. بالاخره ارنست آبه توانست مبنای علمی میزان بزرگنمایی میکروسکوپ را تعریف کند.

بدین ترتیب میزان بزرگنمایی مفید آن بین 50 تا 2000 برابر مشخص شد. البته می‌توان میکروسکوپ‌هایی با بزرگنمایی بیش از 2000 برابر ساخت. مثلا قدرت
عدسی چشمی را بیشتر کرد. اما قدرت تفکیک نور ثابت است و درنتیجه حتی بزرگنمایی بیشتر می‌تواند دو نقطه از یک شی را بهتر تفکیک کند. هر چه بزرگنمایی شی افزایش یابد به میزان پیچیدگی آن افزوده می‌شود. بزرگنمایی شی در میکروسکوپهای تحقیقاتی جدید معمولا 3X ، 6X ، 10X ، 12X ، 40X و 100X است. در نتیجه بزرگنمایی در این میکروسکوپ بین 18 تا 1500 برابر است. چون بزرگنمایی میکروسکوپ نوری از محدوده معینی تجاوز نمی‌کند برای بررسی بسیاری از پدیده‌هایی که احتیاج به بزرگنمایی خیلی بیشتر دارند مفید است. تحقیقات بسیاری صورت گرفت تا وسیله دقیق تری با بزرگنمایی بیشتر ساخته شود. نتیجه این پژوهشها منجر به ساختن میکروسکوپ الکترونی شد.



تصویر




مکانیزم

میکروسکوپ مرکب از یک لوله تشکیل شده که در دو انتهای آن دو عدسی شئی نزدیک به شی مورد مطالعه و عدسی چشمی قرار دارد. تصویری که توسط عدسی شئی بوجود می‌آید، بوسیله عدسی چشمی بزرگتر می‌شود. به این جهت بزرگنمایی آن بیش از قدرت یک عدسی است. در میکروسکوپهای پیشرفته ، دستگاه نوری پیچیده تر است. بدین ترتیب که در آنها علاوه بر لامپ ، یک کندانسور (مجموعه عدسیهای متمرکز کننده نور) و یک دیافراگم که شدت نور را کنترل می‌کند، قرار داده شده است. لامپی که در این نوع میکروسکوپها مورد استفاده قرار می‌گیرد، با ولتاژ کم کار می‌کند. لامپهای فراوانی برای این منظور وجود دارند که هرکدام نوری با شدت و طول موج مورد نظر تامین می‌کنند. بنابراین برای تفکیک دو نقطه نزدیکتر از 2500 آنگستروم باید از میکروسکوپ الکترونی استفاده کرد.

زیرا طول موج الکترون از طول موج نور کمتر است. اولین میکروسکوپ الکترونی که ساخته شد، درست مانند میکروسکوپ نوری که شعاع نور را از داخل نمونه مورد مطالعه عبور می‌دهد، شعاع الکترون را از داخل مقطع بسیار نازکی عبور می‌دهد. چون تراکم مواد در تمام قسمتهای نمونه مورد مطالعه یکسان نیست، میزان الکترونی که از قسمتهای مختلف عبور می‌کند متفاوت است. درنتیجه تصویری از قسمتهای تاریک و روشن آن بدست می‌آید. میکروسکوپ الکترونی دارای یک قسمت لوله‌ای شکل است که الکترون می‌تواند آزادانه از آن عبور کند. در قسمت بالای لوله یک قطب منفی الکتریکی به شکل رشته سیم نازک وجود دارد که جنس آن از
تنگستن است. این قسمت آنقدر حرارت داده می‌شود تا بتواند از خود الکترون آزاد کند.

این عمل با ایجاد
اختلاف پتانسیل از 20000 تا 100000 ولت بین کاتد و آند صورت می‌گیرد. در نتیجه یک شعاع الکترونی بسوی پایین قسمت لوله‌ای شکل شتاب داده می‌شود. به این سیستم تفنگ الکترونی می‌گویند. در طول لوله عدسیهایی همگرا اندازه و روشنایی شعاع الکترونی را قبل از برخورد با نمونه مورد مطالعه کنترل می‌کنند. مقطع مورد بررسی روی یک صفحه مشبک دایره شکلی قرار داده می‌شود. شعاع الکترونی پس از عبور از مقطع و قبل از این که به حد بزرگنمایی نهایی برسد، از میان عدسیهایی شئی عبور کرده و تنظیم می‌شود. سپس توسط عدسیهایی بر روی صفحه زیر میکروسکوپ منعکس می‌شود. چگالی بزرگنمایی بیشتر میکروسکوپها از 50 تا 800000 برابر است. صفحه زیر میکروسکوپ از مواد فسفردار (فسفید روی) پوشانیده شده که در مقابل پرتو الکترون از خود نور تولید می‌کند. در زیر این صفحه یک دوربین عکاسی قرار دارد که از تصویر روی صحنه عکس می‌گیرد.



تصویر




اطلاعاتی که میکروسکوپ الکترونی ارائه می‌دهد.

  • توپوگرافی شی (نقشه برداری): در این کار با آشکار کردن مشخصات سطح و بافت داخلی شی ، می‌توان به خواصی مانند سفتی و میزان ارتجاعی بودن آن پی برد.

  • مورفولوژی (زیست شناسی): به دلیل اینکه در این رویت شکل و سایر ذرات مشخص است، می‌توان به نیروی استحکام پی برد.

  • ترکیب: این میکروسکوپ می‌تواند عناصر سازنده شی را مشخص نماید. بنابراین می‌توان به خواصی مانند نقطه ذوب ، اکتیویته شی دست یافت.

