ניו-טק מגזין | אוקטובר 2018

ומבנים תוך השפעה מינימלית על תפקודם, חסינות בפני הפרעות אלקטרו-מגנטיות ), התאמה לתנאי סביבה קשים EMI ( ומסוכנים, ויכולת למדידות מפולגות בהן כלמקטעסיבמשמשכחיישן נפרד. כדוגמה, חיישנים מפולגים מבוססי סיבים אופטיים מסוגלים למדוד טמפרטורה ומעוות מכאני על-פני מאות קילומטרים, ברזולוציה מרחבית של עשרות סנטימטרים. במחקר המדעי מופיעות דוגמאות למדידה של למעלה מיליון נקודות רזולוציה בניסוי בודד! יכולת זו משמעותית ביותר בניטור תשתיות קריטיות, בעיקר במשק האנרגיה, המים, הנפט והגז. יישום מרכזי נוסף הינו בתחומי התעופה והחלל, לצורך בדיקות חוזק ותקינות של חלקים קריטיים בשלבי תכנון, שירות ותיקון. בשנים האחרונות מתרחב מאוד השימוש בסיבים אופטיים לחישה אקוסטית, בה סיב יחיד מתפקד כמערך מרחבי של מאות ואלפי מיקרופונים לאורך קילומטרים רבים. חיישנים מסוג זה תופסים מקום הולך וגדל ביישומים ביטחוניים ובהגנה על מתחמים רגישים. חיישנים סיב-אופטיים מפולגים מבוססים כולם על תופעות של פיזור האור לאחור. תופעות אלו נחלקות לשלושה סוגים. ) נגרם Rayleigh scattering פיזור ריילי ( עקב חוסר אחידות מובנה בזכוכית הסיב. זהו אותו מנגנון האחראי לכך שהשמיים ביום בהיר נראים לנו כחולים. זהו המנגנון השכיח ביותר בחיישנים אקוסטיים, אולם הוא משמש גם במדידות מעוות מכאני, טמפרטורה, והפסדים לאורך הסיב. ) Raman scattering פיזור ראמאן ( נובע מתנודות של מולקולות הזכוכית, ' למדידות 80 - והוא משמש מאז שנות ה טמפרטורה. ) Brillouin scattering פיזור ברילואן ( מתרחש עקב גלי קול בתדרים אולטרה- סוניים המצויים באופן טבעי בליבה של הסיב. טכנולוגית החישה על-בסיס מנגנון זה היא השכיחה ביותר במדידות טמפרטורה ומעוות מכאני. ארחיב מעט על השימוש בחיישנים מסוג זה. חיישנים סיב-אופטיים מפולגים על-

יותר מאשר סימון בלבד. כן שיטה זו יעילה שימושים תעשיתיים, כגון עיבוד יהלומים. )Laser ablation( הסרה ביישום זה לייזר הסיב ממיס באופן חלקי את השכבה העליונה של החומר ומסיר אותה (לדוגמא: הסרת כתובת קעקוע). טכנולוגיה דומה עשויה לשמש גם לניקוי .) Laser cleaning משטחים ( )Cutting Laser( חיתוך השימוש בלייזרי סיב לחיתוך מתכות יוצר מהפכה של ממש בתעשייה. השימוש בדיסק לחיתוך הינו תהליך יקר ומסורבל המחייב החלפת דיסקים לעיתים קרובות. לייזר סיב מאפשר חיתוך ללא מגע בחומר עצמו. אין צורך לעבד את החומר לאחר החיתוך, ואיבוד החומר הוא מיזערי (אם בכלל). « Strain מגוון ישומי חישה .9 איור and Temperature sensing בתעשית הדלק והגז ננו 200 סיב בקוטר של .10 איור מטר המשמש כחיישן כימי «

סיבים מורכבים מרובי ליבות .11 איור

«

)Drilling Laser( קידוח השימוש בלייזר מאפשר מהירות קידוח וחדירה באופן שלא ניתן להשיגו בכל טכנולוגיה אחרת. השימוש בלייזר סיב חוסך חומר, זמן (אין צורך להחליף מקדחים), ואת הצורך לעבד את הקדח בסיום הקידוח. אחד השימושים הנפוצים הינו קידוח ביהלומים בדיוק גבוה, אשר מעלה את ערכם באופן ניכר. חברה Sarine ישראלית בולטת בתחום זה . כיום ניתן למצוא גם Technologies Ltd לייזרי סיב המסוגלים לקדוח סלעים. )Welding Laser( ריתוך חומרים ומתכות השימוש בלייזרי סיב מאפשר ריתוך שתי מתכות זו לזו, כולל מתכות שונות. יישומים נפוצים הינם בתעשית הרכב, בעיבוד מתכות וחלקי פלסטיק, בתעשיית האלקטרוניקה, במוליכים למחצה ובסוללות. חיישנים אופטיים מתמירים ערכים פיסיקלים לאותות חשמליים הניתנים למדידה. חיישנים מתוכננים לזהות גדלים פיזיקליים ומדדים שונים כגון טמפרטורה, מעוותים מכאניים, לחץ, קול ורעידות, שדות חשמליים ומגנטיים, נוכחות וריכוז של חומרים כימיים וביולוגיים, קרינה, ועוד. לשימוש בסיבים אופטיים יתרונות רבים ביישומי חישה: פעולה לטווח ארוך של מאות ק"מ, שילוב קל ופשוט ברכיבים חיישנים אופטיים מבוססי סיבים.

New-Tech Magazine l 56