ရူလေဆာ- သုတေသနစာတမ်း (၁)

ပဗေဒ ဘလော့ကိုရေးသားလျှက်ရှိသော ကျွန်ပ်-ဖီးကျူသည် လေဆာရုူ့ပဗေဒကို လေ့လာသင်ယူနေဆဲဖြစ်၏့လေဆာဖြင့် စမ်းသပ် တည်ဆောက်ခြင်းကို ( Project) လေ့လာပြီးနောက် သုတေသန စာတမ်းတစ်စောင်ကို ရေးသားပြုစုရမည်ဖြစ်သည်။သုတေသနစာတမ်းတွင်ပါဝင်သော အဖွင့်နိဒါန်းအပိုင်းကို မြန်မာဘာသာသို့တိုက်ရိုက်ပြန်ဆိုကာ ပိုစ့်အဖြစ်တင်ပြလိုက်ခြင်းဖြစ်သည်။

လေဆာ- သုတေသနစာတမ်း ( အဖွင့်နိဒါန်း)

ကမ္ဘာနိုင်ငံများနှင့်ရှရှားနိုင်ငံသည် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်လေထုညစ်ညမ်းမှု ပြသနာများကို စူစမ်းလေ့လာ နေကြသည်မှာ မကြာသေးမီ နှစ်များကတည်းကဖြစ်သည်။ အထူးသဖြင့် ကမ္ဘာလေထုအခြေအနေကို စောင့်ကြည့် လေ့လာခဲ့ကြသည်။ စက်ရုံများမှထွက်လာသော (ဖလိုရင်း ၊ ကလိုရင်း၊ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန် )စသည့် ဓာတ်ငွေ့မျိုးစုံသည် လေထုထဲတွင် အိုဖုန်းလွှာကိုပျက်စီးစေနိုင်ကြောင်းတွေ့ရသည်။ ထို့ပြင် (dioxins)ကဲ့သို့ (စက်မှုနှင့်စိုက်ပျိုးရေးသုံး) အဆိပ်ဖြစ်စေနိုင်သော ဓာတုပစ္စည်းများ မီးလောင်ကျွမ်းခြင်းမှ အဆိပ်ငွေ့များထွက်နိုင်ကြောင်းတွေ့ရသည်။လေထုညစ်ညမ်းမှုကို ဖြစ်စေသော ပင်ရင်းဧရိယာအကျယ်အဝန်းမှာ ကြီးမားကျယ်ပြန်လှသောကြောင့် ခက်ခဲသောနည်းပညာ ပြသနာများဖြင့် ရင်ဆိုင်ကြရသည်။ လေထုထဲတွင် ဓာတုဗေဒဓာတ်ပေါင်းများ ပါဝင်မှုကို အဝေးထိန်းစနစ်ဖြင့်လေ့လာနိုင်ရန် ရွှေ့ပြောင်းနိုင်သော (မော်တော်ကားတွင် တပ်ဆင်ခြင်း) ကိရိယာများကို စမ်းသပ် လုပ်ကိုင်ခဲ့ကြသည်။ ၎င်းစမ်းသပ်ကိရိယာများသည် လေဆာရောင်ခြည်ကို အသုံးပြုတည်ဆောက်ထားခြင်း ဖြစ်ပြီး ၊လေယာဉ်ပျံများနှင့် အာကာသယာဉ်များတွင် တပ်ဆင်အသုံးပြုနိုင်သည်။

