منتــــديات العـــــلم والمعــــرفه الشـــــامل

منتــــديات العـــــلم والمعــــرفه الشـــــامل

.*.(SHIMO).منتــديات مصـــريه عــلميه منــــوعه.*.


    كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    شاطر
    avatar
    Admin
    Admin

    عدد المساهمات : 104
    تاريخ التسجيل : 31/12/2009
    الموقع : http://shimo.ahlamontada.com

    default كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    مُساهمة من طرف Admin في الثلاثاء فبراير 02, 2010 11:14 pm

    كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    Laser-induced breakdown spectroscopy


    عندما اخترع العالم ميمان أول نبضة ليزر في العام 1960، فان البعض وصف هذه التقنية على إنها الحل الذي يبحث عن مشكلة. ولكن العلماء بسرعة اكتشفوا إن الليزر ليس مجرد هواية وإنما له الكثير من التطبيقات العملية. الأطباء اليوم يستخدمون أشعة الليزر لإصلاح قرنية العين، وتبيض وإزالة الوشم ويستخدم الليزر أيضا كمشرط دقيق جدا. كما إن الصناعات الالكترونية تستخدم الليزر في الكثير من التطبيقات مثل قارئ الباركود bar-code وأنظمة التخزين الضوئية وفي طابعات الكمبيوتر. كما وتستخدم طاقة الليزر العالية في ثقب أحجار الماس وقطع المواد الخفيفة كالبلاستيك والمواد الثقيلة مثل التيتانيوم.

    الليزر مهم بشكل خاص في مجال التحليل الطيفي المستخدم من قبل الكيميائيين والفيزيائيين. إن الخبراء في علم الكيمياء التحليلية طوروا تقنيات تمكن من تحديد المركب الكيميائي للمادة. وبواسطة هذه التقنيات تمكن العلماء من قياس الخصائص الفيزيائية، مثل الكتلة ومعامل الانكسار والتوصيل الحراري. وبعض التقنيات الأخرى تعتمد على الشحنة الكهربية والتيار الكهربي لتساعد في التعرف على المركبات الأساسية للمادة. وهناك المزيد من التقنيات لقياس مقدار الامتصاص absorption والانبعاث emission والتشتت scattering للإشعاع الكهرومغناطيسي وهذه التقنية تعرف بعلم السبكتروسكوبي spectroscopy أي علم الأطياف.



    علم الأطياف القائم على استخدام الليزر laser-baser spectroscopy أصبح الآن أداة أساسية في علم التحليل. تخيل نظام ليزر مثبت على عربة فضائية تسير على كوكب المريخ. فعندما تنطلق نبضة ليزر على تربة المريخ فان تشتت ضوء الليزر المتشتت عن غبار تربة المريخ ينعكس ويلتقط بواسطة أجهزة خاصة مثبتة على العربة الفضائية يمكنها من معرفة التركيب الكيميائي للتربة. الآن افترض أيضا جندي يحمل نظام ليزر مكون من جهاز ليزر ومجس يقوم الجندي باستخدامه لتوجيه نبضات الليزر على أي أجسام مشبوهة في الطريق ليتعرف على المواد المتفجرة والألغام المزروعة من خلال انعكاس نبضات الليزر إلى المجس.



    هذه بعض الأمثلة لتطبيقات التحليل الطيفي لليزر وقد تبدو لنا إنها مشاهد من احد افلام الخيال العلمي، ولكن هذا ليس هو الحال. فالعلماء اليوم يمتلكون معدات ذات قدرات عالية على تحليل المواد تعتمد على الليزر. وسوف نقوم في هذا المقال من كيف تعمل الأشياء بالتعرف على هذه التقنيات وسوف نركز على احد هذه التقنيات التي تعرف باسم Laser-Induced Breakdown Spectroscopy والذي يختصر بـ LIBS أي التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر. ومن خلال شرح هذه التقنية سوف نفهم كيف يستخدم الليزر في التحليل في الكثير من التطبيقات في مجال الأمن والتشخيص الطبي وفي الطب الشرعي وفي الرعاية الصحية وفي علم الآثار والفن.

