ماذا تعني كلمة بلازما وما استخداماتها

1. السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


2. ماذا تعني كلمة بلازما ؟


3. اشعة الليزر تنتج البلازما


4. البلازما في الصناعة


5. البلازما تحافظ على البيئة

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

منذ قديم الأزل، حين عرف الانسان علم الفلك وحاول جاهدا ان يكتشف اسرار الكون الفسيح الذي يعيش فيه بل وصلت المحاولات الى اكثر من ذلك عندما اهتم الانسان باكتشاف اسرار ما يحدث فى النجوم التي تدور حول الارض وماذا يحدث بها ومن هذه المحاولات التي نجح الانسان في الوصول الى نتيجة فيها هي اكتشاف البلازما .

ماذا تعني كلمة بلازما ؟

يعرف الجميع ان لمواد الطبيعة ثلاث حالات هي الحالة الصلبة او السائلة واخيرا الغازية، وبتغيير درجة الحرارة واستخدام الضغط يمكننا تحويل حالة المادة ولكن ليست هذه الحالات هي حالات المادة فقط وانما توجد حالة رابعة للمادة التي تعرف لدى البعض بالبلازما وهذه الحالة تكون في صورة غاز غير عادي اذ يحتوي على خليط من عدد متساو من الايونات الموجبة والالكترونات السالبة وبسبب هذا التساوي يصبح الغاز متاين وهو ما يطلق علية البلازما ! ودائما تكون البلازما في حالة غير مستقرة مما يجعل قوى التجاذب الكهربية تعيد اتحاد الشحنات الموجبة والسالبة مما يؤدي الى انطلاق ضوء ذي تردد معين مكون للبلازما مرة اخرى. وتوجد البلازما في التفاعلات النووية الحادثة في اعماق النجوم وفي المفاعلات النووية لما بها من درجات حرارة عالية جدا وضغط مرتفع جدا.
وتعددت المحاولات من قبل العلماء لصناعة البلازما في المختبرات كالموجودة فى النجوم وداخل المفاعلات النووية وكان من الضروري ان يبتكر العلماء اجهزة قادرة على توليد طاقة هائلة جدا لانتاج البلازما، وبالفعل استطاع العلماء انتاج العديد من هذه الاجهزة ومنها جهاز التحديد المغناطيسي الذي قام بالمهمة ونجح العلماء في العهد القريب في انتاج بلازما كالموجود في الطبيعة .

اشعة الليزر تنتج البلازما

يتكون الضوء عن تذبذب مجالين متعامدين احدهما كهربي والآخر مغناطيسي. والليزر هو عبارة عن ضوء عادي لكن له العديد من الخصائص الاخرى تجعل شدة اشعاعه فى زيادة مطردة بزيادة المجال الكهربي والمغناطيسي لموجاته.
و كنتيجة لهذه الخاصية فانه يمكن القول ان تأثير اشعة الليزر اقوى من الاجسام الصلبة. حيث ان لشعاع الليزر مجالا كهربيا تبلغ قوته v/m11x105 عندما تكون شدة اشعاعه2x1020W/m3 وتم التوصل اخيرا الى انواع من الليزر تبلغ قوة مجالها الكهربي الى 2W/m1022 وهذه الطاقة تفوق بكثير المجال الكهربى الذى يربط ذرات المواد ببعضها البعض ولذلك يمكن استخدام الليزر للتأثير في المادة وفصل الكتروناتها عن الذرات تاركا ايونات موجبة وهنا تتحول المادة من الصلبة الى البلازما.

البلازما في الصناعة

تستخدم البلازما في صناعة الدوائر الالكترونية المعقدة والمتكاملة التي اصبحت جزءا اساسيا من كل جهاز الكتروني بين ايدينا . هذه الدوائر تحوي بداخلها عشرات الالاف من الترانزستورات والمكثفات التي توصل ببعضها البعض عن طريق اسلاك قطرها في حدود 1 من عشرة ميكرومتر وللوصول لهذه الدقة المتناهية فاننا نستخدم البلازما لتقوم بنحت الدوائر الالكترونية على شرائح السليكون طبقا على القناع المعدني الموضوع امام الشريحة. ولكن كيف يتم النحت على شريحة السليكون؟
اثبتت الدراسات العلمية ان الالكترونات داخل البلازما حرة الحركة وتملك طاقة اعلى من الايونات الموجبة فإنها تستطيع الوصول إلى اطراف البلازما بسرعة هائلة وتقوم بجذب الايونات الموجبة اتجاهها وتصبح باتجاه الشريحة، وهنا يحدث النحت كنتيجة لاصطدام الايونات الموجبة بالمناطق المكشوفة على الشريحة ، ويتم بعدها استبدال القناع المعدني بآخر مطبوعة عليه الدوائر الكهربية الخاصة بباقي الطبقات بالتوالي حتى تتم عملية النحت كاملة.
و توجد طريقة اخرى تتبع في الكثير من المعاهد البحثية والمصانع التكنولوجية وتعتمد على استخدام مركب Carbon tetrafluoride CF4 كمصدر لانتاج البلازما، وبعدها يتحول المركب الى مادة اخرى منها ذرات الفلورين. هذه الذرات تتفاعل مع الشريحة المكونة من ذرات السليكون وتكون مركبا جديدا هو Silicon tetrafluoride والذى يزال اثناء عملية الضخ. وتقوم في هذه العملية الكيميائية ذرات الفلورين بالتهام السليكون المراد ازالته. وتتم هذه العملية بسرعة اعلى من سرعة عملية النت السابقة الذكر.
ومن الجدير بالذكر انه منذ اوائل الثمانينات من القرن الماضي يجرى العديد والعديد من الابحاث للحصول على بلازما منتظمة لتغطية مساحة كبيرة. وتوصل العماء مؤخرا الى الحصول على شاشات عرض كبيرة تبلغ مساحتها 1 متر مربع وبسمك لا يزيد على 5 سم .

البلازما تحافظ على البيئة

انتشر فى الآونة الاخيرة في الدول المتقدمة استخدام البلازما فى التخلص من المواد السامة التي تتسبب فى احداث التلوث فى البيئة معتمدين على التفاعلات الكيميائية التي تتم داخل البلازما . ومن هذه المواد السامة غاز اكسيد الكبريت SO واكسيد النيتريك NO التي تنبعث من المصانع وعوادم السيارات . ومثالا على ذلك فان غاز NO المنطلق من المداخن الى الغلاف الجوي يوجد عليه حزمة من الالكترونات التي تملك طاقة عالية ويتم تأيينها وتحول الى بلازما وتتم هذه العملية بتثبيت جهاز في منتصف المدخنة وتنتهي مرحلة التأيين قبل خروج الغازات الى الجو وتتكون جزيئات نيتروجين واوكسجين كنتيجة لعملية الاتحاد .وتتحول الغازات السامة الى غازات نافعة وبتكاليف قليلة.
و يتم حديثا في الدول المتقدمة التوجه الى معالجة عوادم السيارات وتحويلها الى غازات غير مضرة بتركيب جهاز بلازما لتأيينها قبل خروجها للجو.
و تم اجراء العديد من التجارب على استخدام البلازما لتبخير وتحطيم المواد السامة وتحويلها الى غازات غير سامة باستخدام بلازما عند درجة حرارة تصل الى 6000 درجة مئوية وبعد انتهاء العملية تتحول المواد الصلبة السامة الى مواد صلبة فى صورة زجاج.
و قامت الولايات المتحدة الاميركية مؤخرا باستخدام البلازما بالتخلص من حوالي 4000 مستودع يحتوي على مخلفات صلبة ومسببة للتلوث بعد ان كانت تدفن في باطن الارض . واصبح من الممكن التخلص من اكثر من 200 كيلوغرام من النفايات والمواد السامة في الساعة باستخدام البلازما وبمجهود لا يكاد يذكر.
دمتم بخير