ေရဒါစခန္းတြင္ လီဒါကိရိယာျဖင့္တည္ေဆာက္ထားပံု

ပတ်ဝန်းကျင်လေထုအခြေအနေ စမ်းသပ်လေ့လာခြင်းများတွင် လေဆာရောင်ခြည်နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ စမ်းသပ်လုပ်ကိုင်ခဲ့ကြသည်။မျက်မှောက်ခေတ် တွင် လေဆာရောင်ခြည်ကိရိယာ အမျိုးမျိုးကိုလည်း တီထွင်ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီဖြစ်သည်။ လေထုထဲရှိဓာတ်ငွေ့များနှင့် လေဆာရောင်ခြည်တို့ထိတွေ့ခြင်းဖြင့် တုန့်ပြန်မှု (interaction) များဖြစ်ပွါးခြင်းကိုအခြေခံ၍ တည်ဆောက်ထားခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းစမ်းသပ်ကိရိယာကို ( LIDAR ) လီဒါ ဟုခေါ်သည်။

LIDAR (Light Detector And Ranging ) လီဒါ ဆိုသည်မှာ လေထုထဲတွင် အဝေးထိန်းစနစ်ဖြင့် တိုင်းတာနိုင်သော ကိရိယာတမျိုးဖြစ်သည်။ အမိုးနီးယား ( NH3 ) နှင့် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်(CO2) ဓာတ်ငွေ့များပါဝင်သော လေဆာရောင်ခြည်ကိရိယာဖြင့် LIDAR ကို တည်ဆောက်ထားသည်။ လေဆာရောင်ခြည်၏ လှိုင်းအလျားမှာ 9 -13.5 µm ( မိုက်ခရိုမီတာ) ဖြစ်သည်။ လေထုထဲတွင်ပျံ့နှံ့နေသော ဓာတ်ရောင်ခြည်များ ပါဝင်မှုကို LIDAR ကိရိယာဖြင့် စမ်းသပ်ဖေါ်ထုတ်နိုင်သည်။ လေထုအတွင်း အန္တရယ်ဖြစ်စေသော ဓာတ်ရောင်ခြည်ပါဝင်မှု ၊ အဆိပ်ဓာတ်ငွေ့များပါဝင်မှု၊ မော်လီကျူးများ တွင် ကာဗွန်- ကလိုရင်း ( C-CL) ပါဝင်မှုအချိုးကိုလည်း LIDAR လီဒါ ကိရိယာဖြင့် စမ်းသပ်ဖေါ်ထုတ်နိုင်သည်။ ထို့ပြင် ရေဒီယိုစခန်းများတွင် ရေဒါအစား ခေတ်မှီသော လီဒါကိရိယာများကို အစားထိုးအသုံးလာကြသည်။

LIDAR လီဒါကိရိယာတွင် ကြိမ်နှုန်း( Frequency) နှစ်မျိုးပါဝင်သော ရောင်ခြည်စုပ်ယူခြင်း (two-frequency absorption spectroscopy) နိယာမကို အခြေခံ၍ တည်ဆောက်ထားခြင်းဖြစ်သည်။ ကြိမ်နှုန်းနှစ်မျိုး ရောင်ခြည်စုပ်ယူခြင်းနည်းပညာသည် လေထုထဲတွင်ရှိသော လှိုင်းအလျား( wavelength) နှစ်မျိုးပါသည့် လေဆာရောင်ခြည်များ၏ (attenuation)လျော့ကျပြောင်းလဲမှုကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည်။ လှိုင်းအလျားနှစ်ခု တွင် ပထမတမျိုးသည် လေထုညစ်ညမ်းစေသော မော်လီကျူးကစုပ်ယူပြီး ပြန်ထွက်လာသော်လည်း မူလအတိုင်းပြောင်းလဲမှုမရှိ။ ဒုတိယလှိုင်းအလျားသည် လေထုညစ်ညမ်းစေသော မော်လီကျူးကစုပ်ယူပြီး ပြန်ထွက်လာသော် မူလအတိုင်း မဟုတ်ဘဲပြောင်းလဲမှုဖြစ်ပွါးသည်။

ထိုပြောင်းလဲသွားသော လေဆာရောင်ခြည်၏ လှိုင်းအလျားကို ပြန်လည်တိုင်းတာခြင်းဖြင့် လေထုအခြေအနေ ကို စမ်းသပ်လေ့လာခြင်းဖြစ်သည်။ ဤနည်းဖြင့် လေထုညစ်ညမ်းမှုသိပ်သည်းဆကို တိုင်းတာနိုင်သည်။ တိုင်းတာ၍ရရှိလာသော လေဆာရောင်ခြည်လှိုင်းများကို ကွန်ပျူတာတွင် ရောင်စဉ်ပုံရိပ်များ"spectral portraits” အဖြစ်မြင်တွေ့နိုင်ပြီး ၊ဓာတုပါဝင်မှု စံနုန်းသတ်မှတ်ချက်များဖြင့် နှိုင်းယှဉ်ကာ သုတေသန ပြုလုပ်ခြင်းဖြစ်သည်။

လေထုအခြေအနေကို တိုင်းတာသော လေဆာရောင်ခြည်၏ လှိုင်းအလျားသတ်မှတ်နှုန်းသည် အရေးကြီးဆုံး ဖြစ်၏ လေဆာရောင်ခြည်၏လှိုင်းအလျားသည် အနီအောက်ရောင်ခြည်လိုင်းအလျားနီးပါးခန့်ရှိပြီး သတ်မှတ်ထားသော တန်ဖိုးမှာ (1-20 microns) 1မှ 20 မိုက်ခရိုမီတာ အထိဖြစ်သည်။လေထုထဲတွင်ရှိသော ရေငွေ့နှင့် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ဓာတ်ငွေ့များသည် လေဆာရောင်ခြည်ကို ပြောင်းလဲခြင်းမရှိနိုင်ပေ။ လေဆာရောင်ခြည်လှိုင်းအလျားများအလိုက် ဖေါက်ထွင်းမှုအပေါက် ("transparency windows") ကို သတ်မှတ်ထားခြင်းဖြစ်သည်။ အနီအောက်ရောင်ခြည်၏ ဖေါက်ထွင်းမှုအပေါက် လှိုင်းအလျားမှာ တို့ဖြစ်သည်။ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် ( CO2) လေဆာရောင်ခြည်၏ ဖေါက်ထွင်းမှုအပေါက် လှိုင်းအလျားမှာ (9-11 microns) ဖြစ်သည်။ အမိုးနီးယား ( NH3) လေဆာရောင်ခြည်၏ ဖေါက်ထွင်းမှုအပေါက် လှိုင်းအလျားမှာ ( 11-13.3 m) ဖြစ်သည်။ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်လေဆာနှင့် အမိုးနီးယားလေဆာ ပင်ရင်းများကိုအသုံးပြု၍ LIDAR လီဒါတခုကိုတည်ဆောက်ခြင်းဖြစ်သည်။ လီဒါ၏ စိတ်ဝင်စားစရာ အကောင်းဆုံးအချက်တခုမှာ ကြီးမားကျယ်ပြန့်သောလေထုဧရိယာများကို သီးခြားခွဲထုတ်စမ်းသပ်လေ့လာနိုင် ်ခြင်းဖြစ်သည်။

စက်ရုံများ၏လေထုညစ်ညမ်းမှုကို လီဒါဖြင့် စမ်းသပ်နေပုံ

ဤနည်းအတိုင်း ရွှေ့လျားနိုင်သော( သင်္ဘောနှင့်ဘတ်စကားများတွင်တပ်ဆင်နိုင်သော) ကြိမ်နှုန်းနှစ်ခု-လီဒါတစနစ်(dual-frequency lidar systems) ကို တည်ဆောက်ရာတွင် ထုတ်လွတ်ရောင်စဉ် လှိုင်းအလျားနယ်မှာ ( 9- 13.5 mm)ဖြစ်သည်။ ၎င်းရောင်စဉ်လှိုင်းကို လေထုပတ်ဝန်းကျင်ထဲရှိ အန္တရာယ် ရှိနိုင်သော အရာဝထ္ထုများကိုစုပ်ယူစေခြင်းဖြစ်သည်။ ယခုစမ်းသပ်လုပ်ဆောင်ချက်သည် အလွန်အရေးကြီးသော လုပ်ငန်းတခု ဖြစ်ကြောင်းတွေ့ရသည်။

လက်တွေ့စမ်းသပ်တည်ဆောက်ခြင်း၏ရည်ရွယ်ချက်မှာ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်နှင့်အမိုးနီးယားဓာတ်ငွေ့များပေါင်းစပ်၍ ဓာတ်ငွေ့စနစ်ဖြင့်ပြုလုပ်သော လီဒါတခုကို(mobile NH3 - CO2 lidar)လက်တွေ့စမ်းသပ် တည်ဆောက်ခြင်းဖြစ်ပါသည်။

လေဆာနိဒါန်း

             လေဆာ  ဟူသော ဝေါဟာရသည် အင်္ဂလိပ်စာမှ တိုက်ရိုက်မွေးစားထား၏။သို့သော် လေဆာကို လူတိုင်းနီးပါးကြားဖူး၏ ။ လေဆာ၏အသုံးဝင်မှုမှာ  အလွန်များလှ၏။ တစ်ကိုယ်ရေ အိမ်သုံးပစ္စည်းမှစ၍ ၊ရုံးသုံး ၊စက်ရုံသုံး ၊ဆေးရုံဆေးခန်း ၊သိပ္ပံစက်မှုလုပ်ငန်းများနှင့် အာကာသသိပ္ပံများတွင်  လေဆာကို အသုံးပြုကြသည်။ လေဆာနည်းပညာသည်  ဒဏ္ဍာရီဆန်သော စိတ်ကူးယဉ်မှုများမှ  လက်တွေ့အောင်မြင်စွာတီထွင်နိုင်ခဲ့၏။   

    အင်္ဂလန်နိုင်ငံသား သိပ္ပံစာရေးဆရာ H.G .Wells (အိတ်ချ်ဂျီဝဲ ) 

                 လွန်ခဲ့သော နှစ်ပေါင်းတစ်ရာကျော် 1896 ခုနှစ်က  စာရေးဆရာ H.G .Wells (အိတ်ချ်ဂျီဝဲ )  ရေးခဲ့သော   အလွန်နာမည်ကြီးသည့် ” ကမ္ဘာ့စစ်ပွဲများ ” ဝထ္ထုမှစတင်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။ အဆိုပါစိတ်ကူးယဉ်  ဝထ္ထုတွင်  မားစ်(Mars) ဂြိုလ်မှ  ဂြိုလ်သားများက  ကမ္ဘာမြေပြင်ပေါ်သို့  ဝင်ရောက်ကျူးကျော်သော  စစ်ပွဲအကြောင်းများပါရှိသည်။ ဂြိုလ်သားများ အဓိကအသုံးပြုသော  လက်နက်ဆန်းများသည် လေဆာဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်ဟုပါရှိလေသည်။ 

         ၎င်းစိတ်ကူးယဉ်ဝထ္ထုထွက်ပေါ်လာပြီး နှစ်ပေါင်းတစ်ရာနီးပါးကြာသောအခါ  ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် ( CO-2 ) လေဆာကို  ပထဆုံးပြုလုပ်နိုင်ခဲ့သည်။ အကြောင်းမှာ မားစ်ဂြိုလ်တွင် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်များ ပါရှိသဖြင့်  နေရောင်ခြည်နှင်ထိတွေ့မိရာမှ  သဘာဝလေဆာရောင်ခြည်များ  ဖြစ်ပေါ်နေသောကြောင့် တည်း။ ထို့ကြောင့်  မားစ်ဂြိုလ်သည်  အနီရောင်လုံးကြီးအဖြစ်တွေ့မြင်နေရခြင်းကို  အခြေခံ၍  ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ 

        (ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်များဖြင့်  သဘာဝလေဆာဖြစ်နေသော   အနှီရောင် မားစ်ဂြိုလ် )

              ဂြိုလ်သားများသည် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်လေဆာများဖြင့် အသုံးပြုကြသည်မှာ စိတ်ကူးယဉ်မှု တခုသာဖြစ်သည်။ မည်သူမျှလက်ခံယုံကြည်ခြင်းမရှိပေ။ သို့သော်  အက်တမ် ၊မော်လီကျူးများကို လံှှု့ဆော် ဖန်တီးရာမှ  လေဆာရောင်ခြည် ထုတ်ယူနိုင်ကြောင်း အခြေခံသဘောတရားကို ပထမဆုံးစတင်ဖေါ်ထုတ်ပေးခဲ့သော သိပ္ပံပညာရှင်တစ်ယောက်ရှိခဲ့  လေသည်။ 

        ထိုသူမှာ  ရှုပဗေဒ-ဖခင်ကြီး အိုင်စတိုင်း ဖြစ်သည်။ လေဆာအခြေခံ သဘောတရားများကို  အိုင်စတိုင်းနှင့်အတူ ဂျာမာန်သိပ္ပံပညာရှင် လေဒင်ဘတ် Ladenburg နှင့် ပညာရှင်များအားလုံးက 1930နှစ်များတွင်စတင်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။  ၎င်းအခြေခံသဘောတရားကို အသုံးချ၍  1955ခုနှစ်တွင် ကိုလံဘီယာတက္ကသိုလ်မှ  Charles H.Townes တိုနီက  ပထမဆုံးကိရိယာကို တီထွင်နိုင်ခဲ့၏။                တိုနီတီထွင်ခဲ့သော ကိရိယာသည် အမိုးနီယားဖြင့်ပြုလုပ်ပြီး မိုက်ခရိုဝေ့အချက်ပြလှိုင်းကိုသာထုတ်ပေး၏။ မျက်စိဖြင့်မမြင်နိုင်ပေ။ ထိုကိရိယာကို မာဆာ( MASER -microwave amplification by stimulated emission of radiation) ဟုခေါ်သည်။ထို့နောက်  ဆိုဗီယက်ပြည်ထောင်စုမှ  N. G. Basov and A.M. Prokhorov ဘာဆို့ဖ်နှင့်ပရိုခိုရိုဖ့်တို့ကလည်း  မာဆာကိုအခြေခံ၍  တီထွင်မှုများပြုလုပ်ခဲ့သေးသည်။ မာဆာသည် အချက်ပြလှိုင်းအဖြစ်သောကြောင့် အလင်းရောင်ကိုမမြင်နိုင်ပေ။အလင်းထွက်သော မာဆာ (သို့မဟုတ်)   လေဆာ ( LASER )ကို  ပတ္တမြားလေဆာအဖြစ် ပထမဆုံးစမ်းသပ်နိုင်ပြီးမှ  ဆက်လက်အောင်မြင်လာခဲ့သည်။ 

                     လေဆာရောင်ခြည်ကို ဟောကိန်းထုတ်ခဲ့သော အိုင်စတိုင်း

           လေဆာရူပဗေဒအခြေခံသဘောတရားကို ဖေါ်ထုတ်ခဲ့သောအိုင်စတိုင်းသည် မက်စ်ပလန့်၏ ကွမ်တမ်ရူပဗေဒ သဘောတရားကို အခြေခံထားခြင်းဖြစ်သည်။ ကွမ်တမ်အခြေခံသဘောတရားမှာ အက်တမ်(သို ့)  မော်လီကျုးများသည် မတူညီသောကိုယ်ပိုင်စွမ်းအင်တန်ဖိုးမျာ ပိုင်ဆိုင်နေကြသည်။

၎င်းတို့ကို စွမ်းအင်ပမာဏအလိုက် ( Energy Level)  စွမ်းအင်အဆင့်များကို သတ်မှတ်ထားနိုင်သည်။      

 ကွမ်တမ်ရူပဗေဒတွင်  အမှုန်များ( particles )ကိုစွမ်းအင်အနည်းအများအလိုက် အဆင့်သတ်မှတ်ခြင်းကို Energy Level  ဟုယူဆနိုင်သည်။ အိုင်စတိုင်းသည် ၎င်းစွမ်အင်အဆင့် ကွမ်တမ်ရူပဗေဒကိုအခြေခံ၍ လေဆာသဘောတရားကို  အချက်(၃)ချက်ဖြင့််ဟောကိန်းထုတ်ခဲ့သည်။ 

Absorption ၊ stimulated emission ၊ Spontaneous emission. 

 (1) အရာဝထ္ထုများပါဝင်ဖွဲ့စည်းထားသော အက်တမ်(သို့)မော်လီကျူးတခုပေါ်သို့ပြင်ပမှစွမ်းအင်များ (External energy )ရောက်ရှိလာပါက ၎င်းစွမ်းအင်များကို(Absorption)စုပ်ယူထားနိုင်သည်။  ထိုကဲ့သို့ပြင်ပမှစွမ်းအင်များကို လက်ခံစုပ်ယူထားသော အက်တမ်သည် လုံလောက်သောစွမ်းအင်ပမာဏများ ရရှိပါက ၎င်းရှိနေသောအက်တမ်၏စွမ်းအင်အဆင့်ထက်၊ ပို၍တဆင့်မြင့်သော ( Higher energy level )  သို့ကူးပြောင်းရောက်ရှိ သွားနိုင်သည်။

(2) ပို၍့်မြင့်သောစွမ်းအင်အဆင့် ( Higher energy level )သို့ကူးပြောင်းရောက်ရှိသွားသည့်  အက်တမ်သည်  - ပို၍့်နိမ့်သော မူလစွမ်းအင်အဆင့် ( Lower energy Level )သို့ ပြန်လည်ဆင်းသက်လျှင်  စွမ်းအင်များကို   ထုတ်လွှတ်ပေးနိုင်မည်ဖြစ်သည်။၎င်းကို လှုံ့ဆော် ခြင်းဖြင့်စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ခြင်း ( stimulated emission )   ဟုသတ်မှတ်နိုင်သည်။

(3)  အက်တမ်တခုသည် မူလတည်ရှိနေသောစွမ်းအင်အဆင့် ( Energy Level)မှ ပို၍နိမ့်သောအဆင့်(  Lower Level )သို့ ( ပြင်ပမှစွမ်းအင် သက်ရောက်မှုမရှိဘဲ)ကူးပြောင်းနိုင်သည်။ထိုသို့ ကူးပြောင်းရာတွင် စွမ်းအင်များကို ထုတ်လွှတ်ပေးနိုင်သောကြောင့် အလိုလျောက် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ခြင်း  (Spontanenous emission ) ဟုသတ်မှတ်နိုင်သည်။ 

     အထက်ပါ အခြေခံသဘောတရားများဖြင့် လေဆာရောင်ခြည်ကို တီထွင်နိုင်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။လေဆာ ရောင်ခြည် ကိရိယာကို  အခြေအနေအမျိုးမျိုးဖြင့်  ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ အမျိုးအစားအားဖြင့် -

(၁) အစိုင်အခဲဖြင့်ပြုလုပ်သောလေဆာ ( Solid state Laser )    

(၂)အရည်ဖြင့်ပြုလုပ်သော လေဆာ (Liquid laser )

(၃)ဓာတ်ငွေ့ဖြင့်ပြုလုပ်သော လေဆာ( Gas laser)

(၄)တပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြင့်ပြုလုပ်သော လေဆာ ( semiconductor laser) 

ယနေ့အချိန်တွင်  ပလာစမာနည်းပညာဖြင့်  လေဆာရောင်ခြည်ထုတ်လုပ်နိုင်ကြောင်းသိရသည်။