السكويدات ( لمحة )....

[تمام دخان]

الناقلية الفائقة
والطابع الكمومي لتدفق حقل التحريض المغنطيسي
السكويدات

...........

منذ اكتشاف الناقلية الفائقة في عام 1911م ومفعول جوزفسون , في بعض

المعادن , شهد العالم ظهور عدد كبير من تطبيقاتها بدءا من قياسات الحقول المغنطيسية

و التواترات الكهربائية و انتهاءا بالحواسب السريعة جدا .

ومن هذه التطبيقات : المغانط الفائقة المستخدمة في توليد الحقول المغنطيسية الشديدة

في تصوير التجاوب المغنطيسي النووي وهو أحدث طرائق التشخيص الطبية . وان هذه المغانط تتكون

من ملفات من دون نوى حديدية , ومن تطبيقات الناقلية الفائقةأيضا السكويدات SQUIDS (المشتقة من

الحروف الأولى للعبارة Superconducting Quantum Interference Device )

التي تعني جهاز التداخل الكمومي الفائق الناقلية ,

وهي أدوات لقياس الحقول المغناطيسية الضعيفة جدا والتي فتح ابتكارها آفاقا جديدة في علم القياس

و في الطب , حيث أمكن زيادة دقة وحدة قياس الكمون (فولط) , كما أمكن قياس الحقول المغنطيسية الضعيفة

التي ترافق ضربات القلب أو فاعليات الدماغ الكهربائية , والتي لايتحسس بها أي مقياس آخر للمغنطيسية.

وان هذه الحقول المغنطيسية أضعف من الحقل المغنطيسي الأرضي بمليون مرة على الأقل وقد كان يصعب

قياسها من دون السكويدات ولو أن كلا من بول وماكفي قد كشفا عن وجود حقول مغنطيسية للقلب في عام

1963 م أي قبل ميلاد السكويدات . وقد دعت نتائجالدراسات التي جرت باستخدام السكويدات الى

استكشاف تطبيقاتها البيولوجية , ولو أن تلك الدراسات لم تكن قد وصلت الى حد يمكن من تقدير أهمية

السكويدات في التشخيص الروتيني .

هذا وإن السكويدات تستعمل على نطاق واسع في العديد من مخابر البحث , وقد سمحت بتجديد طرائق

قياس التيارات التواترات الكهربائية و التدفقات المغنطيسية , ولفهم عملها و التمكن من تطبيقاتها لابد من

الرجوع الى نظريات الناقلية الفائقة.


أتمنى أن تستفيدوا منه :eh_s (17):eh_s (17):eh_s (17)

وسأحاول أن أكمل ......:15::7::15:
....
:eh_s (8):

[اياات]

هل يمكن مساعدتي باعطائي مواقع تشرح الموضوع مفصلا بالانجليزية او اي موضوع فيزياء طبية ملفت للانتباه؟؟؟؟؟؟؟؟

[اياات]

هل يمكن مساعدتي باعطائي موضوع فيزياء طبية ملفت للانتباه؟؟؟؟؟؟؟؟و يستحق ان لقدم ندوتي حوله؟؟هل علاج سرطان العين موضوع مهم؟؟؟

[تمام دخان]

أهلا آياات

يمكنك الاطلاع على موقع الفيزياء التعليمي تحت عنوان محاضرات في الفيزياء المهن الطبية

والتي تتحدث عن الأساسيات لفيزياء الطبية .
واليك الرابط: http://hazemsakeek.com/Physics_Lectures/medicalphysics/medical_lectures/medical_lectures.htm

أما بالنسبة لموضوع السكويدات يمكنك البحث عنها في جوجل باسمها الكامل او بالمختصر العلمي لها وهو الاكثر

شهرة بالانجليزية SQUID
و هي اختصار لـ
Superconductor Quantum Interference Device
شكرا لمرورك ......

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

مرحبا بك محب الفيزياء

واحسنت بارك الله فيك على هذا الموضوع الهام جدا والذي له تطبيقات عملية رائعة


وبانتظار التكملة ان شاء الله

[تمام دخان]

الطابع الكمومي للتدفق المغناطيسي:

إن مبدأ السكويد يعتمد على ظواهر أخرى ترتبط بالناقلية الفائقة ,. كتكمية التدفق المغناطيسي
ومفعول جوزفسون. فإذا ما بردت حلقة معدنية الى درجة الناقلية الفائقة بوجود حقل مغناطيسي
ثم أوقف هذا الحقل فإنه يلاحظ أن التدفق المغناطيسي ( جداء الحقل داخل الحلقة بالسطح ) يظل محجوزا فيها
فالتدفق في الواقع يحافظ على قيمته بفعل تيار الناقلية الفائقة الذي يتولد في الحلقة _ تبعا لقانون لينز _
لمعاكسة تغيرات التدفق و يقبع فيها بشكل دائم.
إن التدفق المغناطيسي , على غرار الطاقة الطاقة الضوئية أو العزوم الحركية للجسيمات الذرية,
هو ظاهرة كمومية : أي أنه لا يتغير باستمرار ولكن وفق قفزات صغيرة جدا. و بتعبير أدق: إن التدفق الكلي عبر حلقة فائقة الناقلية هو مضاعف صحيح لقدر عنصري يطلق عليه اسم ( كم التدفق المغناطيسي ) , وهذا القدر يساوي ناتج قسمة ثابت بلانك على ضعفي شحنة الالكترون ( نظرا لتزاوج الالكترونات) أي:
h/2e=2.05 x 10^-15 Weber
ولفهم ما تمثله هذه القيمة نتخيل حلقة قطرها يماثل قطرة الشعرة , فإذا وضعت هذه الحلقة في الحقل المغناطيسي الأرضي فإنه يعبرها تدفق يقدر بنحو بضعة كمات.
ولحسن الحظ ليس من الضروري استخدام حلقات بهذا الصغر للحصول على السكويدات و قد دلت التجربة على أن سطحا أكبر بكثير يسمح بكشف حقول أضعف بكثير من الحقل الأرضي.


سوف نكمل ان شاء االله مع مفعول جوزفسون..

:eh_s (19):eh_s (19):eh_s (19)

[تمام دخان]

أهلا دكتور حازم

بالفعل موضوع هام و كنت انوي كتابته منذ زمن الا أن الوقت لم يسعفني

و سأحاول أن أكمله بإذن الله ....

وهذه تتمة بسيطة على الرابط :
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=9943

[تمام دخان]

مفعول جوزفسون:

لقد نال جوزفسون عندما كان يتابع دراساته العليا في كامبردج جائزة نوبل في عام 1972م لتنبؤه بالمفعول الذي يحدث لدى تقريب ناقلين فائقين أحدهما من الآخر , وهو مفعول يمكن الحصول عليه مثلا بفصل الناقلين الفائقين أحدهما عن الآخر بوصلة عازلة رقيقة من الأكسيد عموما ثخانتها بضعة نانو مترات.
فأزواج الإلكترونات التي يجب أن تتوقف عند الحاجز تبعا للفيزياء التقليدية , يمكن أن تعبره بالمفعول النفقي.
و إن هذه الوصلة( العازل ) تتميز بخصائص تختلف عنها في حالة الناقلين الفائقين اللذين تصل بينهما , فتيارها وحقلها المغناطيسي الحرجان بخاصة أضعف منهما في الناقلين الفائقين, وفي حالة قيم للتيار أضعف من التيار الحرج فإنها لا تسلك سلوك عازل أو ناقل عادي ولكن سلوك ناقل فائق تماما , فيختفي التوتر بين طرفيها, وعندما يسري فيها تيار أعلى من تيارها الحرج فإنها تصبح مقاومة ويظهر توتر بين طرفيها .
إن هذه الظواهر يمكن تفسيرها ضمن نطاق الوصف الموجي الذي أوردناه لأزواج الالكترونات التي تحكم بسلوكها تابع موجي وحيد: فإذا ما كان العازل الذي يفصل بين الناقلين الفائقين رقيقا إلى حد كاف , فإن الموجتين اللتين ترافقان سياقي الالكترونات المتزاوجة إلى جانبي الوصلة يمكن أن تتداخلا , و تداخلهما يؤثر على تصريف الالكترونات بين الناقلين الفائقين . و في الحالة التي يكون فيها لكل من الموجتين في كلا الناقلين التواتر نفسه, مع وجود فارق في الطور بينهما فإنه يحدث مفعول جوزفسون المستمر و يعبر الوصلة تيار ضعيف من الالكترونات الفائقة تتعلق شدته بفارق الطور بين الموجتين I = Ig sinδ و يبلغ قيمة عظمى عندما يكون فارق الطور 90 وتصبح الوصلة عندها مقاومة. و إن السرعة التي يجري الانتقال وفقها من الحالة الفائقة الناقلية إلى المقاومة, تستغل في بناء الحواسب الفائقة السرعة حاليا .
لدى تتبع تيار الناقلية الفائقة عبر وصلة جوزفسون بدلالة التدفق المغنطيسي المطبق, يلاحظ أن هذا التيار ينعدم بشكل دوري و هذا ما يذكرنا بظاهرة انعراج الضوء من خلال شق . وإن قيم التدفق التي تعدم التيار هي مضاعفات صحيحة لكم التدفق.
و بشكل تصويري : يمكن القول إن وصلة جوزفسون في حلقة فائقة الناقلية تسلك سلوك الراعي الذي يفتح بوابة حقله ويغلقها بحيث يدخل منها خروف واحد كل مرة , وهذا الخروف يقابل كم التدفق المغنطيسي.
إن الحلقة التي وصفناها أعلاه ليست إلا سكويدا ( أي مقياسا للتداخل الكمومي فائق الناقلية ) .
ولفهم آلية عملها , يفضل المختصون تمثيلا ميكانيكيا يعتمد على النواس أو الكترونيا أكثر تعقيدا و كلاهما يسمح بإيضاح خصائص مفعول جوزفسون المستمر .

