تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الزجاج قديماً كان ملوناً بسبب وجود شوائب مختلفة من أكاسيد الحديد والكروم، وقد صنع أول زجاج عديم اللون تقريباً قبل حوالي 1500 سنة، وقد انتقلت صناعته إلى أوروبا وتطورت في عصر النهضة أيام الثورة الصناعية، حيث دُرس التركيب الكيميائي للزجاج، وطُوّرت أفرانٌ لصهر الزجاج، وتمّ استخدام تقنياتٍ عالية في صناعته، وتمّ تحضير زجاج المرايا، والزجاج الشفاف واللماع، والصوف الزجاجي، وغيرها من الأنواع الزجاجية. الزجاج ليس مركباً محدّداً كيميائياً، بل هو مزيجٌ من الأكاسيد التي يمكن أن تتغير نسبها بحرية ضمن حدودٍ معينة، ولا تخضع بنية الزجاج لقواعد الارتباط الكيميائي المألوفة.

ما هي أنواع الزجاج الضوئي؟

1- الزجاج الضوئي عديم اللون

يمتاز الزجاج الضوئي عديم اللون بنفوذيةٍ عاليةٍ في منطقة الضوء المرئي والتلوين الانتقائي، وعدم الامتصاص للضوء الوارد عليه، وهناك عدة أنواع من هذا الزجاج حسب ارتفاع مؤشر الانكسار، ومن هذا النوع من الزجاج تُصنع العدسات والمواشير المستخدمة في التلسكوبات، أو الكاميرات، أو المجاهر.

كما هناك نوعٌ من الزجاج الضوئي الذي يمتصُّ الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، وهناك نوع من الزجاج البصري يعرف بمسمّى زجاج الكوارتز الضوئي لاحتوائه على ثاني أوكسيد السيلكون SiO2، ويمتاز هذا النوع بخواص كيميائية جيدة، وقوة ميكانيكية عالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومعامل التمدُّد المنخفض، ويستخدم هذا النوع من الزجاج في صناعة المواشير، والمرايا، والعدسات.

2- الزجاج الضوئي الواقي من الإشعاع

لأغراض الوقاية من أخطار الإشعاع المؤيّن المُستخدم في التطبيقات الطبية لأغراض التشخيص والعلاج الإشعاعي، كالأشعة السينية، وإشعاع غاما، يضاف إلى مكونات الزجاج العادي مواد لها مواصفات محددة.

خصائص الزجاج الواقي من الإشعاع

يجب أن يتصف الزجاج المُستخدم لأغراض الوقاية الإشعاعية بما يلي: ^[1]  

1- شفافية عالية.

2- امتصاصية عالية للإشعاع المؤين.

3- نفوذية قليلة للإشعاع المؤين.

4- كثافة عالية.

5- يمتلك خصائص ميكانيكية جيدة واستقرارية كيميائية.

6- قرينة انكسار كبيرة.

7- سهولة في التصنيع.

8- يعمل على إضعاف الإشعاع لتقليل خطره على العاملين والأدوات.

الزجاج والإشعاع المؤيّن

لقد مر على اكتشاف الأشعة المؤيّنة حتى الآن أكثر من قرن، وقد تطورت خلال هذه الحقبة من الزمن مختلف العلوم الذرية والنووية بشكلٍ كبيرٍ وشامل، مما أدى إلى استخدام هذه الأشعة في العديد من التطبيقات بحيث شملت مختلف نواحي الحياة، ولعل من أهمّ تطبيقات الأشعة المؤينة الاستخدامات الطبية، والبيولوجية، والتطبيقات الصناعية، وكذلك المجالات البحثية المختلفة.

مجالات استخدام الزجاج الواقي من الإشعاع

1- المجالات الطبية: يستخدم الزجاج الواقي من الإشعاع في المجالات الطبية التالية:

● التصوير بالأشعة السينية (X-ray) وهو أبسط أنواع التصوير.

● تصوير بانورامي بالأشعة السينية (Panoramic Radiography).

● تقنية تصوير الثدي بالأشعة السينية (Mammograms)، وتستخدم هذه التقنية لتشخيص أمراض الثدي.

● تصوير مقطعي طبقي (Computed Tomography (CT)).

● تصوير بجهاز الكاميرا الغامية (Camera Gamma).

● الإصدار البوزيتروني المقطعي (Positron Emission Tomography (PET)).

نظراً لمخاطر الإشعاعات المؤيّنة سواءً لعموم الناس، وخاصةً على العاملين الذين يتعرضون لمستوياتٍ إشعاعيةٍ عالية من النيوترونات وأشعة غاما، يتوجب علينا حماية هؤلاء العاملين من أخطار الإشعاع قدر الإمكان عن طريق تطبيق طرق الوقاية الإشعاعية، كارتداء المعاطف التي تحتوي على الرصاص، وارتداء القفازات والنظارات. إن العاملين (الفنيين أو الفيزيائيين الطبيين) على أجهزة التصوير السابقة الذكر الذين يتطلب عملهم مراقبة المريض أثناء عمليات التصوير الشعاعي، يتوجب عليهم الوقوف خلف لوحٍ أو نافذةٍ زجاجية واقيةٍ من الإشعاع.

2- العاملين في مخابر الأبحاث النووية ومخابر إنتاج النظائر المُشعّة، والذين يضطرون للتعامل مع المواد المشعّة، ومن أجل تخفيف أضرار الإشعاع عليهم من جهة، والتمكُّن من مراقبة العمل من جهةٍ أخرى، تمّ التوجه إلى استخدام مواد شفافة للمراقبة المباشرة عبرها بحيث تسمح هذه المواد بمشاهدة ما يجري داخل الغرف، وتلعب دوراً واقياً في الحماية من مخاطر الإشعاع المؤيّن.

3- في الأجهزة والآلات التي تستخدم الأشعة المؤيّنة كما في المطارات، الأجهزة التي تستخدم الأشعة السينية في تحليل المواد والسيكليترون، وفي تقنيات الفضاء، إذ تستخدم نوافذ زجاجية خاصة لوقاية الإنسان والأجهزة من الأشعة الكونية.

4- الخلايا الساخنة وصندوق القفازات المُستخدم في تحضير المواد الصيدلانية المُشعّة، حيث تسمح نوافذ الزجاج برؤية المحتوى دون التعرُّض لمستوياتٍ عاليةٍ من الإشعاع. ^[2]

ما أنواع الزجاج المُستخدم في الوقاية الإشعاعية؟

يتمُّ عادةً اختيار المواد المكّونة للزجاج حسب نوع الإشعاع المتطلّب الوقاية من مخاطره، وتختلف أنواع الزجاج المُستخدم للوقاية من الإشعاع، وتتراوح كثافته بين (2-6.2) غرام لكل سنتيمتر مكعب، وترتبط قدرة الزجاج على الوقاية من الإشعاع باختلاف كثافة المواد المكونة له: ^{[3] [4]}

1- في حالة تصنيع زجاجٍ للوقاية من الأشعة السينية وأشعة غاما يُفضّل أن يحتوي الزجاج على مادة الرصاص Pb، وهذا النوع من الزجاج يُطلق عليه تسمية الزجاج المرصص، وغالباً ما يُستخدم في المجالات الطبية، كمواد للتدريع، والحماية من مخاطر الأشعة السينية وأشعة غاما. لكن نظراً لسمّية الرصاص وغلاء ثمنه، فقد ركزت الدراسات على إيجاد بدائل لمادة الرصاص أقل سمّيةً واقتصادية.

يُعتبر الزجاج الباريومي (الحاوي على أوكسيد الباريوم) بأشكاله المختلفة وكثافاته المتنوعة المادة الأكثر استعمالاً في هذا المجال، كما يستخدم حالياً الزجاج الحاوي أوكسيد الموليبيدنيوم (MoO3) (Molybdenum Oxide) الذي يتصف بكثافةٍ كبيرة، لذا له قدرة عالية على امتصاص الإشعاع، وبالتالي كمية الإشعاع التي يتعرض لها العاملون تكون أقل. الزجاج الحاوي على أوكسيد التلوريوم TeO2) (Tellurium Oxide)) يمتاز بالخصائص التالية: يجعل الزجاج يمتلك قرينة انكسارٍ عالية وكثافة عالية، كما أن تحضيره سهل.

2- في حالة تصنيع زجاجٍ للوقاية من النيوترونات يجب أن تحتوي مكونات الزجاج على أوكسيد البور (Boron Oxide) الذي يمتاز بتألقٍ عالٍ وقرينة انكسار كبيرة، واستقرارية عالية، كما يصنع الزجاج الحاوي على رباعي كربيد البور BC4 الذي يتصف بامتصاص النيوترونات البطيئة والحرارية، حيث يستخدم هذا النوع من الزجاج في مجالات مولدات النيوترونات، كالمفاعلات، والمُسرّعات النووية، والمولدات النيوترونية، مثل: مولد النيوترونات راديوم-بيريليوم (Ra-Be)، وأمريشيوم – بيريليوم (Am-Be)، وبولونيوم-بيريليوم (Po-Be).