الفيزياء

استعمال كهرضغطية الكوارتز في الاتصالات الراديوية والهاتفية

2013 الرمل والسيليكون

دنيس ماكوان

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

ويعود التطبيق الثاني الذي يستمر إلى يومنا هذا لكهرضغطية الكوارتز في حيز الاتصالات الراديوية والهاتفية إلى بدايات سنوات العشرينات من القرن العشرين، فمحطة اتصالات راديوية ترسل إشارة عند تردد محدد، وتُرسَل مكالمة خط هاتف أرضي عبر أسلاك نحاسية، كما تُرسَل مكالمة هاتف جوال عبر الهواء بواسطة تعديل موجة حاملة تمتلك تردداً محدداً.

وفي كل حالة، ينبغي أن يكون التردد الموافق للمرسلات مستقراً دون انزياح مع الزمن. ولقد أدخل والتر ج. كادي (Walter G. Cady) في جامعة ويسليان (Wesleyan) (Cady 1920) وألكسندر ماكلين نيكولسون (Alexander McLean Nicolson) في قسم البحوث في شركة ويستيرن إلكتريك (Western Electric) (Nicolson 1918) بلورات كهرضغطية في دارات طنين كهربائية لتأمين الترددات المستقرة.

ولقد قادت القيمة الاقتصادية لهذا الاختراع في صناعة الاتصالات الناشئة إلى معركة براءات طويلة الأمد. ولقد خسر والتر كادي المعركة لصالح ألكسندر نيكولسون وشركة وسترن إلكتريك.

عند الطنين، تزداد سعة الإشارة بشكلٍ كبيرٍ عند تردد محدد، وتعتبر نغمات الآلات الموسيقية مثل الأرغن والأبواق والمزامير حالات طنين يتحكم بها طول عمود الهواء الذي يلعب دور طنّان لتقوية الاهتزاز والتحكم به عند تواتر النغمة. وعلى نحو مماثل، تمتلك بلورة أو شوكة طنانة ترددات طنين تتعلق بأبعاد البلورة وبخواصها الذاتية.

وفي هزاز كوارتز، تولد البلورة الكهرضغطية فولطية تهتز عند تواتر طنين البلورة. ويُثبِت الهزاز الكهرضغطي تردد الهزاز عند تواتر الطنين الطبيعي لبلورة الكوارتز ويعتبر معيار تردد دقيق (Heising 1946).

 

يمكن أيضاً استعمال بلورة طنّانٍ كمرشح لتمرير عصابة الترددات المرغوبة فقط. وفي الاتصالات التلفونية أو تعديل السعة الراديوي (AM radio)، تُرسَل على أسلاك النحاس أو على أمواج الهواء عدة محادثات أو محطات راديوية مع احتفاظ كل منها بعصبة تردداتها الخاصة. ويسمح مرشِّح بلوري الكشف بواسطة مستقبل عن عصبة ترددات محددة في حين يحذف كل الترددات الأخرى القريبة.

يعتبر الكوارتز المادة المختارة للهزازات والمرشحات البلورية لأن الطنين ضيق بشكلٍ خاص.

ومنذ عام 1920، شكلت هزازات ومرشحات الكوارتز أجهزة معيارية في تجهيزات الاتصالات الهاتفية والراديوية.

وفي يومنا الراهن، تتواجد طنانات الكوارتز في الهواتف المحمولة وأجهزة التلفزيون والتجهيزات الإلكترونية المنزلية الأخرى التي تتطلب التشغيل عند ترددات مستقرة.

مع اقتراب الحرب العالمية الثانية، توسع في الواقع إنتاج طنانات الكوارتز. ومن أجل الاتصال بين الطائرات والسفن والقواعد الأرضية، احتاجت الجيوش إلى أعداد كبيرة من المرسلات والمستقبلات التي يتطلب كل منها طنان كوارتز.

ولتصنيع الطنانات، استعملت الصناعة خلال النصف الأول من القرن العشرين بلورات الكوارتز الطبيعية المستخرجة بشكل رئيسي من البرازيل. ومع زيادة الطلب على طنانات الكوارتز، بُذلت المحاولات من أجل تنمية (زرع) بلورات الكوارتز الصنعية على مستوى صناعي.

التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪اتصالات الجيل الخامس 5G والجدل حول هواوي: لماذا يتجاوز البعد الأمني؟
آرثر لودرين Arthur Laudrain APB_Laudrain@ باحث بعد الدكتوراه في الأمن السيبراني - جامعة أكسفورد. ويدرس قضايا تقاطع التكنولوجيا والأمن الدولي.
في يناير 2020 أعلنت حكومة المملكة المتحدة أنها ستسمح لشركة هواوي الصينية بتوفير المعدات للمساعدة على بناء شبكة اتصالات الجيل الخامس اختصاراً: الشبكة 5G في البلاد. ورداً على ذلك، هددت الولايات المتحدة بحجب بعض معلوماتها الاستخباراتية عن المملكة المتحدة، وحذرت من أن المفاوضات التجارية ستواجه صعوبات ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪10 نظريات غريبة عن الكون
قلم: أندرو ماي
1 - عالم الأغشية
أحد جوانب الكون التي نأخذها كأمر مسلّم به هو أنه ثلاثي الأبعاد- أي أن هناك 3 اتجاهات متعامدة يمكنك التحرك فيها. ومع ذلك، تشير بعض النظريات إلى بُعد مكاني آخر- لا يمكننا إدراكه بشكل مباشر- يمر في اتجاه عمودي آخر. ويشار إلى هذا الفضاء ذي الأبعاد الأعلى ب ‘الجزء الأكبر’ The Bulk في حين أن كوننا عبارة عن غشاء ثلاثي الأبعاد- أو «غشاء» Brane - يطفو بداخل الجزء الأكبر. وعلى الرغم من تعقيدها، إلا أن ص