ثمة مفعول جوزفسون آخر يطلق عليه اسم مفعول جوزفسون المتناوب.

ويحدث عندما يعبر الوصلة تيار أعلى من تيارها الحرج , وان التيار في هذه الحالة ما يزال فائقا, لكنه لم يعد مستمرا بل مهتزا , سيتناسب تواتره مع التوتر بين طرفي الوصلة و معامل التناسب يساوي 484 MHz/µV وبذلك تواتر التيار من مرتبة جيغا هرتز في حالة تواترات من مرتبة بضعة مكرو فولتات , ومن ثم فإنه يقع في مجال فرط التواترات hyper frequency , وعليه يمكن استخدام وصلات جوزفسون ككواشف للأمواج الكهرطيسية , وهذا يفسر بحقيقة أنه يمكن لأزواج الالكترونات أن تأخذ من الحقل الكهرطيسي قدر الطاقة التي يلزمها لعبور الوصلة دون أن تنفصل فيعبر الوصلة حينئذ تيار الناقلية الفائقة في الحالة التي يتناسب فيها التوتر بين طرفي الوصلة مع مضاعفات تواتر الحقل المطبق ومع كم التدفق .
ثمة تطبيقات أخرى لمفعول جوزفسون بالإضافة إلى قياس الحقل المغنطيسي , تتجلى في قياس كم التدفق ( الذي يستخدم في معايرة الفولتاج ) وفي توليد المتوافقات harmoniques وفي مضاعفة التوترات .

سنتكلم في المرة القادمة على أنواع السكويدات ...

:12::12::12:
...

[تمام دخان]

أنواع السكويدات:

أشرنا في الفقرة السابقة الى وجود نوعين مختلفين لمفعول جوزفسون وهما:
المفعول المستمر و المفعول المتناوب. ينجم عن هذين المفعولين نوعان من السكويدات: المستمرة والمتناوبة.
إن السكويد يتكون إجمالا من حلقة فائقة الناقلية تضم وصلة جوزفسون واحدة أو وصلتين ( تدعيان /حاجزان/ أو /نقطتا الضعف/ أو /جسران مكرويان/ ) يمكن تحقيقها بطرائق متعددة. وإن تيار التحريض في الحالات كافة , يعطي قياسا للتدفق الذي يعبرها وبالتالي للحقل المغنطيسي الذي يرغب بقياسه .
أما الحلقة الفائقة الناقلية في السكويد المستمر فتضم وصلتان تصبحان مقاومتين لدى تطبيق حقل مغناطيسي فيظهر فرق في الكمون بين طرفي الحلقة تسمح قيمته بتقدير التدفق المغنطيسي بسهولة.
أما السكويدات المتناوبة فلا تضم الا وصلة واحدة , ولهذا فإن تحقيقها أسهل , ولما كان الكشف عن انتقال وصلة واحدة إلى الحالة المقاومة أكثر صعوبة فإن حلقة السكويد تقرن تحريضا مع دارة خارجية مهتزة تحرض فيها تيارا متناوبا, تقع تواتراته بين عشرة ميغا هرتز ( أمواج راديوية قصيرة) و حتى فرط التواترات . وهكذا فإن تغيرات التيار في الحلقة و المتحرض بفعل الحقل المغنطيسي الذي يطلب قياسه تترجم بتغيرات في مستوى اهتزاز الدارة الخارجية التي يعرف قياسها.
يمكن حاليا باستخدام السكويدات المتناوبة الكشف عن تغيرات التدفق المغنطيسي التي تقل كثيرا عن الكم.

أتمنى أن ينال اعجابكم ...
سنتكلم عن المواد فائقة الناقلية العالية الحرارة..
ان شاء الله..:17::17::17:
.