    وفي البداية دعنا نقوم بالتعمق أكثر في أساسيات الكيمياء التحليلية لفهم دور الليزر في تقنيات التحليل للتعرف على المركبات الكيميائية المكونة للمادة.



    الليزر كأداة تحليلية

    لنتوقف عن القراءة الآن ونقوم بجولة للأشياء حولنا فهناك أجسام صلبة مثل جهاز الكمبيوتر والطابعة، وهناك مواد سائلة مثل المياه الغازية في كوب من الزجاج والماء في حوض اسماك الزينة. كذلك المواد الغير مرئية مثل الروائح الموجودة في الهواء يمكن أن نشعر بها بحواسنا المختلفة التي وهبنا الله سبحانه وتعالى. كل هذه الأشياء نسميها المادة matter والتي تتكون من جزئيات ومركبات من الذرات. التحليل الكيميائي يشبه تماما قيامك بتكسير جزيئات المادة للحصول على الذرات الأساسية المكونة لها لمعرفة ما هي هذه الذرات التي تكون مادة ما


    تقوم باحثة بتحضير عينة لوضعها في جهاز مطياف الكتلة



    على مر السنين، طورت الكيمياء التحليلية الكثير من التقنيات والأدوات. بعض هذه الأدوات والتقنيات ذات طبيعة كيفية تختص بتحديد نسب تواجد العناصر والمركبات في المادة، والتي يعرفها الكيميائي بـ analytes. وهناك طرق أخرى ذات طبيعة كمية حيث تقوم بقياس مقدار تواجد عنصر أو أكثر في المادة. وفي كلا التقنيتين فان علم التحليل الكيميائي يعتمد على استحثاث العينة أو المادة بواسطة الضوء أو الكهرباء أو المجال المغناطيسي ليحدث تغير في العينة فتكشف عن المركبات الكيميائية المكونة لها.

    لنأخذ تقنية مطياف الكتلة mass spectrometry التي تحدثنا عنها في المقال السابق (اضغط هنا لمزيد من المعلومات)، فهي تقنية معتمدة ومجربة. فمثلا اذا أراد عالم بيولوجي ان يعرف ما المادة السامة الملوثة لنوع من السمك، فانه سيأخذ عينة من الأغشية العضلية للسمكة ويقوم بتحليلها في سائل يعمل على إذابتها. بعد ذلك يتم إدخال المحلول الناتج في جهاز مطياف الكتلة حيث تبدأ عملية التحليل بقذف المحلول بالالكترونات لتحويل الذرات والجزيئات في العينة إلى أجسام مشحونة تعرف باسم الايونات ions. يقوم البيولوجي باستخدام مجال كهربي أو مجال مغناطيسي لفصل الايونات المختلفة بناء على كتلها أو مقدار شحنتها، وبهذا يستطيع أن يكشف المادة السامة الملوثة للسمك مثل مادة DDT.

    في السنوات الأخيرة استخدم الليزر لاستحثاث المادة وأصبح الاعتماد على الليزر كأداة تحليلية من الأدوات التي لا يمكن الاستغناء عنها. وكل التقنيات التحليلية التي تستخدم الليزر تصنف إلى مجموعتين الأولى تعرف باسم طريقة الكشف الضوئية والثانية تعرف باسم طريقة الكشف الغير ضوئية.



    على سبيل المثال في طريقة الكشف الغير ضوئية تساهم تقنية التحليل بالليزر العلماء على تمييز العناصر المختلفة عن طريق سماعها. هذه التقنية تعرف باسم pulsed-laser photoacoustics أي الفوتون الصوتي الناتج عن نبضة الليزر والتي تعمل بتوجيه الليزر على العينة. وعندما تمتص العينة الطاقة من الليزر، فترتفع درجة حرارتها وتتمدد، مما يتسبب عن ذلك إحداث أمواج ضغط صوتية acoustic pressure wave. يستخدم ترانسديوسر انضغاطي (اضغط هنا لمزيد من المعلومات) يعمل على تحويل الاهتزازات الميكانيكية إلى نبضات كهربية، يمكن سماعها بواسطة سماعات خاصة لتساعد الكيمائي على التعرف على الجزئيات في العينة.


    جهاز pulsed-laser photoacoustics



    المطياف الأيوني الحركي Ion mobility spectrometer الذي يعرف بالاختصار IMS يعتبر من طرق التحليل الغير ضوئية. حيث يستخدم الليزر في هذه التقنية لانتزاع ablate أو قطع أجزاء صغيرة من سطح العينة قبل أن تحدث له تأين. الايونات التي تنتج بسبب نبضات الليزر في العينة تدخل في بخار غازي يتدفق بسرعة كبيرة. العلماء يقومون بقياس سرعة حركة الايونات في الغاز، والتي تتأثر بحجم وشكل الايونات.


    جهاز المطياف الأيوني الحركي

    لمزيد من المعلومات انظر الرابط رقم 3 في نهاية المقال



    في تقنيات الكشف الضوئية التي تعرف باسم التحليل الطيفي بالليزر laser spectroscopy. فان التحليل الطيفي يعمل على استحثاث العينة ثم تحليلها للحصول على الطيف الكهرومغناطيسي الناتج عن الانبعاث الإشعاعي أو الامتصاص الإشعاعي. يعتبر علم الطيف من الأدوات التحليلية الهامة. وفي بقية هذا المقال سوف نتعرف أساسيات علم التحليل الطيفي لمعرفة كيف تستخدم البصمة الكهرومغناطيسية لتمييز بين العناصر.





    أساسيات علم الأطياف

    في الشكل التوضيحي للذرة حسب نموذج بور نشاهد الالكترونات في مداراتها المنفصلة تدور حول النواة



    علم الأطياف يعتمد على مبدأ تكميم مستويات الطاقة في الذرة. فالذرات والجزئيات تمتص أو تشع مقدار محدد من الضوء عند طول موجي معين. ولفهم لماذا لا تمتص الذرة أي ضوء عند أي طول موجي، يجب أن نفهم كيف تتركب الذرة. وقد سبق وان تحدثنا في أكثر من مقال من مقالات كيف تعمل الأشياء عن تركيب الذرة ولكن هنا سنسرد الحقائق باختصار لنتمكن من متابعة المقال.

    في العام 1913 تمكن العالم الدينماركي نيل بور Niels Bohr من الاستفادة من نموذج العالم Rutherford للذرة والمتمثل في نواة موجبة الشحنة تحيط بها سحابة الالكترونات، وقد عدل بور على هذا النموذج بحيث يتوافق هذا التعديل مع النتائج العملية التي لم يتمكن نموذج رزرفورد من تفسيرها.

    في نموذج بور، الالكترونات تحيط بالنواة في مدارات منفصلة (مكممة)، مثل مدارات الكواكب حول الشمس. في الحقيقة الصورة الكلاسيكية للذرة والضوء تغيرت بعد نموذج بور.

    في ذرة بور، الإلكترون في مداره يرتبط بالنواة بمقدار محدد من الطاقة. ويمكن للإلكترون أن يوجد في أي مدار حول الذرة اذا اكتسب مقدار محدد من الطاقة يساوي الفرق بين طاقة هذه المدارات. أي أن الإلكترون لا يشبه الكوكب في هذا الجانب حيث ان الكواكب تبقى في مداراتها ولا يمكن لها إلا ان تسير فيه إلى الأبد أما الإلكترون فانه يمكن ان يغير مداره إلى مدار أخر اذا اكتسب أو فقد مقدار محسوب من الطاقة. ويعتبر الإلكترون في مداره الأصلي انه في الحالة الأرضية ground state. ولنقل الإلكترون من المدار الأرضي إلى أي مدار أخر ابعد فانه يمتص طاقة. وعندما يحدث هذا فإننا نسمي حالة الإلكترون بأنه في الحالة المثار excited state. الالكترونات عموما لا يمكنها ان تبقى في الحالة المثارة لفترة زمنية طويلة. لذلك فهي تقفز عائدة إلى المستوى الأرضي وتتخلص من الطاقة التي اكتسبتها في صورة فوتون عند طول موجي محدد.

    avatar
    Admin
    Admin

    عدد المساهمات : 104
    تاريخ التسجيل : 31/12/2009
    الموقع : http://shimo.ahlamontada.com

    default رد: كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    مُساهمة من طرف Admin في الثلاثاء فبراير 02, 2010 11:16 pm

    تمتص الذرة الطاقة في صورة حرارة أو ضوء أو كهرباء، فينتج عن ذلك انتقال للإلكترون من مدار إلى مدار ذو طاقة أعلى.

    كل عنصر من عناصر الجدول الدوري يمتلك مجموعة مدارات فريدة تميزه عن أي عنصر أخر. وبمعنى أخر إن الالكترونات في أي عنصر تترتب في مدارات طاقة حول النواة بطريقة مميزة عن الكترونات أي عنصر أخر. ولان التركيب الداخلي للعناصر فريد ومميز فان الأطوال الموجية المنبعثة عن انتقالات الالكترونات بين مدارات الطاقة سوف تكون مميزة أيضا. ولذلك فان كل عنصر له بصمة خاصة به تعرف باسم الطيف الخاص به spectrum.

    طور العالمين William Wollaston و Joseph von Fraunhofer أول مطياف لمشاهدة الطيف الخاص بالعناصر. المطياف هو جهاز له القدرة على فصل الضوء حسب طوله الموجي. يدخل الضوء من فتحة ضيقة ويمر في عدسة لنحصل على أشعة ضوئية متوازية. تسقط هذه الأشعة على منشور يعمل على حرف الضوء عن مساره بزاوية تعتمد على الطول الموجي للضوء. لذا نحصل على حزم من الضوء كل حزمة لها لون محدد مثل ما يحدث في تحليل ضوء الشمس في يوم ممطر إلى ألوان الطيف المعروفة باسم rainbow. ولرصد الأطوال الموجية المختلفة التي تم تحليلها يتم استخدام عدسة أخرى تقوم بتجميع الضوء وتركيزه على فتحة المخرج لتسمح بلون واحد فقط من المرور عبرها وباستخدام تلسكوب مثبت على قاعدة قابلة للدوران يمكن رصد كل الأطوال الموجية عن طريق دوران التلسكوب بالنسبة للمنشور. وبرصد الزاوية التي خرج عندها طول موجي معين يمكن معرفة الطول الموجي للضوء عند تلك الزاوية وهناك أجهزة أخرى أكثر تعرف باسم المطياف البياني spectrogtaphs والذي يصور الطيف الناتج على فيلم.


    مطياف بسيط يستخدم منشور لتشتيت الضوء والتلسكوب مثبت على قاعد تدور حول المنشور



    جهاز مطياف بيانيspectrtograph متطور



    في الجزء التالي من المقال سوف نركز على أنواع التحليل الطيفي باستخدام الليزر laser spectroscopy.



    انواع التحليل الطيفي باستخدام الليزر

    في التحليل الطيفي باستخدام الليزر (مطياف الليزر) يقوم المختص بتسليط ضوء الليزر على العينة، ويحصل على ضوء يمكن ان يحلل بواسطة المطياف الضوئي. وسوف نقوم فيما يلي بشرح بعض التقنيات المستخدمة في مطياف الليزر.



    (1) أطياف رامان Raman spectroscopy هذه التسمية تعود إلى مكتشفها العالم الهندي C.V. Raman الذي قام بقياس التشتت الناتج عن ضوء أحادي اللون عندما يسقط على العينة. الضوء الأحادي اللون ناتج عن ليزر ايونات الارجون تم توجيهه بواسطة مرايا وعدسات ليسقط بشكل مركز على العينة. معظم أشعة الليزر ترتد عن العينة وتتشتت عند نفس الطول الموجي لضوء الليزر ولكن بعض أشعة الضوء تتشتت عند أطوال موجية مختلفة. وهذا بسبب تفاعل أشعة الليزر بالحركة الاهتزازية للجزئيات المكونة للعينة phonons. هذه الاهتزازات تجعل فوتونات الليزر تكتسب أو تفقد طاقة. الانزياح في الطاقة يعطي معلومات عن أنماط الاهتزازات في العينة.