  • بلور شناسی: میکروسکوپ الکترونی چگونگی چیده شدن اتم را در مجاورت یکدیگر نشان می‌دهد. به این ترتیب می‌توان آنها را از نظر رسانایی و خواص الکتریکی بررسی نمود.
+ نوشته شده در  جمعه چهارم اردیبهشت 1388ساعت 19:16  توسط اهم  | 

Wind Power

 

Wind Power

استفاده از انرژي باد در فضاهاي باز حتي در قلب درياها

تبدیل انرژی بــاد به انرژي بــرق توسط توربین هاي بادی

صرفه جويي در مصرف سوختهاي فسيلي و جايگزيني

مصرف كننده هاي برقي و عدم افزايش قيمت برق بدليل خشكسالي

و كم آبي و در نهايت فرار از آلودگي هاي زيست محيطي


در عصر حاضر لزوم استفاده از انرژی های نو بدليل افزایش مداوم جمعیت، کشورهای جهان را بیش از پیش با مشکل کمبود انرژی روبه رو ساخته و حیات بشر را تهدید می کند. شاید با کوشش مداوم دانشمندان، پرتو امیدی بر چهره حیات بر روی کره خاکی بتابد و بیم متلاشی شدن تمدن بشر در اثر کمبود انرژی و کثرت آلودگی محیط، از بین برود.

یکی از مهمترین عوامل آلوده کننده محیط زیست در جهان و به خصوص در کشور ما ايران، مصرف انرژی فسیلی در فضاهای مسکونی، برای تهیه آب گرم مصرفی و تامین گرمای فضای خانه است، که با هجوم روز افزون انسانها از روستاها به شهرها به تعداد مصرف کنندگان سوخت های فسیلی، که در واقع پایه های صنعت نوین جهان و از جمله ایران را شامل می شوند افزوده می شود پس با اجرای اصول پایداری محیطی می توان با این مشکل مبارزه کرد.

پایداری محیطی به معنی حفظ سرمایه های طبیعی است که ایجاب می کند ما انسانها در مصرف مواد تجدید شونده و در مصرف آب و منابع انرژی حد و اندازه را رعایت کنیم و بیشتر از آنچه سیستم های طبیعی می توانند فراهم کنند، مصرف نکنیم. مشکلات زیست محیطی ناشی از کاربرد سوخت های فسیلی و افزایش روز افزون تقاضای انرژی، رویکرد به انرژی های تجدید پذیر، توسعه و کاربرد این منابع را در دنیا هر روز ضروری تر می سازد. برنامه های تولید انرژی کشورهای توسعه یافته و در حال پیشرفت دنیا، به میزان قابل توجهی بر روی انرژی های نو متمرکز شده است. یکی از این انرژی هاي نو را می توان انرژی تجدیدپذیر باد نام برد. استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مورد استفاده، در بسیاری از کشورهای جهان رو به افزایش است.

استفاده از تکنولوژی توربین های بادی به دلیل عدم آلودگی محیط زیست و همچنین قیمت پایین توربین های برق بادی در مقایسه با سایر انرژی های نو یک انتخاب مناسب در مقایسه با دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر است. از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضای انرژی برق، کمتر بودن نسبی قیمت انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، عدم نیاز به آب، عدم نیاز به فضای زیاد، و نکته مهم عدم آلودگی محیط زیست است. با توجه به روند روز افزون استفاده از انرژی های نو و پیشرفت سیستم ها با توسعه تکنولوژی، جهت ایجاد تنوع در منابع تامین انرژی و کاهش مصرف سوختهای فسیلی و از آنجا که انرژی های نو در کاهش آلودگی های محیط زیست نقش مهمی دارند، باید حرکتی در تولید این گونه انرژی ها صورت گیرد تا در صورت بروز بحران انرژی در جهان، جهت تامین بخشی از انرژی مورد استفاده قرار گیرند.

در اينجا تصاويري از نمونه هايي از توربينهاي بادي (Wind Power) را ملاحظه مي كنيد كه در فضاي درياها كه مسلما بادخيز هم هست جهت توليد و ذخيره ي انرژي برق نصب شده است. چيزي كه قابل توجه و مهم است علي رغم بزرگي و عظمت اين وسيله كه البته شرايط محيطي و چگونگي انتقال آن به قلب درياها از ويژگي هايي است كه اولويت بخشيدن به تامین بخشی از انرژي هاي مصرفي در كشورهاي غربي و اروپايي كه عدم نياز به سوخت هاي فسيلي و مسلما كاهش قيمت نفت در سطح جهاني را در بر خواهد داشت موجب گرديده است.
 

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org
 لطفا تا باز شدن كامل عكسها شكيبا باشيد
در صورتی که هر یک از عکس ها باز نشد بر روی آن راست کلیک کرده و گزینه
Show Picture را انتخاب كنيد

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org

گروه اينترنتي پرشين استار | www.Persian-Star.org


+ نوشته شده در  شنبه هفتم دی 1387ساعت 20:8  توسط اهم  | 

micro

Peering into the micro world

A team of University of Michigan researchers has recently created a set of electron microscope images of carbon nanotube structures depicting images of U.S. President-elect Barack Obama. John Hart, leader of the research team says it wasn't a political statement, but an attempt to draw attention to what is possible these days with nanotechnology, and imaging at the very small scale. I'll take him up on this invitation and share with you some other images of very tiny things in our world. For visualizing the scale, most measurements below are in microns -


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  پنجشنبه سی ام آبان 1387ساعت 23:33  توسط اهم  | 

The Sun

 

The Sun

 

 

برید به ادامه مطلب


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  جمعه هفدهم آبان 1387ساعت 19:46  توسط اهم  |