مبارزه با قاچاق
مبارزه با منکرات و فساد
پیشگیری از وقوع جرم
کشف جرایم
بازرسی وتفتیش
حفظ آثار وادله جرم
دستگیری متهمین
جلوگیری از فرار و اختفای آنها
ابلاغ اوراق و اجرای تصمیمات قضایی
در مورد ضابطین عام مطابق ماده۲۹ قانون جدید آیین دادرسی کیفری عنوان ضابط عام به صورت مشخص به فرماندهان، افسران و درجه داران آموزش دیده نیروی انتظامی اطلاق شده و در تبصره ۱ آن تصریح شده است که مأموران وظیفه ( سربازان ) نیروی انتظامی ضابط دادگستری محسوب نمی شوند و در این قانون ضابط بودن را منوط به فراگیری مهارت های خاص و گذراندن دوره آموزشی زیر نظر مقام قضایی و دریافت کارت ضابط دادگستری دانسته است که قبلاً در مورد آنها گفته شد .
در قانون جدید نسبت به قانون آیین دادرسی کیفری ۱۳۷۸ در جهت حفظ حقوق متهم تشکیل پلیس خاص اطفال و نوجوانان است جایی که ماده ۳۱ قانون جدید مقررمی دارد: به منظور حسن اجرای وظایف ضابطان در مورد تطفال و نوجوانان پلیس ویژه اطفال ونوجوانان در نیروی انتظامی تشکیل می شود . انتقادی که در این زمینه وجود دارد یکی عدم معین کردن محدوده سنی مشخص است و دیگری اینکه منظور از اطفال و نوجوانان چه کسانی هستند ؟ آیا منظور از افراد کمتر از ۱۵ سال برای پسر و کمتر از ۹ سال برای دختر است یا منظور افراد زیر ۱۸ سال است :
ضابطین خاص
ضابطین خاص ضابطینی هستند که صلاحیت دخالت آنها محدود به جرائم خاص با شرایطی معین است و در غیر از آن جرایم یا بدون تحقق آن شرایط، حق مداخله و اقدام ندارند و مأمورینی هستند که مستقیماً به موجب قانون ویا تحت نظارت و تعلیمات قانونی مقام قضایی در حدود وظایف محوله را در مورد جرایم خاص انجام داده و مراتب را به مقام قضایی ابلاغ می کنند.
حال این سؤال پیش می آید آیا ضابط شناخته شدن این افراد در زمینه خاص، صلاحیت دخالت و اقدام ضابطین عام در این حوزه را نفی یا محدود می کند یا خیر ؟ در پاسخ باید گفت که ضابطین عام در همه حال ضابط دادگستری محسوب می شوند و ضابطین خاص دخالت و اقدام ضابطین عام را محدود یا نفی نمی کنند[۹].
البته در مورد ضابط خاص، به موجب قانون خاص ضابط شدن، ضابط خاص عنوان و در محدوده شرح وظایف شان مسئول میداند البته احراز ضابط بودن این افراد نیز در گرو داشتن کارت ضابط است برای مثال ماموران نیروی انتظامی مقاومت بسیج سپاه پاسداران انقلاب اسلامی هنگام مواجه با یک جرم مشهود چنانچه ضابط دیگری در محل حضور نداشته باشد یا اینکه داشته ولی دخالت نکند، حق مداخله نخواهد داشت مگر در صورتی که مطابق این قانون کارت ضابط داشته باشد و در این قانون به صورت مشهود امده است در صورت عدم حضور ضابطین دادگستری تمامی شهروندان می توانند اقدامات لازم را برای جلوگیری از فرار مرتکب و حفظ صحنه جرم به عمل آورند .
ضابطین خاص به دو دسته تقسیم می شوند:
الف) دسته اول ضابطینی هستند که پس از کشف جرم مکلفند مستقیماً به موجب قانون و یا تحت نظارت و تعلیمات قانونی مقام قضایی اقدامات لازم را به عمل آورده و مراتب را به مقام قضایی گزارش نمایند.
اعضای نیروی مقاومت بسیج سپاه پاسداران
اعضای سپاه پاسداران
واحد اطلاعات سپاه پاسداران
روسا و معاونین زندان
مامورین انتظامی راه آهن
فرمانده هواپیما
مامروین جنگلبانی
مامروین شکاربانی
مامورین وصول آیدان کشف قاچاق
نیروهای محافظ سازمان میراث فرهنگی
مامورین کادر بنادر
دسته دوم : ضابطینی هستند که در قوانین مریوطه صرفاً گزارش آنها به منزله گزارش ضابطین دادگستری است و قوانین خاص تکلیف دیگری از جهت حفظ آثار و دلایل جرم و جلوگیری از فرار متهم برعهده انها قرارنداده است این دسته از ضابطین عبارتند از :
مأمورین شهرداری
مأمورین منابع طبیعی و وزارت کشاورزی
مأمورین وزارت نیرو
بازرسان تامین اجتماعی
بازرسان کار و کارشناسان بهادشت کار
مأمورین شرکت پست و تلگراف و تلفن
۱-۱۹-مفهوم بزه دیده
مفهوم بزه دیده در زبان فارسی معادل عربی این واژه یعنی قربانی علیه و زیان دیده استعمال می شود . این واژه در زبان انگلیسی به معنای (Vicim) (قربانی ) به کار رفته است و در ادبیات فارسی بحث جرم شناسی و کتاب های حقوقی تعریف های متفاوتی دارد و در مجموع می توان آنها را به تفسیر موسع و مضییق دسته بندی کرد .
۱-۲۰-تفسیر موسع بزه دیده
در این رویکرد بیشتر به ورود ضرر از خسارت به دیگران توجه شده است، مطابق این دیدگاه بزه دیده کسی است که یک خسارت و آسیب قطعی برتمامیت شخصی وارد شده است .
۱-۲۱-تعریف مضییق بزه دیده
در این رویکرد به عکس تعریف موسع خاستگاه آسیب شناسی از جرم و منشاء ایراد خسارت کانون توجه است : ماده ۱ بخش الف از اعلامیه اصول بنیادین عدالت و برای بزه دیده جرم مجمع سازمان ملل متحد (۱۹۸۵) با توجه به ویژگی بزه دیده را چنین تعریف می کند:
بزه دیده گان اشخاصی هستند که در پی فعل یا ترک فعل ناقص قوانین کیفری دولت ها از جمله قوانین کم سوء استفاده های مجرمانه از قدرت را ممنوع کرده اند به صورت فردی یا گروهی به آسیب از جمله آسیب های بدنی و روانی، عاطفی، زیان اقتصادی، یا آسیب اساسی به حقوق بنیادی خود دچار شده اند پس در نتیجه کسانی که در اثر جرایم ناقص مانند شروع به جرم، جرم محال، جرم ناقص ( عقیم ) خسارات مادی یا معنوی ندیده اند بزه دیده به حساب نمی آیند . در این اساس بهتر بود که چنین تعریف کنند :
بزه دیده شخصی است حقیقی یا حقوقی که در پی وقوع جرم متحمل ضرور زیان مادی یا معنوی شده است ونیاز به تامین ضرور زیان و جبران خسارت مادی و معنوی دارد .
