دانلود مقاله کاربرد نور در مرمت آثارباستانی

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله کاربرد نور در مرمت آثارباستانی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تاریخچه مرمت :
مرمت را می توان همراه معماری به حساب آورد و به این مفهوم از همان زمانی یک بنای شکل گرفت مرمت آن بنا هم کم کم خود را نشان داد . به این ترتیب چه در ایران و چه در دیگر ممالک و تمدنها مرمت همواره وجود داشته است مثالهای که در این زمینه برای این سرزمین می توان نام برد به تغیر کاربری چهار طاقی ها و آتشکده ها و کلیساها به مساجد یا به توسعه مساجد مثل مسجد جامع اصفهان و به اندود کردن و بررسی سالانه بام ها در بناها اشاره کردو یا استفاده از پشت بند در بیشاپور پس از ساخت بنا برای جلوگیری از رانش طاق .
آنچه را که به عنوان مرمت به معنای امروز خود می شناسیم را می توان در قرن 18 میلادی در اروپا جستجو کرد در اینجا سعی می کنیم که بخش از آن را بصورت خلاصه و نظریات برخی از مهمترین افرادی را که در این مقوله تلاش داشته اند را می آوریم .
اعلام رسمی حفاظت از آثار باستانی توسط کنوانسیون ملی فرانسه به سال 1794 تاثیر به سزایی در اروپا بر اصل احیای بناها در شکل کالبد و عملکرد در گذشته و روشهای مختلفی را نیز برای تحقیق این هدف دنبال کرد . در سه دهه اول قرن 19 میلادی معیار و روشی برای مرمت اعمال شد که در آن به لحاظ بعد زمانی اولین تصویر حاصل از امر مرمت عبارت بود از اتخاذ روش ها و راه حل هایی که بتوان با استفاده از آن بخشهای اصیل بنا را از بخشهای مرمت شده تشخبص داد . با فراز و نشیب های متعددی که در تئوری های مرمت پیش آمد بالاخره به سال 1931 ، کنگره بین المللی آتن ، اصول و مبانی مربوطه به مرمت را جمع آوری و مدون کرد . منشور آتن توصیه اکیدی بر مراقبت و استحکام بخشی آثار کرده و استفاده از ابزارهای فنی و سیستم های سازه ای در کاملاً مدرن را مجاز شمرد و یک سال بعد در سال 1932 آقای گوستاو جوانونی در ایتالیا باز نگری جامعی بر آن ارائه داد . شاخص ترین تئوری او در ارجح شمردن ارزش سندی و تاریخی بنا بر ارزش کالبدی و شکلی آن است . اصل فوق در منشور مرمت کشور ایتالیا کاربردی عمده یافت . این نظریه مرمت علمی نامیده می شود و در آن تمامی عناصر با ارزش هنری با هر سابقه تاریخی مورد حفاظت قرار می گیرند .
گرایش به ایجاد وحدت سبکی و یا باز گرداندن بنا به فرم اولیه ، سایر موارد را نادیده نمی گیرد و به عبارتی تمام الحاقات جزء قشرهای تاریخی محسوب می گردند ، ضمن اینکه نیازهای جدید عملکرد بنا بر آورده می شوند .
بدلیل ابعاد وسیع بازسازی در بین سالهای 1945-1943 مرمت علمی فاقد کارآیی لازم بود و آن زمان غیر قابل قبول اعلام می گردد . بدیهی است که بنای معماری فقط یک سند تاریخی نیست بلکه در وهله نخست اثری است با شکلی مشخص که بیانگر یک ارزش هنری و معنوی می باشد و به همین دلیل دارای اهمیت مضاعف می شود یعنی در واقع ارزش هنری بنا اهمیت می یابد و تمامی ارزشهای دیگر زیر مجموعة آن قلمداد می شوند و از همین جا مرمت مدرن بر مبنای نظری آن بر کیفیت وحدت شکلی بین اقدام خلاقانه جدید و بنای قدیم نیز جزء اهداف عمده تلقی می گردد .
حال سخن را خلاصه کرده و به نظریه های مهم در مرمت می پردازیم .

تئوریسین های مشهور مرمت
1- اوژن ویوله لودوک (1879- 1814)
معمار فرانسوی و یکی از فعالترین مرمت کنندگان آثار تاریخی جهان مطرح است . وی در کار مرمت به ابعاد اقتصادی و بهداشتی توجه داشت . بنا به عقیده وی ، بنا های تاریخی باید از بناهای اطراف پاک رها شوند تا بتوان به اهمیت آنها بیشتر پی برد . او دو نظریه عمده را مطرح کرد :
الف : نظریه پویایی ماده در ساختمان : ماده بی جان برای برخورداری از روح و روان باید به صورتی به کار گرفته شود که معمار در نظر دارد .