    Raman spectroscopy



    (2) الوميض Fluorescence تسمية الوميض Fluorescence تعود إلى الإشعاع المرئي المنبعث من بعض المواد بسبب سقوط إشعاع ذو طول موجي قصير على المادة. في الوميض المستحث بواسطة الليزر laser induce fluorescence او LIF، يقوم الباحث بتسليط أشعة الليزر النيتروجين أو ليزر الصبغات العضوية على العينة. فيتم إثارة الكترونات العينة لمدارات ذات طاقة عالية. وبعد مرور فترة زمنية قصيرة في حدود بضعة نانوثانية تعود الالكترونات إلى مستويات الطاقة الأرضية. وتفقد هذه الالكترونات طاقة يشعها في صورة فوتونات عند أطوال موجية أطول من الطول الموجي لليزر. وذلك لان مستويات الطاقة للذرات والجزئيات مميزة فان الطيف الوميضي الناتج يكون منفصل ومحدد يمكن استخدامه في التعرف على العينة التي أنتجته.

    الوميض المستحث بواسطة الليزر يستخدم بشكل كبير كأداة تحليلية في الكثير من التطبيقات. على سبيل المثال بعض الدول طبقت هذا النوع من التحليل للتأكد من سلامة الخضروات من المواد الملوثة بالمبيدات. يتكون نظام التحليل المعتمد على هذه التقنية من جهاز ليزر النيتروجين ومجس ومحلل طيفي، يقوم المحلل بتسليط ضوء الليزر على الخضروات المراد فحصها ومن ثم يقوم بدراسة الوميض الطيفي الناتج. وفي بعض الأحيان يكتشف وجود أثار


    (3) الانتزاع بواسطة الليزر المصحوب بانبعاث طيفي من البلازما الناتجة Laser ablation inductively coupled plasma optical emission spectroscopy والذي يعرف بالاختصار LA-ICP-OES إن هذا الاسم الكبير والمعقد بحاجة إلى توضيح وشرح ولنبدأ بالمصطلح ICP والذي يعتبر أساس تقنية التحليل في هذه التقنية. الحرف P يعود إلى البلازما والتي هي عبارة عن غاز في حالة تأين أي يحتوي على ايونات موجبة والكترونات حرة. في الطبيعة البلازما تكون موجودة كحالة من حالات المادة في النجوم، حيث تتوفر درجات حرارة عالية وضغط مرتفع كافي لتأين الغاز. ولكن الفيزيائيين في المختبر يمكنهم توفير الظروف نفسها للوصول إلى حالة البلازما بواسطة معدات تعرف باسم شعلة البلازما plasma torch. الشعلة تتكون من ثلاثة أنابيب من السليكا متحدة المركز محاطة بملف معدني. عندما يمر التيار الكهربي خلال الملف يتولد مجال مغناطيسي يعمل على توليد تيار كهربي في الغاز (عادة ما يكون الارجون) يعمل على اثارة ذرات الارجون ويحوله الى بلازما. وتخرج البلازما من فوهة شعلة البلازما.



    الآن يمكن استخدام هذا الجهاز في تحليل العينة. وفي الجهاز الذي يستخدم الليزر ICP-OES، يستخدم ليزر Nd:YAG لتبخير أو انتزاع أو قطع ablate جسيمات دقيقة من سطح العينة. وبعد ذلك تمرر الجسيمات المنتزعة في شعلة البلازما لتتحول إلى الحالة المثارة ثم تبعث ضوء. يمكن تحليله للتعرف على طبيعة هذه الجسيمات العناصر المكونة لها.
    avatar
    Admin
    Admin

    عدد المساهمات : 104
    تاريخ التسجيل : 31/12/2009
    الموقع : http://shimo.ahlamontada.com

    default رد: كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    مُساهمة من طرف Admin في الثلاثاء فبراير 02, 2010 11:19 pm

    4) الطيف المستحث بواسطة الليزر ­Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) هو تقنية تشبه LA-ICP-OES، إلا انه في هذه التقنية يستخدم الليزر لانتزاع الجسيمات من المادة وأيضا للحصول على البلازما. وسوف نقوم بشرح هذه التقنية بمزيد من التفصيل لأنها أصبحت الأهم والأكثر انتشاراً.



