ĐỀ TÀI: Giáo viên hướng dẫn

tải về 285.06 Kb.

trang	4/8
Chuyển đổi dữ liệu	04.08.2016
Kích	285.06 Kb.
	#12262

1 2 3 4 5 6 7 8

4.2Micro waves

4.2.1Định nghĩa

Sóng viba là có tần số từ 300MHz đến 3000MHz , có bước sóng từ 10^-1 m đến 1m (UHF)

4.2.2Tính chất

Microwaves thực chất là một dạng năng lượng điện từ. Nó giống như sóng ánh sáng hay sóng radio và nó cũng chiếm một phần phổ điện từ. Microwaves thường được sử dụng để tiếp âm các tín hiệu điện thoại có khoảng cách truyền xa, các chương trình truyền hình hay các thông tin máy tính được truyền từ trái đất tới một trạm vệ tinh trong vũ trụ. Ngoài ra, chúng ta cũng có thể dùng microwaves để nhận biết được tốc độ của xe ôtô và các phương tiện giao thông. Và gần gũi hơn, microwaves còn có thể được sử dụng như là một nguồn năng lượng trong các thiết bị nấu ăn hàng ngày. Microwaves thực sự đã thâm nhập vào đời sống con người.
Theo nguyên lý hoạt động của sóng viba, tất cả năng lượng sóng thay đổi từ cực dương sang cực âm trong mỗi chu kỳ sóng. Tốc độ của sự thay đổi khá lớn, hàng triệu lần/giây. Các phân tử thức ăn, đặc biệt là các phân tử nước, có một cực dương và một cực âm giống như một thanh nam châm có một cực bắc và một cực nam. Khi các sóng viba bắn phá thức ăn, chúng tại ra các phân tử có cực quay cùng tần số với tần số của sóng viba, hàng triệu lần/ giây. Chính sự rung động các phần tử này đã tạo nên ma sát làm nóng thức ăn. Do sóng viba không tương tác với các phân tử thuỷ tinh, nhựa hay giấy nên chỉ có thức ăn được đốt nóng.

4.2.3Ứng dụng: Lò vi ba

Hình 4.1. Lò vi ba

Lò vi sóng thường có các bộ phận sau: Magnetron (nguồn phát sóng), mạch điện tử điều khiển, ống dẫn sóng, ngăn nấu.

Sóng vi ba được sinh ra từ nguồn magnetron, được dẫn theo ống dẫn sóng, vào ngăn nấu rồi phản xạ qua lại giữa các bức tường của ngăn nấu, và bị hấp thụ bởi thức ăn. Sóng vi ba trong lò vi sóng là các dao động của trường điện từ với tần số thường ở 2450 MHz (bước sóng cỡ 1,224 dm). Các phân tử thức ăn (nước, chất béo, đường và các chất hữu cơ khác) thường ở dạng lưỡng cực điện Những lưỡng cực điện này có xu hướng quay sao cho nằm song song với chiều điện trường ngoài. Khi điện trường dao động, các phân tử bị quay nhanh qua lại. Dao động quay được chuyển hóa thành chuyển động nhiệt hỗn loạn qua va chạm phân tử, làm nóng thức ăn.

Ngăn nấu là một lồng Faraday gồm kim loại hay lưới kim loại bao quanh, đảm bảo cho sóng không lọt ra ngoài. Lưới kim loại thường được quan sát ở cửa lò vi sóng. Các lỗ trên lưới này có kích thước nhỏ hơn nhiều bước sóng (12 cm), nên sóng vi ba không lọt ra, nhưng ánh sáng (ở bước sóng ngắn hơn nhiều) vẫn lọt qua được, giúp quan sát thức ăn bên trong.

Đối với kim loại hay các chất dẫn điện, điện tử hay các hạt mang điện nằm trong các vật này đặc biệt linh động, và dễ dàng dao động nhanh theo biến đổi điện từ trường. Chúng có thể tạo ra ảnh điện của nguồn phát sóng, tạo nên điện trường mạnh giữa vật dẫn điện và nguồn điện, có thể gây ra tia lửa điện phóng giữa ảnh điện và nguồn, kèm theo nguy cơ cháy nổ.

4.3T- rays

Tia T là một trong 10 dự báo công nghệ năm 2009 do Tạp chí Popular Mechanics đưa ra thuộc nhiều lĩnh vực, từ picotech tới lưu trữ năng lượng khí nén.

4.3.1Định nghĩa

Người ta nói nhiều đến tia X giúp phát hiện xương gãy, hay sóng cực ngắn làm nóng cơ thể, mà ít biết tia T - một thành phần cũng thuộc phổ điện từ - có thể nhìn xuyên qua quần áo, xác định thuốc nổ và ma tuý, nhận diện khối u, thậm chí là khám phá vũ trụ. T-rays (tia T) là một loại tia bức xạ có tần số terahertz được biết đến như là bức xạ viễn- hồng ngoại, bức xạ terahertz, sóng terahertz, ánh sáng terahertz, T-light, T-lux và THz nằm trong vùng phạm vi điện từ 300 gigahertz (3x10¹¹ Hz) và 3 terahertz (3x10¹² Hz), nằm trong dải sóng 1 millimeter và 100 micrometer. Bức xạ terahertz là loại bức xạ phổ biến nhất trong vũ trụ.

4.3.2Lịch sử

Nếu bạn chưa từng nghe nói về tia T, thì đó là bởi các nhà khoa học đã gặp khó khăn trong việc khai thác chúng và đây được nhìn nhận là một lĩnh vực khó khăn của Vật Lý. Mặc dù bài báo khoa học đầu tiên về vấn đề này được ấn bản từ năm 1890, nhưng đến tận bây giờ, người ta vẫn phải đối mặt với những thách thức trong việc nghiên cứu và phát triển những công nghệ giúp tạo ra, phát hiện và điều khiển tia T. Tia T được phát hiện cách đây một thế kỷ, nhưng mới được phát triển thành một kỹ thuật có thể sử dụng được trong vài năm gần đây. Các nhà khoa học từ Úc, Mỹ, Âu châu và Á châu đã chia sẻ những tiến bộ mới trong kỹ thuật này tại hội nghị, được Tổ chức Kỹ thuật và Khoa học Phòng vệ (DSTO) của chính quyền Úc tài trợ, tại Đại học Adelaide. Một trong những thuyết trình viên chính sẽ là cha đẻ của tia T, giáo sư Xi-Cheng Zhang thuộc Viện Kỹ thuật Rensselaer ở New York, người đã bỏ ra hơn 20 năm để phát triển tia này. Tia T ban đầu được giới nghiên cứu thiên văn học khám phá và sử dụng để quan sát các vì sao và thiên hà và phải đến năm 1995 thì tia T mới được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Với nhiều nguồn và các máy dò bức xạ terahertz hiệu quả hơn, các nhà nghiên cứu từ thập kỷ trước đã bắt đầu phát triển những bộ lọc và các máy tạo tia để điều khiển tia T. "Ở thời điểm này công nghệ nói trên còn rất non trẻ. Terahertz hiện mới chỉ như tia X vào năm 1905", kỹ sư điện Daniel Mittleman, từ phòng thí nghiệm tia T ở Đại học Rice nhận xét.

4.3.3Ứng dụng

4.3.3.1Công nghệ nhìn xuyên vật thể

Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia (Mỹ) nghiên cứu phát triển một công nghệ mới cho phép nhìn xuyên vật thể để có thể phát hiện ra các chất nguy hiểm trong các bưu kiện hoặc được che giấu bên dưới lớp vải bọc. Trưởng nhóm nghiên cứu M.Wanke cho biết công nghệ này có thể dùng để phát hiện chất nổ, súng đạn hoặc là một chất độc hại nào đó bất kể là chúng được ngụy trang như thế nào. Ngoài ra, nhiều loại vật liệu thông dụng, như quần áo, chất dẻo, bao bì và gỗ trở nên trong suốt dưới ảnh chụp terahertz. Công nghệ này chủ yếu dựa vào việc phân tích bức xạ terahertz. Bằng việc phân tích các tần số phát xạ của vật thể, người ta có thể tìm ra tính chất vật lý và hóa học của đối tượng đang xem xét. Các vật liệu sẽ hấp thụ bức xạ này ở những tần số khác nhau, tuỳ vào mỗi loại. Dựa trên tần số hấp thụ - đặc điểm duy nhất giống như "dấu vân tay" - các nhà nghiên cứu có thể xác định được những loại chất nổ và ma tuý nào đó. Chẳng hạn, một chiếc phong bì chứa chất bột màu trắng trông bí ẩn và có vẻ nguy hiểm với mắt thường. Nhưng với sự giúp đỡ của ảnh chụp tia T, nhân viên bưu điện có thể xác định ngay thứ bột này có chứa aspirin hay methamphetamine (một chất gây nghiện) hay không. Các khối thuốc nổ cũng sẽ dễ dàng được xác định dù đã giấu kỹ trong túi xách.

Ngay đến cả các tác nhân sinh học cũng đều không thoát khỏi tầm kiểm soát của tia T. Giáo sư Zhang và các cộng sự của Viện Rensselaer đã chứng minh được là tia T có khả năng xác định sự có mặt của vi khuẩn gây bệnh than, một tác nhân sinh học từng gây kinh hoàng cho nước Mỹ sau vụ khủng bố 11/9. Những ứng dụng hết sức thực tiễn này đã khiến Cơ quan phụ trách các Chương trình nghiên cứu tiên tiến về quốc phòng Mỹ (DARPA) quyết định tài trợ 18 triệu USD để phát triển các ứng dụng của tia T trong lĩnh vực an ninh và chống khủng bố.

Tia T còn phát hiện các loại vũ khí được che dấu tinh vi, kể cả vũ khí bằng vật liệu phi kim loại. Hiện tại, TeraView, công ty đầu tiên khai thác thị trường thiết bị tia T, đã chế tạo được loại máy quét xách tay kí hiệu TPI có khả năng phát hiện tất cả các loại dụng cụ, mà từ trước đến nay không thể quan sát được bằng các loại máy quét hiện có. Thiết bị TPI cũng phát hiện được cả những đồ vật phi kim loại vùi dưới một lớp đất hoặc cát có độ sâu không lớn. Ứng dụng này mở ra hướng mới trong việc chế tạo máy dò mìn đa năng, xác định được cả các loại mìn có vỏ bằng vật liệu nhựa vốn không thể dò được bằng máy.

Mặt khác, với tính năng đâm xuyên qua cả các lớp bê tông rất dày, tia T cũng cho phép “quay phim” thường xuyên hoạt động của các nhóm khủng bố đang cầm giữ con tin trong các khu nhà biệt lập, điều mà chưa có một công nghệ nào từ trước đến nay thực hiện được.

Vấn đề là cần phải có một thiết bị để “đọc” hình ảnh sau khi cho tia T xuyên qua. “Để thu được thông tin về một loại vật liệu sau khi chiếu tia T qua, chúng tôi sử dụng các thiết bị thu đặc biệt, có cấu tạo tương tự như thiết bị phát bức xạ”- Ông Patrick Mounaix, Giám đốc phụ trách nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý Phân tử Quang học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS), giải thích. Sau khi đối chiếu tính chất của bức xạ ban đầu với bức xạ thu được về sau, các chuyên gia sẽ xác định được cấu tạo của vật liệu phân tích. Chẳng hạn, sau khi quét một vật liệu bằng một chùm tia T và vật liệu này hấp thụ một bức xạ có tần số nào đó, trên quang phổ thu được sẽ xuất hiện một “lỗ hổng”. Đối chiếu với dữ liệu lưu trữ (gọi là dấu hiệu hoá học nhận biết), người ta sẽ suy ra bản chất của loại vật liệu đó. Nguyên tắc này hoàn toàn khác với việc sử dụng tia X, do hình ảnh chụp bằng X quang hiện rõ trên phim âm bản. Tuy nhiên, với thiết bị thu đặc biệt, người ta cũng tái hiện được hình dạng của các vật thể có chứa nước, chẳng hạn như cơ thể con người.

Tia T có khả năng trở thành một lọai vũ khí mới rất mạnh trong cuộc chiến chống tội ác và cũng có thể chiếu xuyên qua thời tiết xấu, bụi bặm hoặc khói tốt hơn tia hồng ngọai hoặc các hệ thống dò tìm khác.

4.3.3.2Trong y học

Tia T có năng lượng thấp, cho nên có thể được dùng an tòan đối với người, không giống như tia X. Các nhà khoa học tin rằng do khả năng thâm nhập nông cạn vào cơ thể con người, tia T sẽ có thể đựơc dùng để scan lớp biểu bì hoặc, nhờ ống thông, scan ruột và các cơ phận khác để dò tìm những dấu hiệu của ung thư. Giáo sư Đại học Adelaide Derek Abbott nói:”Một trong những khám phá quan trọng gần đây là tia T cũng có khả năng dò tìm ung thư. Úc đang tham gia cuộc chạy đua khoa học to lớn trong việc nghiên cứu vấn đề này”. Vì vậy, tia T đang được sử dụng tại một số bệnh viện như là một công cụ chẩn đoán mới nhằm tìm kiếm những khối u.

Các nhà khoa học tại Đại học Liverpool, Anh, hy vọng có thể tiêu diệt những tế bào ung thư da bằng việc chiếu bức xạ terahertz.

Các công ty dược cũng sử dụng những giải pháp công nghệ cao, điều chỉnh hàm lượng thuốc mà không cần đặt tay vào đó. Kỹ thuật chụp ảnh Terahertz thậm chí còn đo được độ dày của lớp vỏ áo bọc ngoài một viên thuốc.

4.3.3.3Một vài ứng dụng khác

Các hãng sản xuất thuốc lá như Phillip Morris đang tìm kiếm những cách thức mới để sử dụng tia T trong việc kiểm soát chất lượng trong nhà máy.

Với sự giúp đỡ của một hệ thống chụp ảnh tia T, do công ty Picometrix có trụ sở tại Michigan chế tạo, NASA có thể phát hiện ra những khiếm khuyết nhỏ của lớp xốp cách nhiệt trên các tàu con thoi. Ngoài ra, tia T còn có nhiều ứng dụng thiên văn quan trọng khác. Đài quan sát vũ trụ Herschel, một vệ tinh dự kiến được phóng vào năm 2008 là phiên bản terahertz của kính thiên văn Hubble. Tại Chile, người ta cũng đang xây dựng trung tâm ALMA, sẽ theo dõi bước sóng terahertz với hy vọng phát hiện các vật thể trong giai đoạn nguyên thủy của vũ trụ.

Với những tính chất đặc biệt như vậy, tia T đang hấp dẫn giới nghiên cứu trên khắp thế giới. Các kỹ sư của trường Đại học Utah đã đạt được bước tiến ban đầu hướng tới chế tạo các máy tính siêu tốc hoạt động dựa vào ánh sáng viễn-hồng ngoại thay cho điện. Họ đã tạo ra được thiết bị tương đương các dây dẫn để mang và bẻ cong dạng ánh sáng này, còn được gọi là bức xạ terehertz.Cho tới nay, việc tạo ta tia T vẫn còn khó khăn, nhưng các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Harvard (Mỹ) mới đây đã có một sáng chế về tạo nguồn tia T ở nhiệt độ phòng. Các nhà khoa học ở phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Mỹ) đang phát triển một loại máy phát tia T di động. Các hệ thống nhận dạng thụ động độ phân giải thấp thu nhận được sự phát ra của tia T tự nhiên đã có trên thị trường: Cảnh sát ở Wayne County Sheriff (Detroit, Mỹ) đang thử nghiệm một loại máy quét tia T của Công ty ThruVision (Anh) tại các phiên toà xét xử tội phạm trong khu vực.

Hình 4.2. Ảnh tia T cho thấy vết xước trên chắn bùn của xe hơi, mà các loại ảnh thông thường không nhìn thấy

Hình 4.3. Tia T được sử dụng để chụp ảnh một chiếc lá khi bị khử nước và sau khi bổ sung nước

Hình 4.4. Công nghệ mới có thể "nhìn thấy" chất độc hại trong hành lý.

tải về 285.06 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:

1 2 3 4 5 6 7 8