İlginizi Çekebilir
  1. Ana Sayfa
  2. AYT Fizik

Modern Fiziğin Teknolojideki Uygulamaları

featured
+ - 0
  • MR cihazı, protonların manyetik alandaki titreşimlerinden yararlanılarak yapılan tanı amacıyla kullanılan bir cihazdır.
  • Bilgisayarlı tomografi cihazı, X-ışını kullanılarak vücudun incelenen bölümünün kesitsel görüntüsünü çıkarmaya yarayan bir araçtır.
  • Ultrason cihazı yüksek frekanslı ses dalgalarını vücuda göndererek doku yüzeylerinden gelen ekoları saptama esasına dayanan görüntüleme cihazıdır.
  • Sonar cihazı ses dalgalarının su altındaki yayılımından yararlanarak yön bulmada, haberleşmede ve deniz araçlarının tespitinde kullanılan bir araçtır.
  • Termal kameralar, IR enerjiyi kullanarak görüntünün genel yapısını IR enerjisine göre farklı renklerle gösteren görüntüleme aracıdır.
  • Yarı iletken maddelere silisyum (Si) , germanyum (Ge) ve karbon elementleri örnek gösterilebilir.
    Plazma teknolojisi suyun saflaştırılmasında kullanılmaktadır. ( Sebebi plazma temelli sistemlerden yayılan UV ışınlarının mikroorganizma DNA’sını etkisizleştirmesidir.)
  • Diyot, transistor gibi elektronik devre elemanlarının üretiminde yarı iletken olan silisyum ve germanyum kullanılır.
  • Akım taşıyıcılarının çoğunluğu elektron olan silisyum ve germanyum maddesine N tipi yarı iletken malzeme denir.
  • N tipi yarı iletken malzemelerde elektronlar, çoğunluk akım taşıyıcıları olsa bile ısı ile oluşturulan birkaç tane elektron boşluk çifti de vardır. N tipi malzemelerde boşluklar azınlık taşıyıcıları diye adlandırılır.
  • Silisyuma 3 değerlik elektrona sahip atomların belirli oranda eklenmesiyle oluşturulan, eklenen katkı miktarı ile boşluk sayısı kontrol edilebilen malzemelere P tipi yarı iletken malzeme denir.
  • P tipi malzemede boşluklar çoğunluk akım taşıyıcıları, elektronlar azınlık akım taşıyıcılarıdır.
  • Yarısı P tipi, diğer yarısı N tipi malzemeden oluşan iki bölümlü silisyum parçası biçimindeki yapılara yarı iletken diyot denir.
  • Diyotlar anot ve katot olarak iki uca sahiptir. Anot kısmını P tipi madde, katot kısmını N tipi maddeler oluşturmuştur. Burada eğer anota artı katota eksi uçlar bağlanırsa diyot doğru polarize olur ve akım akar. Ters bağlanma durumunda akım geçişi olmaz. Bu duruma ters polarizasyon denir. Bu yöntem bazı özel diyotlarda kullanılır.
  • Transistor, elektronik devrelerde yükselteç olarak kullanılan, NPN ve PNP olarak iki temel yapıda üretilen devre elemanıdır.
  • Transistorun her bir terminaline (kısmına) işlevleri doğrultusunda emiter (emitter) , beyz (base) ve kollektör (collector) adları verilir.
    Emiter (E) bölgesi (yayıcı) akım taşıyıcılarının harekete başladığı bölge, Beyz (B) bölgesi (taban) transistorun çalışmasını etkileyen bölge, kollektör (C) bölgesi akım taşıyıcılarının toplandığı bölgedir.
  • Transistoru çalıştıracak şekilde, emiterin, beyzin ve kollektörün belirli değerdeki ve işaretteki doğru akım (DC) ile beslenmesine transistorun kutuplanması denir.
  • PNP ve NPN transistorlerinde Ie= Ic + Ib dir.
  • LED’ler, ışık yayan diyot olarak bilinen, elektrik enerjisini ışığa dönüştüren yarı iletken devre elemanıdır.
    LED’in en önemli kısmı yarı iletken malzemeden oluşan LED çipidir. LED çipi noktasal bir ışık kaynağıdır ve kılıf içine yerleştirilmiş yansıtıcı eleman sayesinde ışığın belirli bir yere yayılmasını sağlar.
  • Yüzeylerine gelen güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemlere ‘ fotovoltoik piller (güneş pilleri)’ denir. Güneş pilleri, P tipi ve N tipi yarı iletken eklemden oluşan güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren araçtır.
  • Güneş pillerinin yapımında en çok silisyum, galyum, arsenit ve kadmiyum tellür gibi anorganik yarı iletken malzemeler kullanılır.
  • Herhangi bir iletkenin elektrik direncinin belirli bir sıcaklık değerinin altında yok olmasına süper iletkenlik denir.
  • Süper iletkenler kritik sıcaklıklar altındaki sıcaklıklarda içinde bulunduğu veya yakınlardaki manyetik alanı uzaklaştırırlar.
  • Süper iletkenlik durumu her noktada sıcaklığa bağlı olsa da, belirli bir değeri aşan manyetik alanlarda, kritik sıcaklığın altında olsa bile süper iletkenlik gözlenmez. Bu manyetik alan değeri kritik manyetik alandır.
  • Süper iletken malzemeler kritik alan durumuna göre I. tip ve II. Tip olarak ikiye ayrılır.
    I. tip süper iletkenler sadece belirli bir kritik manyetik alan değerinin altında süper iletken davranırlar.
    II. tip süper iletkenler belirli manyetik alan değeri altında süper iletken, belirli manyetik alan değerinde normal ve süper iletken karışık ve daha üst manyetik alan değerlerinde normal iletkenlik gösterirler.
  • Süper iletken maddeler, çok iyi birer diyamanyetik maddelerdir. Kritik sıcaklığının altındaki bir süper iletken, hafif ve güçlü bir mıknatısa yaklaştırılırsa, süper iletken madde hava da kalır. Buna süper iletken metallerin levitasyon özelliği denir.
  • Süper iletkenler ile yük manyetik akı yoğunluğu elde edilebileceği için manyetik rezonar (MR) yani emar cihazları geliştirilmiştir.
  • Süper iletkenler parçacık fiziği deneylerinde ışık hızına yakın hızlarda hareket eden atom altı parçacıkların merkeze bağlı tutulmasını sağlayan güçlü mıknatısların yapımlarında kullanılmaktadır.
  • Nanoteknolojinin, malzeme ve imalat, elektrik-elektronik ve bilgisayar teknolojisi, havacılık ve uzay çalışmaları, tıp ve sağlık, çevre ve enerji gibi uygulama alanları vardır.
  • Bakır normalde mat iken nano seviyede saydama, platin normalde inert iken nano seviyede katalitik, silikon makro seviyede yalıtkan iken nano seviyede iletken ve altın ise normalde hiç reaksiyona girmezken nano seviyede çok aktif bir elementtir.
  • Karbon nanotüpler kristal grafitlerden oluşan hegzagonal örgüdeki karbon atomlarının oluşturduğu silindirik yapılardır.
  • Nanopartiküller, plazma, çubuk, küre, küp, iğne gibi değişik şekillere sahip, 5 – 100 nm boyutunda enfeksiyonla mücadelede kullanılan kolloidal yapılardır. Sentetik veya doğal kaynaklı bir makro molekülden meydana gelir.
  • Bir nanometre (1-100nm) civarında çapa sahip olan farklı uzunluklarda, iletken ya da yarı iletken tellere nano tel denir. Nano teller iletken ya da yarı iletkenlerden yapıldığı gibi organik ya da inorganik moleküler ünitelerden de oluşturulur. Bu tellere kuantum telleri de denir
  • X ışınları yüksek enerjili elektronların yavaşlatılması veya atomların iç yörüngelerindeki elektron geçişleri ile meydana gelen, dalga boyları 0,1-100 Å arasında değişen elektromanyetik dalgalardır.
    Dalga boyları küçük, girginlik dereceleri fazla olan X-ışınına ‘sert X-ışını’ , dalga boyları büyük girginlik dereceleri az olan X-ışınına ‘yumuşak X-ışını’ denir.
  • 1912’de Laue’nin kristallerdeki kırınım deneyleri ile X-ışınlarının dalgalı yapıda oldukları ortaya çıkmıştır.
    X-ışınları doğal ve yapay X-ışınları olarak ikiye ayrılır.
  • Doğal X-ışınları, atom çekirdeği tarafından K enerji kabuğundan elektron yakalanması, alfa bozunumu, iç dönüşüm ve beta bozunumu olaylarında meydana gelir.
  • Yapay X-ışınları, maddenin elektron, proton parçacıkları veya iyonları gibi hızlandırılmış parçacıklarla etkileşmesinde ya da X-ışını tüpünde veya başka bir uygun radyoaktif kaynağından çıkan fotonlarla etkileşmesinden meydana gelir. Maddenin fotonlarla etkileşmesinde karakteristik (çizgi) X-ışınları, yüklü parçacılarla etkileşmesinden hem karakteristik hem de sürekli X-ışınları elde edilir.
    X ışını tüpünde hedefin elektronlarla bombardımanı sonucunda oluşan X-ışınlarının maddenin içine işleyebilme gücüne ‘sertlik’ denir. Bu ışınların sertliği, lambadaki gazın ne derece boşaltıldığına ve tüpe uygulanan gerilime bağlıdır. Eğer lambada fazla miktarda gaz kalmışsa gaz molekülleri ile çarpışıp hedefini şaşan çok miktarda gaz molekülleri olur. Uygulanan gerilimde ne kadar yüksekse hedefe çarpan elektron akımının darbe gücü o derece büyük olur.
  • Sürekli (frenleme) X-Işınları, elektron demeti, hedef atomun çekirdeğine yaklaştığında, çekirdeğin pozitif yükünden kaynaklanan elektrik alandan etkilenir ve ivmeli hareket yapmaya zorlanarak dışarıya fotonlar yayar. Sürekli bir enerji spektrumuna sahip bu fotonlara sürekli X-ışınları, bu olaya da bremsstrahlung veya frenleme radyasyonu adı verilir
  • Karakteristik X-ışınları, hedef atom üzerine gönderilen elektronların, hedef atomun yörüngesindeki elektronlarla etkileşimi sonrasında, aldıkları enerjiyle üst enerji seviyelerine çıkar. Kararsız durumdaki bu enerji seviyeleri geri bozunduğunda dışarıya foton yayınlanır. Enerjileri, seviyeleri arasındaki farka eşit olan bu fotonlara karakteristik X-ışınları adı verilir.
  • Lazerler uyarılmış emisyon yöntemi ile dalga boyu, faz ve genlik bakımından uyumlu ışık veren cihazdır.
  • Katı hal lazerleri en çok kullanılan lazer türleri arasında yer alır. Bu lazerler, ölçme işlemlerinde, elmas kalıplarının işlenmesinde, boya lazerlerinin parçalanmasında, atomik parçalamada ve tıp alanında yaygın olarak kullanılır. Katı hal lazerleri ayrıca sanayide özellikle yansıtıcı metalleri kesme, delme işlemlerinde kullanılır. Seramik gibi metal olmayan materyalleri işlemede yine katı hal lazerleri kullanılır.
  • Sıvı lazerler, ayarlanabilen prizması nedeniyle özellikle kimyasal analiz işlemlerinde, bir sıvı lazer türü olan boya lazerleri; spektroskopik cihazlarda ışın kaynağı olarak kanserin fotodinamik tedavisinin uygulanmasında, tıbbi teşhiste, deri hastalıklarında (dermatoloji), bevliyede (üroloji), atmosferdeki gazların analizlerinde, ileri haberleşme teknolojisi ve mikro elektronik devrelerde, genetik mühendisliği alanında, insansız uzay araçlarındaki Güneş pilinde, petrol ve kömür endüstrisinde, izotopların ayrılmasında, üç boyutlu resim çekme ve görüntülemede (holografi), kuru kimyasal aşındırma yöntemi ile malzeme işlemede ve uranyum madenciliği işleme endüstrisinde kullanılır.
  • Gaz lazerleri, biyo uyarımda, yara iyileştirmesinde ve endüstride ise özellikle 2-12 KW’a kadar güç gerektiren uygulamalarda kullanılır. CO2 lazeri deri, lastik gibi organik malzemelerin kesilme ve delinme işlerinde, çocuk emziklerine delik açmada, zımba basımlarında ve birçok metal, plastik, ağaç, kuvars, seramik ve cam işlemede kullanılır.
  • Yarı iletken lazerler, CD-ROMS, DVD ve HDDVD teknolojilerinde kullanılır. Yüksek hız ve düşük maliyet nedeniyle tercih edilir. Ayrıca, ısıtma, kaplama, dikiş kaynak gibi endüstriyel uygulamalarda da kullanılır.
    X-ışını lazerler, görüntüleme mikroskobunda, taş baskılarda (litografi) ve plazma incelemede kullanılır.
    Fiber lazerler, tıpta, askerî alanda, optik saatlerde; kullanılır.
  • Serbest elektron lazerleri, ince filmlerde, fotokimyasal süreçlerin incelenmesinde, biyolojik yapıların dinamiğinin incelenmesinde, yarı iletkenlerin elektronik yapılarının ortaya konmasında, malzeme ve yüzey işlemede kullanılır.
  • Serbest elektron lazerleri, çekirdek fiziği araştırmalarında kullanılır.

Yorum Yap