الجرمانيوم "Ge"
لقد اكتشفه كيماوي ألماني اسمه فينكلر عام 1882 في ركاز الفضة وبالطبع فقد أعطاه اسماً جرمانياً فأصبح الجرمانيوم . وهو عنصر قليل الانتشار في الطبيعة إذ تبلغ وفرته 8 غرامات في الطن من قشرة الأرض...
وحتى غد الحرب العالمية الثانية لم تسنح الفرصة للاهتمام به. ثم تغيّرت الأحوال مع اختراع الترانزيستور الذي حاز من أجله ثلاثة باحثين أمريكيين=( وليام شوكلي و جون باردين و والتر هاوز براتين ) جائزة نوبل في الفيزياء ..
ولذرة الجرمانيوم 4 إلكترونات سطحية،وبنيته الالكترونية هي ( 2+8+18+4) وهو نصف ناقل كالكالسيوم..
ومن الوجهة التاريخية هو نصف الناقل الأول الذي اكتشفت فيه أعاجيب نصف الناقلية و لقد زالت حظوته العلمية عما كانت من قبل بسبب عيب كبير فيه وهو أنه تضيع خواصه إذا ارتفعت درجة حرارته قليلاً، فلا يمكن استعماله في درجة تزيد على 50ْ، ولذلك فلا يمكن تعريضه للشمس وإن جهاز اللِحام يكفي لتخريب الترانزيستور المصنوع من الجرمانيوم إذا لم تتخذ دون ذلك احتياطات .
ومع ذلك فلا يزال هذا العنصر مستعملاً بسبب رخص ثمنه نسبياً مع اعتبار مكتسبات التقنية، ولكن من أجل نوعية الخدمات يفضل عليه السيليسيوم تفضيلاً كبيراً لأنه أقل حساسية على الحرارة فهو العنصر نصف الناقل الكبير في عصر المعالج المستدق.
على أن أهمية الجرمانيوم عادت إلى التزايد بسبب آخر، وهو الدور الذي يقوم به في تقنيات ما تحت الأحمر.
فنحن نرى الشمس لأنها متوهجة؛ وتبلغ درجة حرارة سطحها 5500ْ مئوية، ولذلك فهي تشع إشعاعاً شديداً في منطقة الضوء المرئي وخاصة في عصابة الضوء الأصفر أي ما فوق ( 0.55مكرون)، ولكن إذا تصوّرنا أن درجة الشمس انخفضت فإن ضوءها يبدو لنا برتقالياً (0.60مكرون) ثم أحمر برتقالياً (0.65مكرون) ثم أحمر كرزياً( 0.70 مكرون) وإذا انخفضت درجة الشمس أكثر من ذلك لا تعود شبكية العين قادرة على إدراك أي ضوء لأن خلاياها تصبح غير حساسة على الإشعاعات التي تزيد أطوال أمواجها على (0.75 مكرون) ومع ذلك فإن الإشعاع موجود ولكنه تحت الأحمر .
لهذا السبب لا نرى إشعاع الأرض الذي هو هام نسبياً، وإن درجة حرارة الأرض المتوسطة البالغة (+10ْ) تجعلها تصدر إشعاعاً يقع القسم الأشد فيه في طول الموجة البالغ (11) مكروناً..
لكن ثمة أجهزة تستطيع كشف هذا الإشعاع تحت الأحمر.. إذ تصنع عدسات عجيبة من الجرمانيوم لما تحت الأحمر، تدهش الناظر بمظهرها المعدني= وهي عاتمة بالنسبة إلى الضوء المرئي ولكنها تجاه إشعاع تحت الأحمر يكون سلوكها كسلوك العدسة الزجاجية بالنسبة إلى الضوء العادي. فتشكل صوراً أو أخيلة حرارية، وقد أصبح تفسير هذه الصور أساساً لعلم شيّق هو الترموغرافيا أي التصوير الحراري بدلاً من الفوتوغرافيا أي التصويرالضوئي.
والترموغرافيا: هي قبل كل شيء علم متعلق بالأرض يُبيِّن الرطوبة ويكشف منابع الحرارة كما يكشف التلوث الحراري للأنهار، كما ويستعين فن البناء بالترموغرافيا لأنها تبين الحرارة التي تتسرب من البيت المدّفأ،وتبين مقدار الجودة لعازل حراري لذلك نرى في البلاد الاسكندنافية المصارف تطالب بعمل تصوير حراري للعمارات التي يطلب منها توظيف الأموال.
كما أنها تبين الصناعة لأنها تبين كيف تسخن القطع أثناء شغلها، ويعطي الإنذار إذا ارتفعت حرارة قطع الفولاذ الخاص فوق الدرجة الحرجة التي تسبب لها فقدان خواصها المميزة.