اقسام بزه دیده
در یک نگاه کلی بزه دیده را در سه قسم می توان مطالعه نمود : بزه دیدگان بالقوه، بزه دیده گان مستقیم و بزه دید گان غیر مستقیم .
الف) بزه دیدگان بالقوه : برخی گروه های مستعد آسیب پذیری به دلیل موقعیت ضعیف اجتماعی یا جسمی یا شرایط فیزیو لوژیکی از قبیل سن و یا جنس مانند زنان یا اطفال در معرض بزه دیدگی هستند . این نوع گروه ها به طور بالقوه بزه دیده محسوب می شوند .
ب) بزه دیدگان مستقیم : بزه دیده مستقیم نخستین شخصی است که آماج مستقیم رفتار مجرمانه قرارمی گیرد و قربانی بی واسطه بزهکار قرارمی گیرد . به عبارتی می توان گفت که بزه دیده مستقیم کسی است که مظلوم واقع شده و در نتیجه حق او بر مال، تمامیت جسمانی، آزادی و امثال اینها حسب نوع جرم ارتکابی علیه وی ا او ستانده شده یا در معرض تضییع قرارگرفته است[۱۰] .
ج) بزه دیدگان غیر مستقیم : بزه دیدگان غیر مستقیم دومین کسانی هستند که هر چند جرم را به طور مستقیم تجربه نکرده اند اما از رهگذر ان به یک آسیب وزیان یا درد ورنج غیر مستقیم دچار شده اند مانند خانواده درجه یک ودیگر بستگان بزه دیده مستقیم[۱۱].
موج های ناشی از بزه دیدگی نه تنها به بزه دیده بلکه به خانواده و خویشاوندان درجه یک و آشنایان وی نیز آسیب می رساند . این آسیب می تواند عاطفی و مالی یا جسمی باشد .
۱-۲۲-مبانی حمایت از بزه دیدگان
مبنا در اصطلاح حقوقدانان عبارت است از اصل یا قاعده کلی که نظام حقوقی مبتنی بر آن با دو مقررات حقوقی بر اساس آن وضع گردد. به اصول و قواعدی که در حقوق می تواند چنین نقشی داشته باشد معیارهای کلی دیگری نیز بر آن مبتنی باشد اصطلاحاً مبانی حقوق گفته می شود[۱۲].
۱-۲۳- گستره حمایت از بزه دیدگان
همانگونه که اشاره شده حمایت از بزه دیدگان وتسکین ناملایمات روحی آنان مبانی های مختلفی را دارند از این رو بایستی حقوق بزه دیدگان را به درستی شناخت و آن را احترام گذاشت و البته نکته مهم این است که حقوق باید در طی فرایندی به قربانی تعلق گیرد که نشانگری کرامت انسانی اوباشد . وقتی بزه دیده را فرایند کیفری به صورت محرمانه شفاف و در تمامی ابعاد پذیرفته شود در برابر تمایلات بوجود آمده احساس جبران می کند و کرامیت را که به روح و روان انسان مربوط است در او آرامش می یابد این کرامت یکی از حقوق بنیادین برابر و انتقال ناپذیر است .
۱-۲۴-مبانی در زمینه یزه دیده :
مبانی هنجاری : برخی از دانشمندان به ابعاد ارزش حمایت از بزه دیدگان در جامعه اشاره نمودند و معتقدند که حراست و پاسداری از ارزش های یک جامعه سر لوح حقوق جزا قرارداشته و اصولاً از اهداف بنیادین سیاست جنایی محسوب می شود زیرا حمایت از نیازمندان ، مستضعفان و بویژه نیزه دیدگاه جزء ارزش های جامعه است و از این رو حمایت از آنان مبنای ارزش دارد .
کوتاهی دولت در جلوگیری از پدیده مجرمانه : عده ای دیگر خاستگاه حمایت از بزه دیده را در ناتوانی حکومت ها در جلوگیری از جرم می دانند و در همین راستا دکتر ریموند گس می نویسد : جنبش حمایت از بزه دیده بر اثر ناتوانی جوامع در پیش گیری رشد صعودی و مداوم بزهکاری در سال های اخیر بوجود آمده است به گونه ای که بر اثر فقدان قدرت عمل جرم تنها چاره ممکن حمایت از یزه دیدیگان و تخفیفاثرات پدیده مجرمانه عنوان شده است .
کمترین میزان همبستگی(۰۵۶۶/۰-) نیز بین افراد ۱۲ و ۲۸ وجود دارد.
ضریب همبستگی پیرسون بین دو گروه، با توجه به میانگین پاسخهای هر گروه به ۶۸ گویه تحقیق، برابر با ۶۷۱/۰ میباشد که نشانگر همبستگی متوسط بین دیدگاههای دو گروه نسبت به گویههای تحقیق است.
به دنبال محاسبه ضرایب همبستگی، «تحلیل عاملی[۳]» نیز انجام شد. تحلیل عاملی روشی است که میتوان از طریق آن، افراد، گویهها و به طور کلی متغیرهایی را که به یکدیگر شباهت بیشتری دارند، در گونههای مربوط قرار داد. با محاسبه مقادیر بار عاملی دو گونه گروه مشخص گردید. ۱۸ نفر در گروه اول متشکل از ۱۲ روحانی و ۶ استاد، و ۱۲ نفر در گروه دوم متشکل از ۳ روحانی و ۹ استاد، قرار گرفتند. به همین دلیل گروه اول را گروه روحانیان و گروه دوم را گروه استادان نامگذاری میکنیم. مقادیر بار عاملی هر گروه را در جدول شماره ۱ ضمیمه میتوان دید. جدول شماره ۲ ضمیمه نیز شامل مقادیر وزن برای هر دو گروه است. در نمودار ۴٫۴ نحوه گروهبندی پاسخگویان بر اساس تحلیل عاملی نمایش داده شده. رنگ آبی معرف گروه اول یعنی روحانیان و رنگ قرمز نشان دهنده گروه دوم یعنی استادان میباشد.
در ماتریس ۵٫۴ میزان همبستگی پاسخگویان پس از تحلیل عاملی نمایش داده میشود. در این ماتریس میتوان همبستگی پاسخگویان هر گروه را با هم مشاهده کرد. همان طور که مشاهده میشود ، همبستگی پاسخگویان گروه اول یعنی روحانیان با هم زیاد است در حالی که همبستگی پاسخگویان گروه دوم یعنی استادان با هم کم است. به این ترتیب نظرات روحانیان در حوزه دین و رسانه به هم نزدیکتر است تا نظرات استادان.
بعد از ورود دادهها به نرم افزار کوانل، برای هر گروه، نمرات استاندارد (Z) محاسبه شد . جدول شماره ۳ ضمیمه، نشان دهنده میانگین نمرات استاندارد گروه اول و دوم برای کلیه گویههای تحقیق به ترتیب از بیشترین نمره Z تا کمترین است.
در تجزیه و تحلیل دادهها، نمره استاندارد یا نمره Z هر گویه که بزرگتر از ۱+ باشد، دلالت بر موافقت بیشتر و نمرات هر گویه که کمتر از ۱- باشد، دلالت بر مخالفت بیشتر است.
همان طور که پیشتر عنوان شد، با بهره گرفتن از تحلیل عاملی دو گونه گروه مشخص گردید. ۱۸ نفر در گونه اول و ۱۲ نفر در گونه دوم قرار گرفتند. مقایسه نظرات این دو گروه، بر اساس نمرات استاندارد، نشان میدهد که گرچه دو گروه با مضمون ۱۴ گویه اختلاف نظر دارند ولی، در خصوص ۵۴ گویه دیگر، با یکدیگر اختلاف نظر فاحشی ندارند. به عبارت دیگر تفاوت میانگین نمرات استاندارد ۵۴ گویه تحقیق، بین دو گروه کمتر از ۱+ یا ۱- میباشد. جدول شماره۳ گویههای مورد اختلاف دو گروه را با توجه به نمرات استاندارد از مقادیر مثبت (موافق) تا مقادیر منفی (مخالف) نشان میدهد.
نمودار بالا بیانگر پاسخهای دو گروه پاسخگو (استادان و روحانیان) به ۶۸ گویه میباشد. پاسخهای گروه اول (روحانیان) با رنگ قرمز- مربع و گروه دوم (استادان) با رنگ آبی- دایره نشان داده شده است. در برخی گویهها که هر دو گروه نظرات کاملاً مشابهی داشتهاند، هر دو رنگ آبی-دایره و قرمز-مربع برهم منطبق شدهاند.
۱٫۴ گویههای مورد توافق دو گروه
برای هر گروه، نمرات استاندارد (Z) محاسبه شده است. گویههایی که اختلاف نمره استاندارد آنها بین ۱- تا ۱+ باشد، گویههایی هستند که هر دو گروه پاسخگو بر سر محتوای آن اتفاق نظر دارند. جدول شماره ۲ میانگین نمرات استاندارد دو گروه را بر اساس موافقت زیاد تا مخالفت زیاد با گویهها را نشان میدهد. این جدول در واقع، شاخصهایی را عرضه میکند که میتوان سایه روشن الگوی مطلوب برنامههای دینی تلویزیون را از لابهلای آن دید و خطوط آن را ترسیم کرد. در این قسمت ابتدا گویههای مورد توافق استادان و روحانیان مورد بررسی قرار میگیرد.
جدول شماره ۲: گویههای مورد توافق دو گروه بر اساس میزان موافقت
جدول ۲٫۴ : گویههای مورد توافق دو گروه | |||||
میانگین | گروه ۲ | گروه ۱ | گویه | شماره | حوزه |
۵۴/۱ | ۵۳/۱ | ۵۵/۱ | برنامههای دینی باید مشاوران مذهبی داشته باشند. | ۳۴ | محتوا |
۳۵/۱ | ۶۵/۱ | ۰۵/۱ | موضوعات مورد آموزش در برنامههای مذهبی باید براساس سازماندهی نظاممند پیگیری شوند و گسترش یابند. | ۶۳ | ارائه |
۲۴/۱ | ۴۹/۱ | ۹۹/۰ | در مناسبتهای مذهبی نیاید برنامههای رسانه منحصر در برنامههای مذهبی باشد. | ۵۸ | سایر |
۲۲/۱ |
۷,۱,۶,۸,۶,۱,۷
۸,۱,۶,۷,۶,۱,۸
۶
با انتخاب درست زمانهایT0، T2 ,T1تعداد کلیدزنی در یک سیکل به حداقل میرسد، شکل(۲-۱۷) زمانها به همراه توالی کلیدزنی نمایش داده شده است.
شکل(۲-۱۷): نمونه ای از زمان توالی کلیدزنی
فصل سوم
جبران توان راکتیو در اینورترهای متصل به تولید پراکنده (DG)
مقدمه -۱-۳
سیستمهای تولید پراکنده (DG)بر اساس انرژیهای تجدیدپذیر و غیرقابلتجدیدپذیر میباشند، که از مباحث روز بازار تجارت میباشد. خصوصیات سیستم تولید پراکندهDG)) کاهش هزینه سرمایه گذاری، عکس العمل سریع سیستم، انعطافپذیری و قابلیت اطمینان بالا میباشد و انواع آن شامل توربینهایگازی، میکروتوربینها، سیستم فوتوولتائیک و توربینبادی میباشد و با بهره گرفتن از سیستمهای تولید پراکنده میتوان بازده بالا و عملکرد خوبی در سیستم قدرت ایجاد نمود.
مهمترین بخش سیستمهای پراکنده، بخش کنترلی آن میباشد. ۱- کنترل سمت ورودی، برای استخراج ماکزیمم توان از منبع ورودی ۲- کنترل سمت شبکه، کنترل توان اکتیو تولیدی شبکه، کنترل توان راکتیو انتقالی بین DPGS و شبکه کنترل جریان(PWM-VSI) مربوط به اتصال تولید پراکنده و شبکه میباشد و از مزایای آن پاسخ سریع سیستم میباشد. استراتژی کنترل جریان شامل کنترلramp ، کنترل هیسترزیس و کنترل پیشگویانه میباشد[۵].
مقایسهکننده ramp : سیگنال خطای جریان با شکل موج مثلثی مقایسه میگردد که موجب ایجاد پالس آتش اینورتر میگردد، از مزایای آن کلیدزنی اینورتر سبب محدودنمودن فرکانس شکل موج مثلثی و موجب ایجاد هارمونیک با فرکانس ثابت میگردد. پاسخ سیستم نیاز به حلقهی فیدبک پایدار دارد، که به پارامترهای بار بستگی دارد و در حالت ماندگار اندازه خطا بالا میرود.
کنترل پیشگویانه: در این روش کنترلی به محاسبهی ولتاژ اینورتر مورد نیاز برای اعمال جریان مطابق با جریان مرجع می پردازد و اقدام برای بهینهنمودن پاسخ زمانی سیستم صورت میگیرد و برای
بهینهنمودن باید در مورد پارامترهای بار اطلاعاتی را داشته باشیم.
کنترل هیسترزیس که از مزایای آن رفتار دینامیکی خوب آن میباشد و این رفتار به علت رفتار سریع سیستم میباشد و عیب این روش کنترلی، فرکانس کلیدزنی متغییر آن میباشد.
جبران توان راکتیو در سیستم، سبب کاهش ضریب توان، کاهش بازده و بهره برداری پایین از سیستم تولیدپراکنده میگردد.
۲-۳- روش کنترل جریان در سیستم متصل به شبکهVSI
کنترل جریان اینورتر منبع ولتاژ با کمک سنکرون نمودن شبکه با تولید پراکنده در شکل(۳-۱) نشان داده شده است.
شکل(۱-۳): اینورتر سه فاز متصل به شبکه
حلقهی کنترل شامل کنترل جریان هیسترزیس وفقی و حلقهی کنترل جریان هیسترزیس میباشد.
کانورترها به تحلیل اینورترهای متصل به باس PCC می پردازد. جریان مبدل بار برابر با IL در قالب سنکرون سه فاز در معادله(۳-۱) نشان داده شده است. زاویهی لحظهای برابر با θ و بردار ولتاژ PCC و شامل مدار PLL میباشد.
