*مقاله بررسی ایجاد پرتوهای یونی سرد برای نانو‌تکنولوژی*

عنصر اساسی در توانایی ما برای مشاهده، ساخت، و در بعضی موارد به‌کاراندازی دستگاههای بسیار کوچک فراهم بودن پرتوهای ذره‌ای بسیار متمرکز، مشخصا" از فوتون‌ها، الکترون‌ها و یون‌ها می‌باشد.

قانون عمومی حاکم بر اثر ذرات برخوردی، بیان می‌دارد که چنانچه تمایل به تمرکز یک پرتو از ذرات به یک نقطه با اندازه مشخص داشته باشیم، طول موج وابسته به ذرات برخوردی باید کوچک‌تر از اندازه قطر نقطه مورد نظر باشد. روابط حاکم بر انرژی و بالطبع طول موج این ذرات بیان کننده آن است که اتم‌ها و بالطبع یون‌ها مناسب ترین کاندیداها برای این آزمایشات می‌باشند (جدول 1).

جدول 1: طول موج ذرات (mm) در انرژی‌های مختلف Eo(eV)

با نگاهی به جدول 1 مشاهده می‌کنیم که فوتون‌های در ناحیه مریی (eV5/3 – 6/1) برای تمایز تا یک مایکرون و تشخیص اندازه‌های تا چند مایکرون مفید هستند. استفاده از فوتون‌های انرژی بالاتر یعنی در ناحیه UV تا محدود اشعه ایکس (eV1000 – 5) قدرت تمایز پذیری بیشتری را حاصل می‌نماید. اما با افزایش بیشتر انرژی (بزرگ‌تر از (eV) 1000) به علت افزایش اثر پخش شدگی (scattering) فوتون‌ها کاربرد خود را در محدوده طول موج‌های کوتاه به سرعت از دست می‌دهند.

در مورد الکترون‌ها که معمولا" در محدوده انرژی‌های (eV) 105 - 102 به کار می‌روند، محدودیت طول موج در اندازه‌های اتمی، که چند آنگستروم (m10-10) می‌باشد، وجود نداشته اما دوباره محدودیت ناشی اثر بخش شدگی ظاهر میگردد، که توجه به استفاده از الکترون‌ها را کاهش می‌دهد. در خصوص به کارگیری یون‌ها، با توجه به جدول 1 حتی یون‌های با انرژی خیلی کم طول موجی بسیار کوتاهی دارا میباشند، و به علت آنکه دارای اندازه‌ای قابل مقایسه با اندازه‌های آرایه‌های اتمی می‌باشند، حوزه عمل آنها بسیار محدود بوده و دارای پخش شدگی بسیار ناچیز می‌باشند.

فیزیک هسته ای


مقدمه
انرژی هسته ای به طور کلی برای سلامت انسان ایمن و غیر زیان آور تشخیص داده شده است. اما وقتی اشکالی در تاسیسات هسته ای رخ دهد، می تواند موجب گسترش انتشار پرتوهای رادیواکتیو و به مخاطره افتادن سلامت انسانها شود و حتی یک نیروگاه هسته ای متوسط را به نامی مشهور و به یادماندنی مثل “چرنوبیل” تبدیل کند.
با این حال، انفجار در نیروگاه هسته ای چرنوبیل روسیه تفاوت های زیادی با حوادث اخیر نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن دارد که در اثر زمین لرزه دچار مشکل شده است. تمام کارشناسان معتقدند که این دو حادثه به هیچ وجه دارای وضعیت مشابه نیستند.
انفجارهای هیدروژنی روزهای اخیر که در راکتورهای نیروگاه فوکوشیمای شماره یک رخ داد، باعث مجروح شدن ۱۱ نفر شد و صدمات زیادی به این راکتورها وارد کرد و این مسئله نگرانی از احتمال ذوب شدن این راکتورها و انتشار پرتوهای رادیواکتیو خطرناک را افزایش داده است.
نتیجه آزمایش کنترل پرتوهای رادیواکتیو در بیش از ۱۶۰ نفر که در نواحی اطراف نیروگاه فوکوشیما بودند، مثبت اعلام شد و ۱۷ نفر از خدمه یک بالگرد آمریکایی که در حال امدادرسانی در آن نواحی بودند نیز با سطح پائینی از پرتوهای رادیواکتیو آلوده شده اند، اما پس از شستشوی بدنشان با آب و صابون دیگر نشانه ای از آلودگی مشاهده نشده است.
دیوید برنر، رئیس مرکز تحقیقات رادیولوژیکی دانشگاه کلمبیا معتقد است که سطح تشعشات در حال حاضر پایین است، اما پس از ۲۴ تا ۴۸ به سطح بحرانی خواهد رسید.
اکنون که عموم مردم از این که چه اتفاقی در نیروگاه ژاپن رخ خواهد داد، دچار اضطراب شده اند و به همین خاطر بررسی نوع پرتوهایی که هر روز مردم با آن در ارتباط هستند و خطری که پرتوگیری بیش از حد ایجاد خواهد کرد، از اهمیت شایانی برخوردار است.
دکتر جیمز ترال، رئیس دانشکده رادیولوژی آمریکا می گوید: من نگران این هستم که افکار عمومی بر ضد انرژی هسته ای تحریک شود و بار دیگر شاهد رکود این منبع انرژی در جهان باشیم.
وی می افزاید: اگر نگاهی واقع بینانه به انرژی هسته ای داشته باشیم متوجه خواهیم شد که پیامدهای آن برای سلامت انسان بسیار کمتر از هر نوع انرژی تولید شده از منابع فسیلی است.