كما وأصبحت الترموغرافياً جهازاً لطب جديد لأن جميع أجزاء الجسم ليست كلها بنفس الدرجة من الحرارة فهناك فروق طبيعية بينها، لهذا فالترموغرافيا تكشف عن الأورام المؤذنة بسرطان العظام أو الجلد أو الثدي، لأن هذه الأورام حتى ولو كانت لا يمكن جسُّها سريرياً فهي تظهر بفضل ارتفاعات محلية في درجة الحرارة وتصبح بُنِّية بطريقة لألوان الكاذبة= حيث تبدو المناطق الباردة على الشاشة زرقاء،والمناطق ذات الدرجة النظامية بنفسجية، وتظهر خضراء المناطق التي فيها ارتفاع يزيد قليلاً على الدرجة النظامية ،وصفراء ثم حمراء الدرجات التي هي أعلى من ذلك .
كما وتبين الترموغرافيا اضطرابات دوران الدم لا سيما التي تسبب خدر الأصابع ( ويسمى مرض رينو )
هذا وإن جميع الفوارق الحرارية يمكن كشفها بخلية جيدة تعمل بالضوء تحت الأحمر، ولأن الجرمانيوم عنصر نصف ناقل فهو كاشف حسّاس جداً يقدر أن يكشف فروقاً في درجة الحرارة اقل من 0.03 ْ من الدرجة المئوية ولكنه يجب الحفاظ عليه في درجة الهليوم السائل وكلما كانت الخلية تحت الحمراء حساسة كان من اللازم وقايتها من حرارة غير مناسبة تصدر في جوارها.
وإن الصور الحرارية هي من نواحٍ شيء أغنى بالمعلومات من الصور التي تتلقاها عيننا لأن المواد الأرضية عامة ليست مصوّرة للضوء المرئي وإنما هي تردّ الضوء إلينا الذي تتلقّاه من الشمس، ويظن الإنسان أنه ينظر إليها وإنما هو في الحقيقة يرى الشمس فيها.
وهكذا كان الإنسان تجاه الإشعاع المنبعث من الأرض ومن الأجسام بالأمس شبه أعمى... وفي عصر الترموغرافيا صار هذا العمى يستعيد بصره بفضل العدسات والخليات المصنوعة من الجرمانيوم التي تتزوّد بها أجهزته.
لقد اكتشفه كيماوي ألماني اسمه فينكلر عام 1882 في ركاز الفضة وبالطبع فقد أعطاه اسماً جرمانياً فأصبح الجرمانيوم . وهو عنصر قليل الانتشار في الطبيعة إذ تبلغ وفرته 8 غرامات في الطن من قشرة الأرض...
وحتى غد الحرب العالمية الثانية لم تسنح الفرصة للاهتمام به. ثم تغيّرت الأحوال مع اختراع الترانزيستور الذي حاز من أجله ثلاثة باحثين أمريكيين=( وليام شوكلي و جون باردين و والتر هاوز براتين ) جائزة نوبل في الفيزياء ..
ولذرة الجرمانيوم 4 إلكترونات سطحية،وبنيته الالكترونية هي ( 2+8+18+4) وهو نصف ناقل كالكالسيوم..
ومن الوجهة التاريخية هو نصف الناقل الأول الذي اكتشفت فيه أعاجيب نصف الناقلية و لقد زالت حظوته العلمية عما كانت من قبل بسبب عيب كبير فيه وهو أنه تضيع خواصه إذا ارتفعت درجة حرارته قليلاً، فلا يمكن استعماله في درجة تزيد على 50ْ، ولذلك فلا يمكن تعريضه للشمس وإن جهاز اللِحام يكفي لتخريب الترانزيستور المصنوع من الجرمانيوم إذا لم تتخذ دون ذلك احتياطات .
ومع ذلك فلا يزال هذا العنصر مستعملاً بسبب رخص ثمنه نسبياً مع اعتبار مكتسبات التقنية، ولكن من أجل نوعية الخدمات يفضل عليه السيليسيوم تفضيلاً كبيراً لأنه أقل حساسية على الحرارة فهو العنصر نصف الناقل الكبير في عصر المعالج المستدق.
على أن أهمية الجرمانيوم عادت إلى التزايد بسبب آخر، وهو الدور الذي يقوم به في تقنيات ما تحت الأحمر.
فنحن نرى الشمس لأنها متوهجة؛ وتبلغ درجة حرارة سطحها 5500ْ مئوية، ولذلك فهي تشع إشعاعاً شديداً في منطقة الضوء المرئي وخاصة في عصابة الضوء الأصفر أي ما فوق ( 0.55مكرون)، ولكن إذا تصوّرنا أن درجة الشمس انخفضت فإن ضوءها يبدو لنا برتقالياً (0.60مكرون) ثم أحمر برتقالياً (0.65مكرون) ثم أحمر كرزياً( 0.70 مكرون) وإذا انخفضت درجة الشمس أكثر من ذلك لا تعود شبكية العين قادرة على إدراك أي ضوء لأن خلاياها تصبح غير حساسة على الإشعاعات التي تزيد أطوال أمواجها على (0.75 مكرون) ومع ذلك فإن الإشعاع موجود ولكنه تحت الأحمر .
لهذا السبب لا نرى إشعاع الأرض الذي هو هام نسبياً، وإن درجة حرارة الأرض المتوسطة البالغة (+10ْ) تجعلها تصدر إشعاعاً يقع القسم الأشد فيه في طول الموجة البالغ (11) مكروناً..
لكن ثمة أجهزة تستطيع كشف هذا الإشعاع تحت الأحمر.. إذ تصنع عدسات عجيبة من الجرمانيوم لما تحت الأحمر، تدهش الناظر بمظهرها المعدني= وهي عاتمة بالنسبة إلى الضوء المرئي ولكنها تجاه إشعاع تحت الأحمر يكون سلوكها كسلوك العدسة الزجاجية بالنسبة إلى الضوء العادي. فتشكل صوراً أو أخيلة حرارية، وقد أصبح تفسير هذه الصور أساساً لعلم شيّق هو الترموغرافيا أي التصوير الحراري بدلاً من الفوتوغرافيا أي التصويرالضوئي.
والترموغرافيا: هي قبل كل شيء علم متعلق بالأرض يُبيِّن الرطوبة ويكشف منابع الحرارة كما يكشف التلوث الحراري للأنهار، كما ويستعين فن البناء بالترموغرافيا لأنها تبين الحرارة التي تتسرب من البيت المدّفأ،وتبين مقدار الجودة لعازل حراري لذلك نرى في البلاد الاسكندنافية المصارف تطالب بعمل تصوير حراري للعمارات التي يطلب منها توظيف الأموال.
كما أنها تبين الصناعة لأنها تبين كيف تسخن القطع أثناء شغلها، ويعطي الإنذار إذا ارتفعت حرارة قطع الفولاذ الخاص فوق الدرجة الحرجة التي تسبب لها فقدان خواصها المميزة.
كما وأصبحت الترموغرافياً جهازاً لطب جديد لأن جميع أجزاء الجسم ليست كلها بنفس الدرجة من الحرارة فهناك فروق طبيعية بينها، لهذا فالترموغرافيا تكشف عن الأورام المؤذنة بسرطان العظام أو الجلد أو الثدي، لأن هذه الأورام حتى ولو كانت لا يمكن جسُّها سريرياً فهي تظهر بفضل ارتفاعات محلية في درجة الحرارة وتصبح بُنِّية بطريقة لألوان الكاذبة= حيث تبدو المناطق الباردة على الشاشة زرقاء،والمناطق ذات الدرجة النظامية بنفسجية، وتظهر خضراء المناطق التي فيها ارتفاع يزيد قليلاً على الدرجة النظامية ،وصفراء ثم حمراء الدرجات التي هي أعلى من ذلك .
كما وتبين الترموغرافيا اضطرابات دوران الدم لا سيما التي تسبب خدر الأصابع ( ويسمى مرض رينو )
هذا وإن جميع الفوارق الحرارية يمكن كشفها بخلية جيدة تعمل بالضوء تحت الأحمر، ولأن الجرمانيوم عنصر نصف ناقل فهو كاشف حسّاس جداً يقدر أن يكشف فروقاً في درجة الحرارة اقل من 0.03 ْ من الدرجة المئوية ولكنه يجب الحفاظ عليه في درجة الهليوم السائل وكلما كانت الخلية تحت الحمراء حساسة كان من اللازم وقايتها من حرارة غير مناسبة تصدر في جوارها.
وإن الصور الحرارية هي من نواحٍ شيء أغنى بالمعلومات من الصور التي تتلقاها عيننا لأن المواد الأرضية عامة ليست مصوّرة للضوء المرئي وإنما هي تردّ الضوء إلينا الذي تتلقّاه من الشمس، ويظن الإنسان أنه ينظر إليها وإنما هو في الحقيقة يرى الشمس فيها.
وهكذا كان الإنسان تجاه الإشعاع المنبعث من الأرض ومن الأجسام بالأمس شبه أعمى... وفي عصر الترموغرافيا صار هذا العمى يستعيد بصره بفضل العدسات والخليات المصنوعة من الجرمانيوم التي تتزوّد بها أجهزته.