(۱-۳)
شکل:(۲-۳) بلوک دیاگرام کنترل جریان اینورترمتصل به منبع ولتاژ در شبکه سه فاز
شکل:(۳-۳) بلوک دیاگرام کنترل حلقه فاز(PLL)[7]
تبدیل در قالب dq میباشد و ولتاژ PCC شامل ترکیب q نمی باشد و با بهره گرفتن از کنترلرPI، فرکانس زاویهای مطابق با رابطه(۳-۲) محاسبه می شود و زاویهی انتقال مطابق با رابطه (۳-۳) می باشد.
(۲-۳)
(۳-۳)
با فرض اینکه ترکیب صفر نداریم و در شکل(۳-۳) و فرمول (۳-۱) از I0,v0 صرف نظر میکنیم.
توان اکتیو تولیدی DG از رابطه زیر محاسبه می شود.
(۴-۳)
(۵-۳)
(۶-۳)
(۷-۳) ۳-۳- آنالیز کنترل جریان هیسترزیس و کنترل جریان هیسترزیس وفقی
کنترل جریان هیسترزیس تکنیکی مناسب برای به کار بردن کنترل جریان اینورتر منبع ولتاژ
میباشد و خصوصیت کنترل جریان باند هیسترزیس در وضعیت ناپایدار، پاسخ سریع و دقت بالای آن
میباشد، ولی معایب هیسترزیس، فرکانس کلیدزنی غیر یکنواخت که موجب نویز صوتی و طراحی فیلتر ورودی دشوار میگردد. روش کار به این صورت است که جریان خطی متصل با جریان خطی مرجع مقایسه میگردد و معادله(۳-۷) حاصل میگردد. مقدار جریان خطی مرجع اینورتر و مقدار جریان خطی اینورتر متصل به شبکه را به ترتیب با i , i ref نمایش می دهند و δ برابر با اختلاف جریان خطی مرجع اینورتر و مقدار جریان خطی اینورتر متصل به شبکه میباشد.
منطق سوئیچ ها به این صورت میباشد
۱- HB < δ سوئیچ بالایی خاموش و سوئیچ پایینی روشن می باشد (S4=1 ,S1=0)
۲- < -HB δ سوئیچ بالایی روشن و سوئیچ پایینی خاموش میباشد (S4=0 ,S1=1 )
روش کلیدزنی برای فاز B,C مشابه بالا میباشد و پهنای باند هیسترزیس برابر با HB میباشد. کنترل جریان باند هیسترزیس وفقی با تغییر پهنای باند هیسترزیس مطابق با تغییرات لحظهای جریان میباشد و مینیمم نمودن تاثیر اعوجاج جریان در شکل موج نشان داده شده است.
شکل(۳-۴) جریانPWM و شکل موج را برای فاز A نشان داده شده است. جریانia تلاقی آن با باند هیسترزیس پایین در نقطهی ۱ میباشد و سوئیچ S1روشن میگردد.
جریان خطی بالایی با برخورد با باند بالایی در نقطهی p قطع داده می شود و در این حالتS4 روشن میگردد و زمان کلیدزنی در t2,t1 در شکل(۳-۴) نشان داده شده است.
۳-۴- روش کنترل جریان در محدوده هیسترزیس روش کنترل جریان در محدوده هیسترزیس در واقع یک روش کنترل لحظهای جریان خروجی اینورتر میباشد. بدین ترتیب که جریان خروجی با جریان مطلوب مقایسه شده و آنرا در یک محدوده هیسترزیس دنبال مینماید. شکل موج مرجع با دامنه و فرکانس دلخواه تولید شده و با جریان واقعی خروجی مقایسه میگردد. لذا در این روش، جریان خروجی با کلیدزنیهای متوالی سوئیچها، جریان مرجع را در یک باند هیسترزیس دنبال می نماید. به این ترتیب اینورتر تبدیل به یک منبع جریان شده، که ریپل آن به محدوده هیسترزیس بستگی دارد. علاوه بر این روش کنترل جریان در محدوده هیسترزیس در واقع یک روش کنترل لحظهای جریان خروجی اینورتر میباشد. بدین ترتیب که جریان خروجی با جریان مطلوب مقایسه شده و آن را در یک محدوده هیسترزیس دنبال مینماید. اگر مقدار جریان واقعی از جریان مرجع(iref) بزرگتر شده و اختلاف آنها از باند هیسترزیس هم بیشتر شود، آنگاه سوئیچ S1 خاموش شده و سوئیچ S4 روشن میگردد، که در نتیجه ولتاژ خروجی اینورتر از+۰/۵E به -۰/۵E تغییر کرده و جریان شروع به کاهش مینماید. در صورتی که جریان واقعی از جریان مرجع(iref) کمتر بوده و این اختلاف به اندازه باند هیسترزیس پایین برسد، آنگاه سوئیچ S4 خاموش شده و سوئیچS1 روشن میگردد، که در نتیجه ولتاژ خروجی از
-۰/۵E به +۰/۵E تغییر یافته و جریان شروع به افزایش مینماید. لذا در این روش، جریان خروجی با کلیدزنیهای متوالی سوئیچها، جریان مرجع را در یک باند هیسترزیس دنبال مینماید. به این ترتیب اینورتر تبدیل به یک منبع جریان شده که ریپل آن به محدوده هیسترزیس بستگی دارد. علاوه بر این، فرکانس کلیدزنی نیز به مقدار باند هیسترزیس بستگی دارد. به عنوان مثال چنانچه باند هیسترزیس کوچک انتخاب شود، فرکانس کلیدزنی افزایش مییابد که در نتیجه ریپل جریان خروجی کاهش یافته ولی تلفات کلیدزنی افزایش پیدا می کند. البته مقدار باند هیسترزیس بایستی با حفظ تعادل بین ریپل جریان خروجی و تلفات کلیدزنی به طور بهینه انتخاب گردد.
۵/۱۱e
هاشمی
۸۷/۳۶bc
۷۵/۱۰۱d
۵۰/۷۰g
۵/۱۲۰bc
۲۵/۱۴d
کادوس
۴۸/۳۷bc
۰۰/۱۱۸a
۲۵/۸۰a
۴۲/۱۱۵cd
۲۵/۱۹a
هیبرید بهار
۵۱/۳۰cd
۲۵/۱۰۸c
۰۰/۷۸d
۰۰/۱۲۰bc
۷۵/۱۶c
نعمت
اعداد در هر ستون که حداقل دارای یک حرف مشترک می باشند فاقد اختلاف معنی دار در سطح احتمال ۵درصد در آزمون دانکن می باشند.