ب: نظریه سبک و زمان : او سبک را مجموعه از قوانین و مقرراتی می داند که با توجه به تکنولوژی زمان و در زمان تعریف می شود . اصولی را که در این رابطه بیان می کند شامل موارد زیر است .
یکم : حذف بخش های اضافه شده به بنا پس از تاریخ اصلی آن
دوم : تکمیل یا احداث بنای فرسوده یا نا تمام بر پایه سبک گذشته بنا به صورت اولیه
سوم : شباهت و درک اثر .
چهارم : حفظ بنای کاملاً فرسوده و تخریبی .

2- جان راسکین : (1900- 1818 )
حقوقدان انگلیسی که با روی آوردن به هنر ابتدا به نقد فلسفه هنر پرداخت و سپس روی به فلسفه اجتماعی آورده راسکین با دیدی کاملاً هجران زده به گذشته و با الهام از گذشته سعی بر آن داشت تا تحولی اساسی در اندیشة فرهنگی مردم ایجاد کند . معروف ترین اثرش « هفت مشعل معماری » است که در سال 1848 انتشار یافت هفت مشعل وی عبارت اند از :
حقیقت ، ایثار ، قدرت ، زیبایی ، زندگی ، خاطره و اطاعت
راستین با اقدامات خود پایه گذار دو نظریه عمده در امر مرمت شد . این دو نظریه شامل نظریه .
الف : منظم سازی
ب: نظم اندام وار است .
راسکین بر مبنای نظریات فوق اصولی را مطرح ساخت که در مرمت موثر واقع شد که عبارتند از :
یکم : اصل فنا پذیری
دوم : اصل عدم تکرار
سوم : اصل عمر و اعتبار
چهارم : اصل عدم دخالت
پنجم : اصل مرمت آئینی

3- کامیلو بویی تو: (1914-1846)
محقق و معمار ایتالیایی که پدر مرمت شهری جدید نامیده می شود . او اولین شخصیتی است که در باز زنده سازی توجه به مفاهیم معماری را جایگزین تبعیت از ویژگیهای شکلی – سبکی بناهای در دست تعمیر کرد . « نکاتی پیشنهادی وی در مورد مرمت شهری تأثیر زیادی در تدوین و شکل گیری اولین منشور معماری داشت » .
نظریات بویی تو را می توان به دو مورد خلاصه کرد :
الف: جایگزینی مفاهیم معماری به جای ویژگیهای شکلی و سبکی : مفهوم معماری مهم است نه سبک و شکل آن .
ب: فراتر از زمان بودن بنا ها و مجموعه های تاریخی : دمیدن روح جدید به کالبد قدیم سبب می شود تا بنا ها و مجموعه های تاریخی زنده شوند . هنگامی که یک اثر تولید می شود کاری مادی وقوع یافته است ولی بعد از یک نسل تعاملات غیر مادی و فرهنگی در اثر وارد شده و معنای فرهنگی می یابد .
بر اساس نظریات فوق می توان اصول زیر را مطرح کرد :
یکم : ایجاد عملکرد جدید در کالبد قدیم
دوم : تعیین دوره مداخله در هر دوره
سوم : تدوین مبانی اقدام
چهارم : عدم تقلید از سبکهای گذشته معماری
دستور العملهای مرمتی را بر اساس نظریه ها و اصول مورد نظر بویی تو می توان به صورت زیر مطرح کرد .
الف : دخالت در بنا با استفاده از مفاهیم کهن ولی متفاوت از سبک قدیم
ب: تفاوت گذاشتن بین مصالح قدیم و جدید به هنگام اقدام
ج: استقرار نمایشگاه در کنار هر نوع اقدام برای مشخص نمودن جایگاه عناصر مداخله
د: معرفی بنا یا مجموعه های تاریخی با استفاده از امکانات آموزشی
ر: حک تاریخ و زمان اقدام
ز: توصیف مراحل مداخل و بیان علت اقدام
4- کامیلوسیت (1903-1843)
معمار اتریشی که مهمترین اثر وی کتاب «‌هنر ساختن شهرها » در سال 1889 می باشد . بیشتر نظریات او در باب مرمت شهری است .

5- لوکا لبترامی (1933-1854)
معمار و نقاش ایتالیایی که به مرمت ابنیه بر اساس نقشه ها و مدارک و شواهد تاریخی می اندیشید .
وی معتقد است به « بازسازی اصیل بنا به تشکل اولیه اش » . نظریات او تلفیقی از نظریه های ویوله لودوک و جان راسکین بوده است و شامل دو نظریه عمده است .
الف : تعلق بنا به محیط شهری
ب: روش مرمت تاریخی
اصول مرمتی که داشت شامل
یکم – بازسازی مو به مو
دوم – حق مداخله در بنا ، مجموعه یا بافت شهری مشروط بر وجود مدارک لازم در مورد موجودیت اولیه آن .