    تقنية التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر أو ما سوف نطلق عليه LIBS يعتبر تقنية متقدمة ومهمة. حيث بها يمكن تحليل المواد الصلبة والسائلة والغازية والحصول على نتائج بسرعة كبيرة، بدون أن تسبب أي ضرر يذكر للعينة. ليس هذا فحسب، بل إنها ممكن ان تعمل على مسافة اكبر نسبيا من التقنيات الأخرى التي تتطلب إحضار العينة إلى المختبر لتحليلها. فعلى سبيل المثال يمكن استخدام LIBS للكشف على الأسطح الملوثة بالإشعاع النووي. حيث يمكن تثبيت جهاز الليزر على بعد أمتار من جدران المفاعل النووي والحصول على نتائج مرضية. وتسمح هذه التقنية العمل خلف جدار واقي من الإشعاع بالاعتماد على المرايا والعدسات لتوجيه شعاع الليزر للمنطقة المراد فحصها.



    تجهيزات الليزر المستخدم في مطياف



    الآن سوف نقوم بشرح فكرة عمل تقنية LIBS حيث تتكون من أربعة أجزاء أساسية وهي على النحو الموضح في الشكل أعلاه وسوف نقوم بشرح كل جزء

    (1) الجزء الرئيسي وهو الليزر بالطبع. ويستخدم LIBS ليزر Nd:YAG الذي طوله الموجي 1,064nm، ولكن تجدر الإشارة إلى أن أنواع أخرى من الليزر تم استخدامها أيضا. يعمل الليزر بنظام النبضات كل نبضة تصل إلى العينة يكون لها زمن يتراوح من 5 إلى 20 نانوثانية.

    (2) يمر شعاع الليزر عبر عدسة تقوم بتجميع طاقة الليزر على العينة. بعض الأنظمة تعمل في المختبر مثبتة على بنش خاص يحتوي على العينة داخل مفرغة هواء. ولكن بعض الأنظمة الأخرى تكون محولة ويمكن نقلها إلى المكان الذي فيه العينة المراد فحصها. وعلى كل الأحوال فانه كلما كان تركيز أشعة الليزر اكبر كلما كانت الطاقة اللازمة لانتزاع الجسيمات من سطح العينة اقل. كل نبضة من نبضات الليزر تحمل طاقة في حدود 10 إلى 100 ملي جول. وهذه الطاقة كافية لانتزاع بعض جسيمات المادة. وهذه الجسيمات تكون متأنية وتكون ما يعرف باسم سحابة البلازما plasma plume.

    (3) تتمدد سحابة البلازما المكونة من الغاز المنأين وخلال فترة زمنية في حدود ميكروثانية تبدأ الذرات في الاسترخاء وتنتقل إلى المدارات الأرضية مطلقة فوتونات ضوئية تعرف باسم طيف الانبعاث spectral emission. تسقط هذه الفوتونات الضوئية على عدسات تجمعها وتركزها على نظام من الألياف البصرية fiber optic. يقوم نظام الألياف البصرية بنقل الضوء إلى المطياف.



    (4) يحتوي المطياف على منشور، يعمل على تشتيت الضوء حسب طوله الموجي وتقوم كاميرا خاصة بتسجيل الطيف لمزيد من الدارسة والتحليل. وبدارسة الأطوال الموجية للضوء المنبعث ومقدار شدته كما هو موضح في الشكل أعلاه، ويمكن التعرف على العناصر الموجودة في العينة ومقدار تركيزها.

    لاحظ إن هذه التقنية تتميز بالعديد من الخصائص والميزات التي تجعلها من أفضل تقنيات التحليل الطيفي حيث إن العينة لا يلزم لها أي تجهيزات مسبقة كما إن التقنية غير مكلفة واستخدامها سهل ويمكن استخدامها لتحديد مكونات عناصر أي نوع من العينات، هذا بالإضافة إلى أن هذه التقنية لا تحدث أي ضرر على العينة تحت الفحص لان ما ينتزعه الليزر من سطح المادة غير مرئي مما يجعل لهذه التقنية تطبيقات أكثر من كونها تقنية للتحليل الطيفي كما سوف نرى في الجزء

    دراسة حالة: باستخدام تحليل الليزر لدراسة الرسومات الفنية

    لفهم كيف يستخدم تحليل الليزر بطريقة عملية، افترض انه في متحف يمتلك لوحة فنية ثمينة تعود للقرن السابع عشر، وبمرور السنين جرت العديد من عمليات الصيانة والترميم على اللوحة مما أضاف طبقة جديدة قد تكون غير مرئية فوق الألوان الأصلية التي استخدمها الفنان. بالإضافة إلى ذلك فان التراب والدخان ممكن تكون قد التصقت بسطح اللوحة، مما سببت تعتيم بسيط للوحة جعلت من القطعة الفنية تبدو باهتة بدون رونق أو جاذبية. فقررت إدارة المتحف أن تقوم بتحليل هذه اللوحة لفهم ماذا حدث لها عبر السنوات الماضية وما هي المواد التي ترسبت فوق اللوحة.


    ان استخدام أي نوع من المواد الكيميائية كمنظفات لإزالة الطبقات التي ترسبت على اللوحة قد يصيب اللوحة بضرر بالغ حتى لو كان استخدام هذه المنظفات يتم بعناية فائقة فانه لا يمكن لا احد ان يعرف اذا كانت عملية التنظيف هذه لن تؤثر على الألوان الأصلية للوحة. ولكن باستخدام تقنية الطيف المستحث بواسطة الليزر laser-induced breakdown spectroscopy يمكن ان تتم عملية التنظيف بدون ان تمس الألوان الأصلية للوحة. كيف يمكن ذلك؟

    تؤخذ اللوحة الأصلية لجهاز الطيف المستحث بواسطة الليزر وتمسح كل سنتمتر فيها ليتم تحليله. وبقيام الليزر بانتزاع طبقات رقيقة من سطح اللوحة وبدارسة الطيف المنبعث من البلازما المتكونة نتيجة للانتزاع يمكن تحديد بدقة نوع الجزئيات الموجودة على اللوحة والتي يجب التخلص منها. على سبيل المثال، عندما نحلل مساحة من اللوحة ذات لون ابيض، فإننا نعرف نوع الأصباغ المختلفة المستخدمة فيها. فمثلا اذا احتوت هذه الأصباغ على عنصر الرصاص وأخرى احتوت على عنصر التتانيوم. فان التتانيوم لم يكون متوفر في الأسواق حتى العام 1920 فنستطيع ان نعرف ان التتانيوم جاء نتيجة عمليات الترميم التي قام بها فنيو المتحف أوقات سابقة. وليس هذا فحسب حيث يستطيع المختص ان يعرف أيضا بدقة سمك كل طبقة والطبقة التي تليها من خلال دراسة طيف الانبعاث وتحليله فاذا تغير الطيف يعرف انه انتقل لطبقة جديدة.

    في الواقع بدأ استخدام تقنية الطيف المستحث بواسطة الليزر LIBS على مساحات صغيرة من لوحات فنية ولكن في القريب العاجل سوف يصبح استخدام هذه التقنية وسيلة معتمدة لتحليل اللوحات الفنية واستعادتها إلى أصلها. وذلك من خلال إزالة الطبقات الغير مرغوب فيها طبقة طبقة حتى الوصول إلى الطبقة الأصلية للوحة الفنية.

    أطباء الأسنان بدءوا باستخدام تقنية LIBS لتحديد العمق الذي يجب ان يصلوا له في تجويف السن. كما ان مختبرات ضبط الجودة يعتمدوا على هذه التقنية في تحديد مقدار العناصر المضافة إلى الألومنيوم المستخدم في البناء للتأكد من ان النسبة المطلوبة هي التي تم إضافتها للخليط. كما ان علماء الآثار والطب الشرعي يستخدموا هذه التقنية في عمليات التحليل للحصول على معلومات دقيقة.

    وبالرغم من ان عمر الليزر لم يتعدى الخمسون عاما إلا انه اثبت أداة قوية وفعالة تساعد في الإجابة على الكثير من الأسئلة وتحل الكثير من المشاكل المعقدة.


    _________________
    مديرعام المنتدى
    avatar
    Admin
    Admin

    عدد المساهمات : 104
    تاريخ التسجيل : 31/12/2009
    الموقع : http://shimo.ahlamontada.com

    default رد: كيف يعمل التحليل الطيفي المستحث بواسطة الليزر

    مُساهمة من طرف Admin في الثلاثاء فبراير 02, 2010 11:20 pm



    _________________
    مديرعام المنتدى

      الوقت/التاريخ الآن هو السبت ديسمبر 15, 2018 3:08 am