۴-۳- عملکرد و اجزای عملکرد
۴-۳-۱- تعداد خوشه در واحد سطح (مترمربع)
تعداد خوشه در واحد سطح، مهمترین عامل در افزایش عملکرد دانه برنج می باشد. عملکرد نهایی دانه را می توان به صورت تعداد خوشه در واحد سطح و وزن خوشه بیان نمود (زنگ و شانون، ۲۰۰۰). قابلیت تولید خوشه در واحد سطح، در زمان حداکثر پنجه زنی تعیین می گردد. در این بررسی، نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها، اختلاف معنی داری را در سطح احتمال ۱ درصد نشان می دهد (جدول ۴-۱۹). تعداد خوشه در واحد سطح از ۱۸۴ عدد در طارم هاشمی تا ۳۰۸ عدد در هیبرید بهار۱ متغیر بود (۴-۲۰). نتایج حاصل از آزمون مقایسه میانگین تیمارها نشان داد که به ترتیب لاین های ۴۱۶، ۱۳۶، ۴۲۴ و ۱۰۸ از تعداد خوشه بالایی برخوردار بودند که با رقم هیبرید (بهار۱) اختلاف معنی داری نداشتند (جدول ۴-۲۰). رقم بهار۱ با قابلیت پنجه زنی بالا و تجمع ماده خشک بالا در مرحله حداکثر پنجه زنی، تعداد خوشه در واحد سطح بیشتری نیز داشت. تعداد خوشه در واحد سطح و تعداد کل دانه در خوشه، اندازه مخزن را تعیین می نمایند و از آنجا که یک مکانیسم کنترل کننده قوی بین این دو جزء وجود دارد، افزایش یکی از آن دو، منجر به افزایش اندازه مخزن نخواهد شد.
۴-۳-۲- وزن هزار دانه
وزن هزار دانه یکی از مهمترین اجزای عملکرد می باشد که نشان دهنده اختصاص بیشتر مواد فتوسنتزی به دانه هاست. وزن هزار دانه در تیمارهای مختلف مورد بررسی، اختلاف معنی داری در سطح احتمال ۱ درصد نشان دادند (جدول ۴-۱۹). بر اساس جدول مقایسه میانگین، بیشترین وزن هزار دانه به لاین ۳۲۹ با ۴۱/۲۸ گرم بود که یکی از عوامل بالا بودن عملکرد در این تیمار می باشد. و کمترین مقدار به لاین ۲۲۳ با ۷۱/۲۱ گرم تعلق گرفت که دلیل پایین بودن عملکرد آن در بین لاین های مورد مطالعه می باشد (جدول ۴-۲۰). نتیجه فوق با نتایج محمدیان روشن و همکاران (۱۳۷۷)، و لی و همکاران (۱۹۹۱) مشابه می باشد. در کل ارقام اصلاح شده به علت طولانی بودن دوره پر شدن دانه و تجمع ماده خشک بالا در این دوره وزن هزار دانه بالایی دارند (هنر نژاد، ۱۳۸۱؛ یوسف نیا، ۱۳۷۹).
۴-۳-۳- تعداد کل دانه در خوشه
تعداد دانه جزء مهمی از عملکرد و شاخصی از قدرت مخزن است (آگلی، ۱۹۹۸). بر اساس جدول مقایسه میانگین، بیشترین مقدار کل دانه در خوشه متعلق به لاین شماره ۱۰۸ (۷۷/۱۸۷ عدد) و کمترین متعلق به هاشمی (۰۸/۱۱۶ عدد) بود (جدول ۴-۲۰).لاین شماره ۱۰۸ با وجود اینکه بیشترین تعداد کل دانه در خوشه را دارا بود اما بیشترین مقدار دانه های پوک و نیمه پوک هم در این لاین مشاهده شد. یانگ و همکاران (۲۰۰۲) نشان دادند افزایش تعداد دانه نشانگر زیاد بودن عملکرد نیست. زیرا باید درصد باروری دانه ها زیاد باشد (پنگ و همکاران، ۱۹۹۹).
۴-۳-۴- تعداد دانه پر در خوشه
نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها، نشان داد که از نظر تعداد دانه پر در خوشه اختلاف معنی داری در سطح احتمال ۵ درصد، بین تیمارها وجود داشت (جدول ۴-۱۹). بر اساس جدول مقایسه میانگین تعداد دانه پر در خوشه از ۲۵/۷۹ عدد در رقم طارم هاشمی تا ۲۵/۱۳۳ عدد در رقم بهار۱ متغیر بود (جدول ۴-۲۰). به ترتیب لاین های ۴۱۶، ۲۰۳، ۲۰۹، ۱۰۸، ۱۳۶، ۴۲۴، ۴۱۵ با اختلاف کمی پس از هیبرید بهار۱ قرار گرفتند ولی با رقم نعمت اختلاف معنی داری نداشتند. تعداد دانه پر یکی از اجزای اصلی عملکرد در برنج است که می تواند به عنوان معیاری جهت انتخاب ارقام و لاین های پر محصول برنج استفاده گردد (میلر و همکاران، ۱۹۹۱، مهتر، ۱۹۹۴). تعداد دانه های پر به وسیله نسبت قدرت منبع به اندازه مخزن، قدرت گلچه ها برای قبول کربوهیدرات ها و انتقال مواد فتوسنتزی (آسیمیلات ها) از برگ به سنبلچه ها تعیین می گردد (یوشیدا، ۱۹۸۱). اما نتایج حاصل از آزمایش ما نشان می دهد که تعداد دانه پر در خوشه در بیان اختلاف عملکرد بین تیمارهای مورد بررسی در این آزمایش نقشی نداشته است.
۴-۳-۵- تعداد دانه نیمه پر و پوک
بر اساس جدول تجزیه واریانس، اختلاف معنی داری بین تیمارها وجود داشت (جدول ۴-۵). بیشترین تعداد دانه نیمه پر و پوک متعلق به لاین شماره ۱۰۸ (۰۲/۶۴ عدد) و کمترین مقدار عددی متعلق به هیبرید بهار(۱۱/۲۲ عدد) بود (جدول ۴-۶). یکی از دلایل کمبود مواد فتوسنتزی جهت پر شدن دانه ها، کاهش میزان فتوسنتز و تولید زیست توده می باشد. در همین راستا اشرف و همکاران (۱۹۹۴) نشان دادند که کاهش ظرفیت اختصاص مواد فتوسنتزی از منبع به مخزن، می تواند عامل دیگری برای محدودیت باروری دانه ها باشد.
۴-۳-۶- درصد باروری
بر اساس جدول تجزیه واریانس، از نظر درصد باروری دانه اختلاف معنی داری بین تیمارها وجود داشت (جدول ۴-۵). بیشترین مقدار عددی میانگین درصد باروری دانه ها متعلق به هیبرید بهار (۸۸/۸۵ درصد) بود (جدول ۴-۶). هیبرید بهار بیشترین تعداد
دانه پر و در نتیجه بالاترین درصد باروری را دارا بود.
۴-۳-۷- طول خوشه
طول خوشه در محاسبه عملکرد نقشی ندارد ولی به عنوان یکی از صفات ارزیابی عملکرد مورد توجه است. با توجه به جدول مقایسه میانگین (جدول ۴-۲۰) بیشترین طول خوشه متعلق به لاین ۴۱۶ با مقدار ۹۳/۲۶ سانتیمتر بود که با لاین های ۱۳۶، ۱۰۸، ۴۲۴، ۴۱۵، ۲۰۳، ۲۳۳، ۲۰۹، ۳۲۹ اختلاف معنی داری نداشت و کمترین طول خوشه متعلق به لاین ۲۲۳ با مقدار ۰۵/۲۵ سانتیمتر بود. خوشه های بزرگ موجب افزایش اندازه مخزن می گردند (پنگ وسنادهیرا، ۲۰۰۳). چنانچه در لاین ۴۱۶ و سایر لاین های مذکور همین عامل در بالا بودن BMD، CGR و عملکرد نقش داشته است. از جهتی با کاهش طول خوشه، دریافت نور توسط برگ ها افزایش می یابد و باعث افزایش فتوسنتز پوشش گیاهی می شود (ستر و همکاران، ۱۹۹۵).
۴-۳-۸- شاخص برداشت
نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها، نشان داد که از نظر شاخص برداشت اختلاف معنی داری بین تیمارها وجود داشت (جدول ۴-۱۹). بر اساس جدول مقایسه میانگین بیشترین مقدار عددی شاخص برداشت متعلق به لاین۳۲۹ (۱۸/۴۲ درصد) و کمترین مقدار متعلق به لاین ۲۲۳ (۸۳/۳۵) بود (جدول ۴-۲۰).
لاین ۳۲۹ با شاخص برداشت بالا، میزان بیشتری از ماده خشک را به دانه ها اختصاص داده است . البته می توان گفت که شاخص برداشت بالا، لازمه عملکرد بالا است اما، شرط کافی برای رسیدن به عملکرد مطلوب نیست.
۴-۳-۹- عملکرد دانه
نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها، نشان داد که از نظر عملکرد اختلاف معنی داری بین تیمارها وجود داشت (جدول ۴-۱۹). بیشترین عملکرد نیز به لاین۴۱۵ با میانگین ha/t 74/6 تعلق گرفت که به ترتیب با لاین های ۴۲۴، ۱۰۸، ۲۰۹، ۴۱۶، ۲۰۳ و ۳۲۹ اختلاف معنی داری نداشت. و پایین ترین عملکرد متعلق به هاشمی با میانگین ۹۳/۲ تن در هکتاربود(جدول ۴-۲۰). به طور کل بالا بودن عملکرد در لاین های مذکور را می توان به بالا بودن میزان CGR، LAI، RGR، NAR، BMD و همچنین صفات طول خوشه، وزن هزار دانه و شاخص برداشت نسبت داد. طبق جدول ۴-۲۴ همبستگی بین صفات مذکور با عملکرد مثبت و معنی دار بود، بنابراین با افزایش سرعت رشد محصول، شاخص سطح برگ و صفات نامبرده در ارقام مختلف برنج می توان عملکرد دانه را افزایش داد.
جدول۴-۱۹- میانگین مربعات عملکرد و اجزاء عملکرد تیمارهای مورد مطالعه
شاخص
وزن هزار
درصد
تعداد دانه
سرنوشت این حبابها وقتی از بین میروند ایجاد انرژی برای تأثیرات مکانیکی و شیمیایی است (شکل ۱-۹). تعدادی تئوری برای توضیح انرژی آزاد شده در ارتباط با حفرهسازی ارائه شده است که قابل فهمترین آنها از نظر کیفی توضیح منطقه گرم[۱۳] است. هر حبابی که از طریق حفرهسازی تشکیل شده یک میکروراکتور موضعی[۱۴] است، که در سیستمهای آبی دماهایی با هزاران درجه سانتیگراد و فشارهایی بیشتر از هزار اتمسفر تولید میکند]۱۵[. .
شکل ۱-۴: رشد و فروریختن حباب های ناشی از حفره سازی
۱-۸-۱- پارامترهایی که در سونوشیمی تأثیر دارند:
الف- فرکانس[۱۵]
زمانی که فرکانس تابش افزایش مییابد، زمان فاز غیرتراکمی کوتاهتر میشود، لذا برای ثابت نگه داشتن مقدار یکسانی از انرژی حفرهسازی در سیستم، باید دامنه (قدرت) تابش افزایش یابد. به بیانی دیگر اگر بخواهیم تأثیرات حفرهزایی یکسانی را داشته باشیم، قدرت بیشتری در فرکانسهای بالاتر لازم خواهیم داشت، به عنوان مثال برای این که در آب حفرهسازی در kHz400 انجام شود، نسبت به kHz10 ده برابر قدرت بیشتری لازم است. وقتی که فرکانس امواج ماورای صوت به ناحیه MHz افزایش پیدا میکند، تولید حفرهسازی در مایعات بسیار مشکل میشود. سادهترین توضیح برای این موضوع، از نظر کیفی این است که در فرکانس بالا چرخه غیرتراکمی (و تراکمی) فوقالعاده کوتاه است. تولید حفره در مایع نیاز به یک زمان محدود کوتاه مدت دارد تا به مولکولها اجازه داده شود که از هم کشیده شده و فاصله بگیرند. بنابراین وقتی چرخه غیرتراکمی کوتاهتر از این زمان میشود، حفرهسازی مشکل شده و سپس دسترسی به آن غیرممکن میشود]۱۵[.
ب- ویسکوزیته حلال[۱۶]
تشکیل و از بین رفتن حفرهها با میکروحبابهای پر شده از بخار، نیروهای برشی در توده مایع تولید میکند. ازآنجا که ویسکوزیته معیاری از مقاومت در برابر برش است، حفرهسازی در یک مایع با ویسکوزیته بالا مشکلتر است]۱۵[.
پ- کشش سطحی حلال[۱۷]
حفرهسازی نیازمند تشکیل سطح مشترک بین مایع و گاز است. بنابراین ممکن است انتظار داشته باشیم که استفاده از حلالی با انرژی سطح کمتر به ازای واحد سطح، منجر به کاهش آستانه حفرهسازی شود. این یک رابطه ساده نیست اما مطمئنا جایی که محلولهای آبی شرکت دارند، افزودن یک ماده فعالکننده سطحی[۱۸] حفرهسازی را تسهیل میکند]۱۵[.
ت- فشار بخار حلال[۱۹]
حبابهای ایجاد شده از طریق حفرهسازی یک محیط خلا را احاطه نکردهاند. در طی فاز غیرتراکمی که حبابها ایجاد میشوند، بخار مایع از سطح مشترک نفوذ خواهد کرد. این موضوع فشار کمی را در داخل حباب ایجاد کرده و باعث کاهش اختلاف فشار بین حفره و توده مایع میشود. انجام حفرهسازی در یک حلال با فشار بخار کم مشکل است، چون بخار کمتری وارد حباب خواهد شد. حلالهای فرارتر میتوانند حفرهسازی را حتی در انرژیهای صوتی کمتر انجام داده و حبابهای پر از بخار را تولید کنند. متأسفانه تأثیرات سونوشیمیایی بر اساس انرژی ناشی از بین حبابها میباشد، این انرژی ناشی از بین رفتن حبابها میباشد، این انرژی توسط بخاری که درون حباب است، کاهش پیدا میکند. از این رو حلالهایی با فشار بخار بالا به راحتی حبابهای پرشده از بخار را تولید میکنند، اما فرو ریختن آنها انرژی کمتری آزاد میکند]۱۵[.
ث- حباب گاز[۲۰]
گاز حل شده یا حبابهای کوچک گازی موجود در سیال میتوانند به عنوان هستههای حفرهسازی عمل کنند امواج ماورای صوت میتوانند برای بیگاز کردن یک مایع به کار روند. بنابراین در شروع سونیکاسیون[۲۱] یک مایع، اکسیداسیون گازی که بطور طبیعی در مایع حل شده و یا به تله افتاده است، حفرهسازی را بهبود بخشیده و از محیط حذف میشود. سازندگان حمامهای تمیزکاری ماورای صوت، همیشه تا وقتی که آب درون حمام توسط امواج ماورای صوت بدون گاز شود، منتظر مانده و سپس از آن برای تمیزکاری استفاده میکنند، بخاطر اینکه تا وقتی که گاز از مایع بیرون نرود، حمام تأثیرات بهینه ناشی از حفرسازی خود را ایجاد نمیکند.
بسیاری از گروههای تحقیقاتی عمداً یک گاز را به واکنش سونوشیمیایی وارد میکنند تا این که حفرهسازی ثابت نگه داشته شود. بنابه این تئوری، انرژی حاصل از فروریختن حبابهای پر شده از گاز برای گازهایی با نسبت گرمای ویژه (ضریب پلی تروپیک[۲۲]) بیشتر، بزرگتر خواهد بود. برای مثال گازهای تک اتمی (Ne, Ar, He) نسبت به گازهای دو اتمی (O2، هوا و N2) ترجیح داده میشوند، گازهایی مانند CO2 نیز عمدتاً نامناسب هستند]۱۵[.
ج- فشار (به کار رفته) خارجی
افزایش فشار بیرونی به این معناست که یک فشار غیرتراکمی بزرگتر برای شروع حفرهسازی لازم است. اما موضوع مهم این است که افزایش فشار خارجی باعث بیشتر شدن شدت فرو ریختن و در نتیجه افزایش تأثیرات سونوشیمیایی میشود. در یک فرکانس معین یک فشار بیرونی ویژهای وجود دارد که شرایط بهینه واکنش سونوشیمیایی را مهیا میکند،علاوه براین توان بهینه نیز وابسته به فرکانس مورد استفاده است]۱۵[.
چ- دما
سرعت واکنش به شدت به دما وابسته است و یک دمای بهینه مشخص برای انجام واکنش وجود دارد. هرگونه افزایش در دما، فشار محیط را افزایش میدهد که به حفرهسازی راحتتر اما فروریختن حفره با شدت کمتر می انجامد. این مسئله با یک کاهش در ویسکوزیته و کشش سطحی همراه خواهد بود. در هر حال در دماهای بالاتر که حلال به نقطه جوش خود میرسد، تعداد زیادی از حبابهای حفرهسازی به طور همزمان به وجود میآیند. اینها همانند مانعی در راه انتقال صوت، عمل نموده و انرژی موثر ماورای صوتی وارد شده به محیط مایع را کاهش میدهند]۱۵[.
۱-۸-۲- مکانیسم فرایند التراسونیک
ترکیدن حفرهها، یک محیط جالب را برای واکنشهای شیمیایی بوجود میآورد بخارها و گازهای داخل حفرهها بطور شدید متراکم میشوند. زمانی که حفرهها میترکند دما شدیدا افزایش پیدا میکند و فشار بوجود میآید بنابراین چنین تصور میشود که ترکیدنهای حفرهها یک شرایط موضعی، اساسی و بنیادی بوجود میاورد. دماها در حدود °c5500 درون حبابها و °c2100 در مایعی که حفرهها را احاطه کرده و فشاری حداکثر MPa100 درون حفرههای ترکیده بوجود میآید چنین شرایطی به یک ناحیه بسیار کوچکی محدود میشود و گرمایی که در طول حفرهسازی بوجود میآید بسیار سریع از بین میرود. در نتیجه مایع احاطهکننده در دمای خودش باقی میماند. ترکیبات آلی در چنین محیطی شدیدا تجزیه میشوند. آبی که تحت تشعشعات التراسوند قرار بگیرد مولکولهایش به رادیکالهای فوقالعاده فعال OH° و H° تجزیه میشود. در طی مرحله سرد شدن این رادیکالها میتوانند دوباره ترکیب شده و پراکسید هیدروژن و هیدروژن مولکولی را ایجاد میکنند.
تئوریهای مختلفی در مورد پدیدههای سونوشیمیایی وجود دارد اما منشأ تمام تئوریها، تئوری حفرهسازی آکوستیک میباشد. یک مدل hot-spot بطور عمومی مورد پذیرش قرار گرفته است که در آن هر میکروحباب به عنوان یک میکرو رآکتور کوچک عمل میکند که در حین ترکیدن گرما و انواع فعالکنندههای مختلف را تولید میکند. سه نوع ناحیه برای انجام واکنشهای شیمیایی مستعد هستند:
-
- هسته گازی داغ
-
- سطح تماس بین حباب و محیط
-
- محیط مایع
رادیکالهای آزاد و حالتهای تحریک شده از آب، تفکیک شده و بخارات و گازها یا سوبستراهای مختلف در حین ترکیدن حبابها بوجود میآیند. در حین ترکیدن حبابها دما و فشار بالا یک انرژی فعالسازی برای شکستن پیوند همولوگ بوجود میآورند رادیکالهای بوجود آمده با همدیگر واکنش میدهند و مولکولها و رادیکالهای جدیدی را پدید میآورند یا به درون محیط مایع منتشر میشوند تا به عنوان یک اکسیدکننده عمل کنند. واکنشهای رادیکالهای آزاد در محیط مایع احاطهکننده حبابهای داغ انجام میگیرد. اعتقاد بر این است که قطبیت این ناحیه کم است در نتیجه مواد حل شده آب گریز میتوانند به آسانی در این ناحیه تجمع پیدا کنند. حذف سونوشیمیایی ترکیبات آلی ناشی از تشکیل، رشد و ترکیدن حبابهایی که دارای انرژی بالا هستند، میباشد که مقدار انرژی بسیار بالایی در یک موضع کوچک را ایجاد میکنند. افزایش موضعی دما و فشار سبب پیرولیز مولکولها میشود. یک مکانیسم ساده برای تشکیل رادیکال و از بین رفتن آنها در طی التراسوند دادن آب عبارت است از(معادلات ۱-۶ تا ۱-۹):
H2O→ OH°+H° (۱-۱) OH°+OH°→ H2O2 (۱-۲)
OH°+H°→ H2O (1-3)
H°+H°→ H2(1-4)
از طرف دیگر ترکیبات آلی در مجاورت یک حباب در حال ترکیدن، ممکن است متحمل تجزیه پیرولیتیک شود (در اثر دما و فشار موضعی بالا)]۲۲[ مانند تخریب مکانیکی پلیمرها که در شکل ۱-۱۰ نشان داده شده است]۱۵،۳۱،۱۶[.
شکل ۱-۵: تخریب مکانیکی پلیمرهای حل شده
۱-۸-۳- نمونههایی از تجهیزات سونوشیمیایی
در این بخش انواع دستگاههایی که در حال حاضر برای شیمیدانها در دسترساند که شامل حمامهای ماورای صوت متنوع و سیستمهای با قدرت بیشتر پروب، میباشند، معرفی خواهیم کرد. منبع ایجاد انرژی ماورای صوتی برای هر دو آنها عموماً تبدیل پیروالکتریکی میباشد و هر دو عیب یکسانی دارند و آن فرکانس ثابتی است که بسته به نوع مبدل بکار رفته، عمل میکند. برای اغلب پروبهای تجاری این فرکانس kHz20 و برای حمامها، kHz40 میباشد. برای مطالعه سونوشیمی در فرکانسهای متفاوت تهیه سیستمهای جداگانه که برای نیازهای متفاوت طراحی شدهاند، بهترین راه حل است.
این دو سیستم به طور متداول در حالت ناپیوسته استفاده میشوند. برخی سیستمهای آزمایشگاهی امکان فراوری حجمهای نسبتا بزرگی را توسط سونیکاسیون قسمتی از مخلوط واکنش در هنگام عبور از میان محفظه سونیکاسیون فراهم میکنند. این موضوع توانایی فراوری حجمهای بیشتری را فراهم میکند و احتمالا سونوشیمی با این روش بعدها در صنعت به کار گرفته خواهد شد]۱۵[.
الف- حمام ماورای صوتی[۲۳]
ساختمان یک حمام تمییز کاری ماورای صوتی خیلی ساده است. یک مدل آزمایشگاهی معمولا دارای یک مخزن فولاد زنگنزن که سطح مقطع مستطیلی با یک یا چندین مبدل دارد (بستگی به اندازه حمام دارد) که محکم به سطح صاف زیر آن متصل شدهاند. عموما مبدلهای پیزوالکتریکی[۲۴] مورد استفاده قرار میگیرند که توسط رزین اپوکسی به سطح متصل میشوند. برخی مخزنها، بویژه در ابعاد بزرگتر، دارای سیستم تثبیت دما هستند. تعداد اندکی از مدلهای اشل آزمایشگاهی مدرن دارای توان قابل تنظیم هستند (شکل ۱-۱۱). مایع داخل حمام بطور معمول آب که مقدار کمی ماده فعالکننده سطحی دارد میباشد. این یک محیط جفتشونده نامیده میشود چون به عنوان مجرایی برای انتقال انرژی ماورای صوتی از مبدلهایی که در کف حمام هستند به آب و بعد از آن به هر ظرفی که در آب وارد شده است عمل میکند.
از آن جا که برای آب امکان افزایش دماهای عملیاتی از °C100 وجود ندارد تغییر محیط عمل محدوده وسیعتری از دما را برای مطالعه در اختیار میگذارد اما این موضوع باعث تغییر در انرژی انتقالیافته از مبدل به محتوی ظرف واکنش میشود، کنترل دمای حمامها در حدود دمای محیط کمتر ممکن است چرا که انرژی ماورای صوتی از مایع حمام مقادیر اندکی گرما تولید میکند. سیستم میتواند تحت کنترل دمایی بالاتر از دمای عملیاتی حمام در شرایط عادی زمانیکه به تعادل حرارتی رسید، عمل کند. همچنین ثبت دمای داخل ظرف واکنش طی سونیکاسیون از آنجا که معمولا چند درجهای بخاط گرمای ایجاد شده از طریق امواج ماورای صوت ورودی از دیوارههای ظرف واکنش بالاتر از خود حمام میباشد، اهمیت دارد. علیرغم سادگی استفاده از حمامهای تمیزکاری، این تجهیزات دارای یک سری معایب منجمله کم بودن توان حداکثر و عدم امکان کنترل انرژی میباشند]۱۵[.
۶
ب- پروب ماورای صوتی[۲۵]
در آزمایشگاه با بهره گرفتن از سیستم پروب امکان ورود انرژی ماورای صوتی به واکنش تا ۱۰۰برابر بیشتر از یک حمام تمیزکاری وجود دارد. در اشلهای بزرگتر انرژی تولیدی میتواند بسیار بیشتر از این باشد. سیستمهای پروب مدرن معمولا بر اساس مبدلهای پیزوالکتریک بوده و همه آنها دارای ساختار مشابهی هستند. بخاطر افزایش مقدار توان ماورای صوت ورودی به واکنش، ورود مستقیم انرژی به سیستم، به انتقال آن از میان آب مخزن و سپس از دیواره های ظرف واکنش ترجیح داده میشود. آسانترین روش برای دسترسی به این موضوع در تماس قرار دادن صفحه مرتعش ماورای صوت مبدل با محیط واکنش است.
بیشترین مقدار توان (دامنه ارتعاش) تولید شده توسط دستگاه مبدل بسته به خواص ماده سازنده مبدل محدود میشود. یک سیستم با ساختار پیزوسرامیک[۲۶] اگر توان الکتریکی زیادی به آن تغذیه شود از کار خواهد افتاد. به منظور تقویت دامنه ارتعاشی ایجاد شده در مبدل از اتصال یک میله فلزی با طراحی ویژه بهره برده میشود. به این میله هورن صوتی یا مبدل سرعت گفته میشود که نه تنها سبب تقویت انرژی صوتی میشود، بلکه سبب محافظت مبدل از محیط واکنش شیمیایی میشود، چرا که تنها ورود انتهای میله به محیط واکنش کافی خواهد بود. سیستم ماورای صوت پروب متشکل است از مبدل به همراه هورن که ساختار کلی آن در شکل ۱-۱۲ نشان داده شده است]۱۵[.
شکل۱-۷: سیستم پروب ماورای صوتی مورد استفاده در سونوشیمی
۱-۹- سونوشیمی زیست محیطی[۲۷]
سونوشیمی زیست محیطی به عنوان یک شاخه علمی رو به رشد میباشد که به بحث در مورد تخریب ترکیبات آلی در محلولهای آبی میپردازد. ترکیبات آلی آلودهکننده فراوانی مانند: مالاشیت سبز، کلروفرم، فنل و مشتقات آن، انواع رنگینههای آزو، بنزن و مشتقات آن، رودامین B و… با این روش آلودگی در سیستمهای آبی رنگزدایی و معدنی شدهاند که این عمل علاوه بر اینکه از شکست حرارتی ناشی از فروریختن حبابها ناشی میشود، میتواند از واکنشهای رادیکال آزاد مانند رادیکال هیدروکسیل که از مولکولهای آب مشتق شدهاند، صورت پذیرد بنابراین، این روش به عنوان یکی از روشهای اکسیداسیون پیشرفته طبقهبندی میشود]۷،۱۱[.
روشهای تخریب سونوشیمیایی نسبتا جدید هستند و مزایای استفاده از آنها بر مبنای سهولت استفاده از آنها ]۲۱[ و تولید نکردن پسماند ثانویه میباشد. اگر چه اغلب ترکیبات آلی با تابشدهی ماورای صوت تخریب میشوند، سرعت این فرایند برای استفادههای عملی از آنها هنوز پایین است. بنابراین تلاشهای زیادی برای افزایش سرعت فرایند صورت گفته است. در زیر روشهایی که برای افزایش سرعت واکنش تحت اعمال التراسوند وجود دارد، ذکر شدهاند: