إضاءة النيون تعتبر رائعة جداً في طريقة عملها، ويمكن دمج الألوان النابضة بالحياة لتحقيق مرئيات مذهلة وإنشاء الأعمال الفنية.
يتألف مصباح النيون في الأساس من أنبوب زجاجي مملوء بغاز النيون أو الأرجون، وهي من الغازات النبيلة والخاملة أو غير المتفاعلة.
عادةً ما لا تشكل ذرات الغازات الخاملة مستقرات جزيئات من خلال الارتباط الكيميائي مع الذرات الأخرى، وتشمل هذه الغازات الهيليوم والأرجون والزينون والنيون، ولكن لا يصعب إنشاء أنبوب تفريغ للغاز مثل أنبوب ضوء النيون.
لإظهار أن الخمول هو أمر نسبي، يتم تطبيق جهد كهربائي على أقطاب كهربائية في نهايات أنبوب زجاجي يحتوي على غاز خامل. عند القيام بذلك، سيبدأ الأنبوب الذي يحتوي على الغاز الخامل في التوهج. وعندما يتم إغلاق الأنبوب، سيحتوي فقط على ذرات غاز النيون العادية.
كيف تعمل أضواء النيون
عند تشغيل الضوء، يتم سحب ذرات النيون بعيدا عن بعضها البعض، مما يؤدي إلى تشحيم الإلكترونات وتحويلها إلى أيونات مشحونة إيجابيا. ونظرا لشحنها الإيجابية، تتحرك أيونات النيون نحو الطرف السالب في أحد طرفي الأنبوب، بينما تتحرك الإلكترونات السالبة الشحنة في الاتجاه الآخر نحو الطرف الموجب في الطرف الآخر من الأنبوب. وبينما تتصادم الذرات والإلكترونات والأيونات المثارة في جميع الاتجاهات، يتم إنتاج كمية كافية من الطاقة
عندما يتعرض الضوء الأحمر لغاز النيون والضوء الأزرق لغاز الأرجون، يتم إطلاق الفوتونات، ويتم تشكيل ضجيج مستمر للأشعة الضوئية الحمراء أو الزرقاء نتيجة لتصادم الذرات والإلكترونات والأيونات مع بعضها في الأنبوب.
عندما يحدث هذا ، يمكن أيضًا انبعاث الطاقة كحرارة ، وليس فقط ضوء. يمكن أن تصبح أضواء النيون ساخنة إلى حد ما عندما تكون في أنابيب ذات قطر صغير ، لكنها لا تزال آمنة للاستخدام ، لذلك لا داعي للقلق إذا كنت تخطط لاستخدام النيون كجزء من مشروع تجاري. تبقى أنابيب الأرجون المعبأة دافئة عند اللمس.
ألوان مختلفة باستخدام النيون
عند النظر إلى كيفية عمل أضواء النيون بدقة، فإن الإضاءة الملونة الوحيدة التي يمكن إنشاؤها باستخدام النيون هي اللون الأحمر. ويمكن دمج الغازات النبيلة المختلفة لإنشاء بعض الألوان الأساسية، مثل الأخضر والأزرق والأرجواني والأصفر.
ومع ذلك، تستخدم اللافتات العامة والأعمال الفنية أنابيب مطلية باللون الفوسفوري، بالإضافة إلى غاز الأرجواني الأزرق الذي يعطي ضوء الأشعة فوق البنفسجية (الأزرق) ويسبب تألق الفوسفور. ويمكن إنشاء أكثر من 150 لونًا مختلفًا باستخدام هذه التقنية.
تاريخ علامات النيون
تعود النظرية التي تقف وراء تقنية علامات النيون إلى عام 1675، قبل عصر الكهرباء، عندما لاحظ الفلكي الفرنسي جان بيكار توهجًا خافتًا في أنبوب مقياس الزئبق. وعندما تأرجح الأنبوب، يحدث توهج يسمى الضوء البارومتري، ولكن سبب الضوء لم يكن مفهومًا في ذلك الوقت.
مخترع مصباح النيون الأول
تأتي كلمة نيون من اليونانية “نيوس” وتعني “الغاز الجديد”، وتم اكتشاف غاز النيون في عام 1898 في لندن من قبل ويليام رامزي وMW ترافرس.
النيون هو عنصر غازي نادر يوجد في الغلاف الجوي بنسبة جزء واحد من 65000 جزء من الهواء. يتم الحصول عليه عن طريق تمرير الهواء وفصله عن الغازات الأخرى باستخدام التقطير التجزيئي.
كان المهندس والكيميائي والمخترع الفرنسي جورج كلود أول من قام بتطبيق تفريغ كهربائي على أنبوب مغلق من غاز النيون في حوالي عام 1902 لإنتاج مصباح. وفي 11 ديسمبر 1910، قدم جورج كلود أول مصباح نيون في باريس.
حصل جورج كلود على براءة اختراع لأنبوب إضاءة النيون في 19 يناير 1915 براءة اختراع أمريكية.
في عام 1923، عرضت شركة جورج كلود وشركاؤه الفرنسيون لافتات الغاز النيون المعروفة باسم كلود نيون في الولايات المتحدة، من خلال بيع اثنين منها إلى وكالة سيارات باكارد في لوس أنجلوس.
أصبحت إضاءة النيون تلعب دورًا أساسيًا في الإعلانات الخارجية بسرعة، حيث يتوقف الناس ويحدقون في أول إشارات النيون التي يشار إليها باسم “النار السائلة.
صنع أنابيب ضوء النيون
تستخدم الأنابيب الزجاجية المجوفة في صناعة مصابيح النيون بأطوال 4 و 5 و 8 أقدام. يتم تسخين الزجاج باستخدام الغاز المشتعل والهواء المضغوط لتشكيل الأنابيب. يتم استخدام تركيبات زجاجية مختلفة اعتمادا على البلد والمورد. الزجاج “الناعم” يحتوي على تركيبات مثل زجاج الرصاص وزجاج الباريوم. كما يتم استخدام الزجاج “الصلب .
تتراوح درجة حرارة اللهب المستخدم في تشكيل الزجاج بين 1600 درجة فهرنهايت وأكثر من 2200 درجة فهرنهايت، وتختلف درجة حرارة لهب غاز الهواء المستخدمة باستخدام البروبان اعتمادًا على نوع الوقود والنسبة المستخدمة.
يتم قطع الأنابيب جزئيًا في حالة البرودة، ثم يتم فصلها عندما تسخن. وعند الانتهاء من قطع الأنابيب، يتم معالجتها، وتختلف هذه العملية حسب البلد، ويطلق عليها “القصف” في الولايات المتحدة، ويتم إخلاء الأنبوب جزئيًا من الهواء.
معلومات عن عنصر النيون الكيميائي
النيون هو العنصر رقم 10 في الجدول الدوري مع رمز العنصر NE لكل ذرة نيون 10 بروتونات. هناك ثلاثة نظائر ثابتة للعنصر ، ذرات لها 10 نيوترونات (نيون -20) ، 11 نيوترون (نيون -21) ، و 12 نيوترون (نيون -22). تحتوي ذرات النيون على 10 إلكترونات ولا تحتوي على شحنة كهربائية صافية لأنها تحتوي على ثابت لقشرة الإلكترون الخارجية.
الهيليوم هو العنصر الأول في المجموعة 18 من الجدول الدوري، وهو أول غاز نبيل لأنه خفيف ومستقر بمجرد وجود اثنين من الإلكترونات فقط، وهو ثاني أخف غاز نبيل.
في درجة حرارة الغرفة والضغط، النيون هو عديم الرائحة، عديم اللون ينتمي إلى مجموعة عنصر الغاز النبيل ويشترك في الملكية مع عناصر أخرى من هذه المجموعة من كونها خاملة تقريبًا (ليست شديدة التفاعل) لا توجد مركبات نيون مستقرة معروفة ، على الرغم من اكتشاف بعض الغازات النبيلة الأخرى لتشكيل روابط كيميائية.
اكتشف الكيميائيان البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرز العنصر في عام 1898. تم اكتشاف النيون في عينة من الهواء السائل. تم تحديد الغازات التي نجت من النيتروجين والأكسجين والأرجون والكريبتون. عندما ذهب الكريبتون ، تم العثور على الغاز المتبقي ينبعث منه ضوء أحمر ساطع عندما يتأين. وتمت تسمية اسم العنصر النيون.
النيون نادر و وفير على حدٍّ سواء اعتمادًا على المكان الذي تبحث عنه. على الرغم من أن النيون هو غاز نادر في الغلاف الجوي للأرض ( حوالي 0.0018 في المائة بالكتلة ) ، فإنه خامس أكثر العناصر وفرة في الكون ، حيث يتم إنتاجه أثناء عملية ألفا في النجوم. المصدر الوحيد للنيون هو الاستخلاص من الهواء المُسال. يوجد النيون أيضًا في الماس وبعض المنافذ البركانية. نظرًا لأن النيون نادر في الهواء ، فإن إنتاجه من الغاز مُكلف ، وهو أكثر تكلفة بنحو 55 مرة من الهيليوم السائل.
خصائص النيون المضيء
النيون غاز أحادي الذرة، لذلك فهو أخف (أقل كثافة) من الهواء، ويتكون في الغالب من النيتروجين (N2). إذا امتلأ بالون بالنيون، فسوف يرتفع. ومع ذلك، سيحدث هذا بمعدل أبطأ بكثير مما قد تراه مع بالون الهيليوم. كما هو الحال مع الهيليوم، فإن استنشاق غاز النيون يشكل خطرا للاختناق إذا لم يتوفر ما يكفي من الأكسجين للتنفيس.
يستخدم النيون في العديد من التطبيقات بالإضافة إلى العلامات المضيئة. كما يستخدم في ليزر الهيليوم-نيون، والأنابيب المفرغة، ومانعات الصواعق، ومؤشرات الجهد العالي. النيون أكثر كفاءة بمعدل 40 مرة من الهيليوم السائل وثلاث مرات أفضل من الهيدروجين السائل. وبسبب قدرته العالية على التبريد، يتم استخدام النيون السائل في تجميد الجثث للحفاظ عليها .
يتميز النيون بنقطة انصهاره التي تبلغ 248.59 درجة مئوية (15415.46 فهرنهايت) ونقطة غليانه التي تبلغ 246.08 درجة مئوية (‑410.94 فهرنهايت).