فیزیک و کاربردهای آن در زیست شناسی

نگاه اجمالی
فیزیک پزشکی به معنی کاربرد فیزیک در حرفه پزشکی است، مانند رادیوگرافی ، سونوگرافی ، بینایی‌سنجی و غیره. چون بیوفیزیک به معنی فیزیک حیات است، فیزیک پزشکی درباره فیزیک حیات بشر بحث می‌کند. مانند گردش خون ، آناتومی گوش ، آناتومی چشم و غیره. از طرفی بکارگیری اصول و قوانین این گروههای علمی در طرح‌ریزی و یا ساختن یک سیستم ، به ترتیب مهندسی پزشکی و بیومهندسی نامیده می‌شود.
تأسیس دوره‌های آموزشی مهندسی پزشکی و بیومهندسی از ضروریات یک جامعه پشرفته است. از طرف دیگر ، آموزش فیزیک و بیوفیزیک پزشکی ، مقدم بر آموزش تکنولوژی و یا مهندسی پزشکی است. به عبارت دیگر ، می‌توان چنین بیان کرد که فیزیک پزشکی ، ابزاری بسیار قوی و قدرتمند است که می‌تواند در اختیار پزشکان و مهندسان پزشکی قرار گیرد.
پزشکان برای تشخیص بیماری ها از انواع وسایل ساده مانند دماسنج و فشارسنج، گوشی طبی (استتوسکوپ) تا دستگاه های بسیار پیچیده مانند میکروسکوپ الکترونی، لیزر و هولوگراف که همه براساس قانون های فیزیک طراحی و ساخته شده استفاده می کنند.
فیزیک علم شناختن قانون های عمومی و کلی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است. کوشش های پیگیر فیزیکدانان در این راه سبب کشف بسیاری از قانون های اساسی، بیان نظریه ها و آشنایی با بعضی پدیده های طبیعی شده است. هرچند این موفقیت ها در برابر حجم ناشناخته ها، اندک است لیکن تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان امید بسیار آفریده که انسان می تواند رازهای هستی را دریابد. انسان در یکی دو قرن اخیر، با بهره گیری از روش علمی و ابزارهای دقیق توانسته است در هر یک از شاخه های علم، به ویژه فیزیک دنیای روشن و شناخته شده خود را وسعت بخشد. در این مدت با دنیای بی نهایت کوچک ها آشنا شده، به درون اتم راه یافته تا انواع نیروهای بنیادی طبیعت را شناخته، الکترون و ویژگی های آن را دریافته و طیف گسترده امواج الکترومغناطیسی را کشف کرده است.
فیزیک که تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مکانیک، گرما، صوت، نور و الکتریسیته را شامل می شد اکنون در اوایل قرن بیست و یکم در اشتراک با سایر علوم (مانند شیمی، زیست شناسی و...) روز به روز گسترده تر و ژرفاتر شده و بیش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را در برگرفته است (دانشنامه فیزیک تعداد شاخه های فیزیک را ۳۳ مورد معرفی کرده است.)