6- جوانونی
در سال 1920 ریاست کمیته حفظ آثار هنری و باستانی ایتالیا را به عهده داشت .
مجموعه دستورات او در زمینه بافت شهری مجاور مونومان ها بعدها در کنفرانس آتن 1931 تصویر و منتشر شد . او به معماری مدرن اعتقاد نداشت و آنرا بدون استیل میدانست و معتقد بود که نباید در کنار یک بنای تاریخی و باستانی بنایی امروزی بسازیم چرا که آنرا خیانت به سبک باستان می دانست .
او معتقد بود که می توانیم در کنار معماری باستانی ، ساختمانی بسازیم و یا قسمتی ازیک ساختمان که ویران و نابود شده است ، تکمیل کنیم ، منتهی باید سبک و استیل آن بنای باستانی را اخذ کرده و بعد آن را به صورت هر چه ساده تر ، خلاصه کنیم . بنا باید از تزئینات عادی باشد و تمام اجزا آن به نحو شماتیک و خلاصه باشد . ما باید یک بنای نوتر (NEUTRE) یعنی خنثی و بی تفاوت بسازیم .

7- جزاره بر اندی
تئوریسین و مرمت معروف ایتالیایی مرمت را به این صورت برای ما تعریف می کند : « لحظه متدی دو باره شناسی شده کار هنری در کالبد فیزیکی آن و همچنین در دو قطب زیبایی شناسی و تاریخی بطوریکه بتوانیم آنرا برای آینده گان تحویل دهیم » .
عقایدش بصورت موارد زیر خلاصه می شود :
الف : اثبات و شناسایی یک اثر هنری توسط بحث انتقاده
ب : دوباره سازی و دوخت و دوز قسمت کسر اثر هنری
ج : دخالت بعنوان مرمت روی ماده اثر هنری انجام می شود چه به جهت نجات اثر هنری و چه به عنوان خود جسم اثر هنری .
پیشنهادات براندی
1- با ارزش بودن دید زیبایی شناسی که توام با نگرش تاریخی باشد .
2- مرمت یک عملکرد منتقدانه و یک قضاوت شرط به شرط را می طلبد .
3- مرمت به عنوان وحدت بخشیدن و تمامی دیدن اثر هنری میباشد و دخالت مرمتی بایستی قابل برگشت باشد .
خصوصیت تجربی بودن دانش معماری باعث وجود اختلاف نظم و نقادیهای شدید بین صاحب نظران و علاقه مندان می شود . از همین رو برخی از نظریه پردازان در مورد مرمت نظریه هایی گاهاً افراطی و متفاوتی با دیگران دارند که به نظر ما این نظریات هم قابل احترام است و هم اکنون به یکی از این نظریه پردازان اشاره می کنیم که از او شناخت بیشتری نسبت به دیگران داریم .
8-لوکور بوزیه (1965- 1887)
نام اصلی وی « شارن ادوارد ژانره » است . نقاش ، معمار و شهر ساز سویسی الاصل که در سال 1928 یکی از اعضای اصلی چهارمین کنگره سیام بود . متذکر می شوم که نظریات او که در اینجا ذکر می شود بیشتر در باب مرمت شهری است .
الف : نفی گذشته
ب: معماری نمی تواند به بنایی محدود شود که در گذشته بنا شده است .
ج : تبعیت فرم از عملکرد : کالبد باید در مقابل عملکرد مطیع باشد .
د: منطقه بندی تنها ابراز پاسخگویی به اهداف شهر سازی جدید .
دستور العمل های لوکوربوزیه را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد :
یکم : تخریب بنا ، مجموعه و یا بافت های فرسوده شهر
دوم : جایگزین کردن بنا ، مجموعه و یا بافت های جدید بر روی بافت قدیم برای خلق فضاهای جدید .
سوم: حفظ تعدادی محدود از بناها با ارزش به منظور پاس داشتن خاطره های شهری
چهارم : ورود وسایل نقلیه و موتوری به داخل بافتهای شهری کهن

کاربرد فیزیک در مرمت میراث قرهنگی
دومین نشست از سلسله سخنرانی‌های علمی، با موضوع کاربرد روش‌های ژئوفیزیک در باستان شناسی، از سوی دفتر فناوری‌های نوین پژوهشگاه سازمان میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری برگزار می‌شود.
به گزارش روز یکشنبه ایرنا از پژوهشگاه سازمان میراث فرهنگی،صنایع دستی و گردشگری، کارشناس ارشد مهندسی ژئوفیزیک، گفت: با توجه به رشد چشمگیر کاربرد روش‌های زئوفیزیک اکتشافی در کاوش‌های باستان شناسی، پیدایش شاخه ای با عنوان باستان ژئو فیزیک در جهان، از دستاورهای استفاده از این روش است.
بابک امین پور، افزود: در استفاده از این شیوه، قبل از شروع حفاری، محل و پراکندگی آثار برجای مانده مدفون تعیین و با استفاده از آنومالی‌های ژئوفیزیکی و تهیه نقشه‌ای از سایت مورد نظر، مرحله کاوش با دید بازتری آغاز می‌شود.
وی، پیمایش محوطه‌های وسیع و محدود شدن محوطه مورد نظر و انجام سریع کاوش های باستان شناختی، کاربرد موثر در کاوش‌های نجات بخشی و صرفه جویی در زمان و هزینه‌های کاوش را، از مزایای استفاده این روش برشمرد.
این کارشناس مهندسی ژئوفیزیک، اظهار داشت: همچنین جهت دادن به حفاری، تعیین حدود آن، دستیابی به آثار مدفون بدون آسیب پذیری احتمالی و انجام دادن حفاری در کوتاهترین زمان ممکن، از ویژگی‌های این روش است.
امین پور، که در این نشست سخنرانی خواهد کرد، محوطه‌های تاریخی همچون تخت جمشید، دیوار گرگان و محوطه تنگه بلاغی را از جمله مکانهای تاریخی خواند که روش‌های مختلف ژئو فیزیک در آن کاربرد موثری داشته است.
علاقه مندان به شرکت در دومین نشست از سلسله سخنرانی‌های علمی، با موضوع کاربرد روش‌های ژئوفیزیک در باستان شناسیی، توانند از ساعت ‪ ۱۰‬چهارشنبه ‪ ۲۲‬آبان ماه در سالن اجتماعات پژوهشکده حفاظت و مرمت واقع در خیابان امام خمینی، نبش سی تیر پلاک ‪ ۱۷‬حضور یابند.
حفظ و مرمت شاهکارهای هنری به کمک فناوری‌نانو
اخیراً فناوری‌نانو در نگهداری و مرمت میراث فرهنگی جهان کاربردهای عملی پیدا کرده است. نانوذرات هیدروکسید و کربنات کلسیم و منیزیم برای مرمت و نگهداری نقاشی‌های دیواری از قبیل نقاشی‌های Maya در مکزیک یا شاهکارهای هنری قرن 15 میلادی در ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نانوذرات همچنین جهت ترمیم اسناد کاغذی قدیمی که اسید موجود در جوهر سبب از بین رفتن الیاف سلولزی آنها شده است، به‌کار برده شده‌اند.
شهر فلورانس که غنی از منابع فرهنگی بسیار با ارزش است، یکی از مناسب‌ترین مکان‌های برای مطالعات حفظ و مرمت این آثار به حساب می‌آید. پس از وقوع طوفان فلورانس در سال 1966 مرکز تحقیقات علوم سطح و کلوئید (CSGI) توسط پروفسور Enzo Ferroni در دانشگاه فلورانس تأسیس شد. این مرکز نخستین مؤسسه دانشگاهی است که با یک رویکرد علمی به بررسی تخریب میراث فرهنگی پرداخته است.

تفاوت قبل و بعد از عملیات مرمت با استفاده از روش‌های مبتنی بر نانوذرات روی سه نقاشی دیواری ایتالیایی

اکنون CSGI پیشرفته‌ترین روش‌های مبتنی بر فناوری‌نانو را برای ترمیم نقاشی‌های دیواری توسعه داده است. این روش‌ها شامل روش‌هایی برای تمیز کردن و حذف صمغ‌ها از نقاشی‌های دیواری و روغنی، تقویت و تثبیت نقاشی‌های آبرنگی، و برای حذف اسید از کاغذ می‌باشند که هم اکنون در نقاط مختلف جهان از آنها استفاده می‌شود.
کاربرد فرآیندهای مبتنی بر فناوری‌نانو جهت تقویت و تثبیت نقاشی‌های دیواری و اسیدزدایی کاغذها گواه روشنی بر پتانسیل فراوان فناوری‌نانو در حراست از میراث فرهنگی است. پراکندگی نانومقیاس مواد، محلول‌های مایسل، ژل‌ها و میکروامولسیون‌ها راه‌های جدیدی برای حفظ و مرمت آثار هنری از طریق ترکیب ویژگی‌های و خواص اصلی مواد نرم و سخت ارائه می‌دهند که امکان ساخت سیستم‌ها و ترکیباتی برای مقابله با فرآیندهای مخرب که بسیاری از شاهکارهای هنری را تهدید می‌کنند، را فراهم می‌سازند.

نقاشی‌های Maya در Calakmul: با استفاده از نانوذرات Ca(OH)2 استحکام لایه رنگی بیشتر شده و در برابر پدیده‌های جداشدگی و پودر شدن مقاومتر شده‌اند. پس از عمل مرمت، نقاشی جلا و رنگ‌بندی خود را دوباره به دست می‌آورد. زیرا پیوستگی مجدد رنگدانه‌ها به لایه سطحی باعث به حداقل رساندن پخش نور که عامل کدر شدن نقاشی است، می‌شود.

ترکیباتی برای مقابله با فرآیندهای مخرب که بسیاری از شاهکارهای هنری را تهدید می‌کنند، را فراهم می‌سازند.
مطالعات اخیر Piero Baglioni و Rodorico Giorgi نشان داد که استفاده از نانوذرات، روش ساده و موفقی برای مرمت آثار هنری است. مطابق نتایج مطالعات این افراد تا چندی پیش در بیشتر روش‌های مرمت یا حفاظت آثار هنری و مصنوعی از محصولات تجاری استفاده می‌شد که عموماً پلیمرهای سنتزی بودند و برای کاربردهای خاص و ویژه طراحی نشده بودند. استفاده از این پلیمرها در یک محیط کنترل شده برای ترمیم رنگ‌های پوسته پوسته و پودری شده یا چسباندن تکه‌های گچ‌کاری رنگی جدا شده، نتایج رضایت بخشی داده است. ولی در بیشتر این حالات، استفاده از این پلیمرهای سنتزی پس از چند سال اثرات چشمگیری بر روی این آثار به صورت پوسته پوسته و جدا شدن سطوح و تسریع واکنش‌های شیمیایی تخریب کننده آنها، دارد.
Baglioni عوامل مهم در مرمت موفقیت‌آمیز این آثار را اینچنین شرح می‌دهد که فرآیند مرمت و بازسازی باید سبب تقویت ساختار متخلخل و استحکام لایه‌های سطحی اثر هنری شود. چند قاعده ساده باید برای تعیین یک روش مناسب مورد توجه قرار گیرد:
1- عملیات بازسازی باید برگشت‌پذیر باشد به گونه‌ای که هر وقت که بخواهیم بتوانیم به حالت اولیه برگردیم.
2- باید اطمینان حاصل کرد که مواد شیمیایی به‌کار رفته بیشترین دوام و بی‌اثری شیمیایی را دارند.
3- مواد شیمیایی به‌کار رفته باید بدون تغییر ترکیب شیمیایی اثر مورد عمل و خواص شیمیایی فیزیکی و مکانیکی آن، فرآیند تخریب را معکوس کنند. یعنی مواد اولیه باید تا حد ممکن با جنس و ماده اثر هنری سازگاری داشته باشند.
نقاشی‌های دیواری مخصوصاً در اروپا اغلب با آهک آبدار و به شیوه آبرنگی درست شده‌اند. تخریب شیمیایی و فیزیکی به وسیله باران، باد، گرد و غبار، مواد آلاینده و عوامل محیطی دیگر باعث ضعیف شدن ساختار متخلخل و لایه‌های سطحی سنگ‌ها یا نقاشی‌های دیواری می‌شود. این امر به واسطه خوردگی شیمیایی پیونددهنده (binder) که معمولاً کربنات کلسیم است و از بین رفتن چسبندگی بین رنگدانه‌ها و بستر نقاشی، ایجاد می‌شود.
روش Ferroni-Dini (شامل دو مرحله: استفاده از محلول اشباع کربنات کلسیم (NH4)2CO3 و سپس عملیات با محلول هیدروکسید باریم Ba(OH)2 ) که به روش باریم نیز معروف است، روشی برای حذف نمک‌های تهدیدکننده نقاشی‌ها و هم زمان تقویت ساختار متخلخل به حساب می‌آید. ولی پودرهای کربنات و هیدروکسید تجاری موجود دارای ابعاد میکرونی بوده و خیلی بزرگتر از حفره‌های موجود در سطح رنگ نقاشی هستند. در نتیجه نمی‌توانند در بستر نقاشی نفوذ کرده و همچنین ممکن است با تشکیل لعاب سفید بر روی سطح، سبب تخریب آثار هنری شوند.
انجام فرآیند فوق با نانوذرات در واقع توسعه روش Ferroni-Dini است. پراکندگی نانوذرات پایدار Ca(OH)2 در حلال‌های غیرآبی بسیاری از عیب‌های پودرهای میکرونی را رفع می‌کند. پراکندگی پایدار هیدروکسید کلسیم در بسیاری از کارگاه‌های مرمت آثار هنری در ایتالیا و اروپا به عنوان مواد ثابت‌کننده برای چسباندن دوباره لایه‌های رنگی جدا شده از سطح، همچنین به عنوان عامل تقویت و استحکام آنها، (به جای پلیمرها) با موفقیت‌آمیز به‌کار رفته‌ است.
عملیات نگهداری مبتنی بر نانوذرات برای حفظ و مرمت درجا ی نقاشی‌های رنگی و آبرنگی در محل‌های باستانی شهر باستانی Maya مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بسیار خوبی به همراه داشته است.
هیدروکسیدها و کربنات‌ها جهت نگهداری و بقای کاغذ و چوب نیز به‌کار می‌روند. نانوذرات قلیایی (پراکنده در محلول‌های غیر آبی) تأثیر خوبی در حفظ مواد مبتنی بر سلولز دارند. کاربرد جالب دیگر نانوذرات هیدروکسیدی نقش اسیدزدایی چوب‌های اسیدی کشتی غرق شده معروف Vasa است که حدود 44 سال پیش، پس از 333 سال از اعماق دریا بیرون کشیده شد. چوب‌های این کشتی به واسطه تولید بسیار اسید سولفوریک شدیداً اسیدی شده بودند و pH آنها پایین آمده بود. استفاده از نانوذرات هیدروکسید کلسیم و منیزیم در این مورد باعث خنثی شدن اثر اسیدی و در نتیجه محافظت چوب شد.
از زمان اختراع لیزر در 1960، کاربردهای آن در علوم و فنون مختلف فیزیک، شیمی، زیست شناسی، پزشکی و خصوصاً چشم پزشکی، جوشکاری، برش، سوراخکاری، ترمیم سطح و آلیاژسازی، کاربردهای نظامی، پردازش و ثبت اطلاعات، کاربرد در مرمت اشیاء و... به طور پیوسته گسترش یافته است.
از دهه 1990 میلادی، مرمتگران به مزایای لیزر در حوزه های مختلفی مانند تمیز کردن سطوح، زدودن لایه های اضافی، مستندسازی به وسیله هولوگرافی پی برده اند. امروزه در دنیا بسیاری از کارگاهها و مراکز پژوهشی مرمت مجهز به انواع مختلف لیزر هستند و کارشناسان لیزر با همکاری مرمتگران سعی در استفاده بهینه از این پدیده در مرمت اشیاء و بناهای تاریخی دارند. در این مقاله اصول اولیه لیزر و کاربردهای آن در مرمت، مورد بررسی قرار می گیرد.
مقدمه
لیزر[1] به معنای تقویت نور به وسیله نشر القایی پرتوهاست. با اختراع لیزر در سال 1960 میلادی و گسترش فن‌آوری آن در دهه‌های بعد، سیستم‌های لیزری در اکثر زمینه‌های علوم، مهندسی، پزشکی و … کاربردهای وسیعی یافته‌اند.
با به کارگیری لیزر در امر مرمت که در دهه 1990 میلادی توسعه یافته، امروزه دهها مرکز پژوهشی مرمت و حفاظت در سراسر دنیا با همکاری کارشناسان لیزر سعی در استفاده بهینه از این پدیده برای مرمت و حفاظت میراث فرهنگی جهانی دارند. اگرچه در بسیاری از حوزه‌های علمی، امکانات و محدودیت‌های لیزر بررسی و شناخته شده است اما در زمینه مرمت، استفاده از لیزر و شناخت تأثیرات آن بر روی مواد تاریخی هنوز در ابتدای راه است و به دلیل ماهیت خاص این آثار و تأثیرات ناشناخته و احتمالی نور لیزر بر روی آنها، باید با احتیاط در این راه گام برداشت.
شناخت دقیق ماهیت لیزر مستلزم تسلط بر رهیافت مکانیک کوانتومی و نظریه الکترومغناطیس و اپتیک، اصول طیف‌نگاری و الکترونیک است. اما در این مقاله سعی شده تا با زبانی ساده و بدون استفاده از فرمولهای ریاضی پیچیده، اصول اولیه لیزر برای کاربران توضیح داده شود. در این مقاله هممچنین به استفاده از لیـــزر در مسـتندسـازی و بکارگیــری آن در تمیز کـــردن سطـوح پرداخته می‌شود.
اصول نظری
برای فهم بهتر ماهیت پرتوی لیزری، ابتدا باید به فرآیندهایی که در بر همکنش میان امواج الکترومغناطیسی با اتم رخ می‌دهد، پرداخت. این فرایندها به طور مختصر و ساده توضیح داده خواهند شد. علاقمندان می‌توانند برای کسب اطلاعات بیشتر به کتب تخصصی لیزر مراجعه نمایند.
بر طبق مدل اتمی، الکترونها در اتم به دور مداری که از نظر انرژی مشخص است در گردش‌اند. هنگامی که الکترونی انرژی دریافت می‌کند (مثلاً به وسیله تحریک الکتریکی) به ترازی با انرژی زیادتر منتقل می‌شود. اما الکترون تمایل دارد که به مدار پایین‌تر، یعنی به مداری که انرژی آن کمتر است، بازگردد. در این بازگشت، الکترون مقداری از انرژی خود را به صورت انرژی الکترومغناطیسی از دست می‌دهد. این فر‏آیند را گسیل خود به خود یا گسیل تابشی می‌گویند. نور لامپ معمولی، حاصل تابش خود به خود است.
برای انتقال الکترون از تراز انرژی پایین‌تر (انرژی کمتر) به تراز بالاتر (انرژی بیشتر) باید مقدار معینی انرژی صرف کرد. مقدار این انرژی درست برابر با همان انرژی است که الکترون در صورتی که از مدار بالاتر به مدار پایین‌تر سقوط می‌کرد، از دست می‌داد. حال اگر الکترونی در ابتدا در تراز انرژی بالاتر قرار گرفته باشد و فوتونی با انرژی مشخص با این الکترون برهمکنش کند، این جریان الکترون را به سقوط به تراز انرژی پایین‌تر مجبور خواهد کرد. در این سقوط، اتم خود نیز فوتونی تابش می‌کند و فوتون القاکننده بدون آن که تغییری در آن حاصل شده باشد به مسیر خود ادامه می‌دهد و فوتون دوم یعنی القا شونده که در اثر رهاشدن انرژی الکتریکی به وجود آمده است در همان جهت فوتون اول روان می‌شود یعنی در اینجا دو فوتون هم‌فاز که همراه یکدیگر روان هستند، وجود دارد. این فر‏آیند، گسیل القایی نامیده می‌شد. (شکل 1)
در چشمه‌های نور معمولی (لامپ معمولی، لامپ نئون) قسمت عمده نور، حاصل از گسیل خود به خود است و تنها قسمت کوچکی از آن در اثر گسیل القایی به وجود می‌آید. اما در لیزر، نور تنها از طریق گسیل القایی ایجاد می‌شود. برای ساخت لیزر به سه عامل اصلی نیاز است: محیط فعال، دمش، کاواک لیزر. نیاز اول برای ساخت لیزر، حضور ماده‌ای مناسب برای ایجاد نشر القایی در آن است (محیط فعال). محیط فعال می‌تواند گاز، مایع، جامد یا نیم رسانا باشد. نخستین لیزری که در سال 1960 میلادی توسط میمن ساخته شد، با استفاده از یک میله یاقوت( محیط فعال) باریکه‌ای از نور قرمز پررنگ ایجاد می‌کرد.
لیزرهای گازی امروزه متداولترند و در آنها گازهایی مانند آرگون یا دی اکسید کربن محیط فعال را تشکیل می‌دهند. به همین ترتیب، لیزرها از نظر نحوه دمش نیز متفاوت هستند و در لیزر یاقوت، یک منبع نوار پهن مانند لامپ درخششی به کار می‌رود و در لیزرهای گازی، القا در اثر تخلیه الکتریکی انجام می‌شود. برخی واکنش‌های شیمیایی با استفاده از یک لیزر دیگر می‌توانند انرژی ورودی لازم در برخی از انواع لیزر را فراهم کنند.
به طور خلاصه هنگامی که مقداری از اتمها و مولکولها از طریق گسیل خود به خود، نوری منتشر می‌کنند، این فوتونها می‌توانند باعث گسیل القایی سایر مولکولهای برانگیخته شوند. اما چون یک بار عبور فوتونها از درون محیط برای کارساز بودن گسیل القایی کافی نیست، لازم است که نور در چندین مرتبه رفت و برگشت در درون محیط فعال، در یک تشدیدگر عبور کند تا افزایش گسیل القایی در هر بار باعث افزایش شدت شود (کاواک لیزر). بدین منظور دو آینه موازی را (یکی تمام بازتابان و دیگری نیمه گذرده) در دو انتهای محیط ایجاد لیزر قرار می‌دهند تا نوری که در راستای عمود بر این آینه نشر می‌شود، به طور کلی به دام افتد و دائماً به عقب و جلو حرکت کند و بر شدت آن افزوده شود و فوتونهایی که به طور خود به خودی در سایر راستاها گسیل شده‌اند، از محیط فعال خارج شده و دیگر در نشر القایی سهم نخواهند داشت. به این ترتیب فوتونهایی که در نزدیکی محور اپتیکی (نوری) قرار دارند در امتداد محور بین دو آینه آمد و شد می‌کنند، به طوریکه در اندک مدتی سیلی از فوتون جاری می‌شود که همگی کم و بیش در امتداد محور اپتیکی در حرکت هستند. در نهایت فوتونهای ایجاد شده در کاواک لیزری آنقدر زیاد می‌شوند که از آینه نیمه‌گذرنده به بیرون رانده شده و پرتو نور لیزر را تولید می‌کنند (شکل 2).
خواص نور لیزر
همدوسی
در نور حاصل از گسیل خود به خود (مثلاً در لامپ معمولی)، فوتونها در جهات مختلف منتشر می‌شوند و هر فوتون با فوتون دیگر اختلاف فاز متفاوتی دارد(نور ناهمدوس) (شکل 3-1 و 3-2).
در نور لیزر که ناشی از گسیل القایی است، همه فوتونها همزمان و در یک جهت منتشر می‌شوند. یکی از کاربردهای همدوسی لیزر، هولوگرافی (تمام نگاری) است.
تکفامی یا تکرنگی
در حالی که نور یک چشمه معمولی می‌تواند کلیه طول موجها را در بر داشته باشد، نور لیزر را می‌توان به گونه‌ای بهینه کرد که تنها حاوی یک طول موج معین یا گستره کوچکی از طول موجها باشد. از این خاصیت به ویژه در جداسازی ایزوتوپها استفاده می‌شود.
جهتمندی و پهنای باریکه
نور لیزر اگر در محیط جذب نشود، می‌تواند فواصل زیادی را بدون افت شدت طی کند. نور لیزر، باریکه‌ای نازک و اساساً موازی است. زاویه واگرایی باریکه می‌تواند مقداری حدود 1 میلی رادیان باشد که در فاصله یک کیلومتری، تنها قسمتی به عرض یک متر را روشن کند. این خاصیت لیزر، امکان نظارت بر گازهای خروجی از دودکش کارخانه‌ها و اندازه‌گیری فواصل را امکان‌پذیر می‌سازد.
شدت
لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین را ایجاد می‌کنند. درخشایی نور لیزر حتی با قدرت چند میلی وات، میلیونها بار از درخشان‌ترین چشمه‌های معمولی، مثلاً خورشید بیشتر است. شدت‌های بالای لیزر برای برشکاری کاربرد دارد.
انواع لیزر
تاکنون صدها نوع لیزر شناخته شده‌اند که شامل لیزرهای حالت جامد(بلوری، شیشه‌ای)، لیزرهای گازی، لیزرهای رزینی، لیزرهای نیم رسانا، لیزرهای گاز- دینامیکی، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای پرتوایکس هستند.
از مهم‌ترین انواع لیزرهایی که در امر مرمت کاربرد دارند، لیزرهای ضربه‌ای (پالسی) هستند که می‌توانند ضربه‌هایی با مدت اثر کمتر از 100 نانو ثانیه تولید کنند. البته انتخاب لیزر بستگی به نوع کار دارد ولی مهم‌ترین آنها، لیزر اگزایمر با طول موج nm248 یا nm 193 ، لیزر YAG: Nd با طول موج 064/1 نانومتر یا لیزر(TEA)-CO2 با طول موج 6/10 نانومتر هستند.

موارد استفاده از لیزر در مرمت
همانگونه که قبلاً توضیح داده شد، لیزر نور تقویت شده به وسیله نشر القایی پرتوهاست. نور لیزر از امواج الکترومغناطیسی موازی با طول موج یکسان تشکیل شده که به معنای تکفام، یعنی یک دسته نور یکرنگ است.
به این طریق می توان مجموع انرژی را بر روی یک سطح مقطع بسیار کوچک (در حد چند میلی متر) متمرکز کرد. نوع برهمکنش لیزر با مواد و مصالحی که بر روی آن کار می‌شود، به وسیله طول موج و شدت پرتو تعیین می‌شود و این دو عامل، شاخصی برای گذار یا انعکاس پرتوهای لیزر هستند. پرتو لیزر را می‌توان هم به صورت پیوسته و هم به صورت پالس‌هایی (ضربه‌هایی) با طول اثر معین تولید کرد که نوع اخیر برای امور مرمتی بسیار مهم است. از جمله موارد استفاده لیزر در مرمت، هولوگرافی(تصویر سازی سه بعدی) برای مستند سازی آثار، تمیز کردن سطوح مختلف و آشکار کردن لایه‌های پنهان نقاشی دیواری است.
هولوگرافی(تمام نگاری)
هولوگرافی یا تصویر برداری سه بعدی، در کنار دیگر روش‌های تصویربرداری نوری مانند عکسبرداری با پرتوهای زیر قرمز، فرابنفش و نور مریی برای مستند سازی و مطالعات آسیب‌شناسی اشیاء تاریخی به کار می‌رود. امروزه دو روش هولوگرافی برای آزمایش‌های غیر مخرب جهت ثبت جزییات اشیاء وجود دارد که عبارتند از روش هولوگرافی تصویری[2] و هولوگرافی تداخل‌سنجی[3] (شکل 4).
هولوگرافی تصویری، مانند یک عکس معمولی بر روی صفحه‌ای تخت قرار می‌گیرد، ولی وقتی تحت زاویه خاصی به آن نگاه کنیم، تصویر سه بعدی و عمق‌دار به نظر می‌رسد. هولوگرام روی فیلم‌های عکاسی خاص ثبت می‌شود. بخشی از یک پرتو لیزر که پرتو شیء نامیده می‌شود برای تصویربرداری از شیء به آن تابانده می‌شود، و از روی شیء به صفحه‌ تصویر باز می‌تابد. بخش دیگری از پرتوهای لیزر که پرتو مرجع نامیده می‌شود

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  53  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید