كاشف الدخان: هو جهاز يستشعر وجود دخان ويحذر شاغليه، مما يمكنهم من الهروب من الحريق قبل الاستسلام، إنّ تجهيز منزل بكاشف دخان واحد على الأقل يقلل نصف فرص وفاة السكان في حريق، في عام 1992 اختار الباحثون أجهزة إنذار الدخان المنزلية كواحدة من 30 منتج غيرت حياتنا، أصبحت أجهزة الكشف عن الدخان متاحة في أوائل السبعينيات، قبل ذلك التاريخ كان معدل الوفيات الناجمة عن الحرائق في المنزل يبلغ 10،000 حالة وفاة ولكن بداية التسعينيات انخفض الرقم إلى أقل من 6،000.
تصميم جهاز كاشف الدخان:
يتم حالياً تصنيع نوعين أساسيين من أجهزة الكشف عن الدخان للاستخدام السكني، حيث يستخدم كاشف الدخان الكهروضوئي شعاع ضوئي للبحث عن الدخان، وعندما تحجب جزيئات الدخان الشعاع تستشعر الخلية الكهروضوئية انخفاض شدة الضوء وتطلق إنذار، كما يتفاعل هذا النوع من الكاشفات بسرعة أكبر مع الحرائق المشتعلة التي تطلق كميات كبيرة نسبياً من الدخان.
النوع الثاني من كاشف الدخان المعروف باسم كاشف دخان حجرة التأين (ICSD) أسرع في استشعار الحرائق المشتعلة التي ينتج عنها القليل من الدخان، تستخدم مادة مشعة لتأين الهواء في غرفة الاستشعار ويؤثر وجود الدخان على تدفق الأيونات بين زوج من الأقطاب الكهربائية، مما يؤدي إلى إطلاق الإنذار، ما بين 80 و 90٪ من أجهزة كشف الدخان في المنازل من هذا النوع.
على الرغم من أنّ معظم الطرز السكنية عبارة عن وحدات قائمة بذاتها تعمل على بطارية 9 فولت، فإن رموز البناء في بعض أجزاء البلاد تتطلب الآن تركيبات في منازل جديدة لتوصيلها بأسلاك المنزل، مع بطارية احتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي، ينبعث مصدر إشعاع (ICSD) النموذجي جسيمات ألفا التي تجرد الإلكترونات من جزيئات الهواء، مما ينتج عنه أكسجين موجب وأيونات نيتروجين، في هذه العملية تلتصق الإلكترونات بجزيئات الهواء وتشكل الأكسجين وأيونات النيتروجين.
يجذب قطبان مشحونان بشكل معاكس داخل غرفة الاستشعار الأيونات الموجبة والسالبة، مما يؤدي إلى تدفق تيار صغير في الفضاء الجوي بين الأقطاب الكهربائية، عندما تدخل جزيئات الدخان إلى الحجرة فإنها تجذب بعض الأيونات مما يعطل تدفق التيار، تم إنشاء غرفة مرجعية مماثلة بحيث لا يمكن دخول جزيئات الدخان، يقارن كاشف الدخان باستمرار تدفق التيار في غرفة الاستشعار بالتدفق في الغرفة المرجعية؛ إذا تطور اختلاف كبير.
مواد أولية لصناعة جهاز كاشف الدخان:
يتكون كاشف الدخان (ICSD) من مبيت مصنوع من بولي فينيل كلوريد أو بلاستيك بولي ستايرين وبوق إنذار إلكتروني صغير ولوحة دائرة مطبوعة مع مجموعة من المكونات الإلكترونية وغرفة استشعار وغرفة مرجعية، كل منها يحتوي على زوج من الأقطاب الكهربائية ومادة المصدر المشعة، كذلك الأمريسيوم 241 (Am-241) والنظير المشع الذي كان مصدر المواد المفضل لـ (ICSDs) منذ أواخر السبعينيات، إنه مستقر للغاية ويبلغ عمره نصف عمر 458 عام، عادة ما تتم معالجتها بالذهب ومختومة برقائق من الذهب والفضة.
كيفية تصنيع جهاز كاشف الدخان:
يتكون إنتاج كاشف الدخان من خطوتين رئيسيتين؛ أحدهما هو تصنيع (Am-241) في شكل (عادة رقائق) يمكن تثبيته في غرف الاستشعار والمرجعية والآخر هو تجميع (ICSD) بالكامل بدءاً من جميع المكونات الفردية أو بالاستشعار الجاهز والغرف المرجعية التي تم الحصول عليها من الشركة المصنعة لمواد المصدر المشعة، يغطي الوصف التالي جميع الخطوات على الرغم من أن بعضها قد يتم بواسطة جهات تصنيع مختلفة، تضمن الاختبارات وعمليات الفحص في عدة مراحل من عملية التجميع منتج موثوق به.
إيجاد مصدر مشع:
تبدأ العملية بمركب (AmO 2) وهو أكسيد (Am-241)، يتم خلط هذه المادة جيداً مع الذهب وتشكيلها في قوالب وتنصهر بالضغط والحرارة عند أكثر من 1470 درجة فهرنهايت (800 درجة مئوية)، يتم وضع دعامة من الفضة وغطاء أمامي من الذهب أو سبائك الذهب على فحم حجري وتختم بالتزوير الحامي، يتم بعد ذلك علاج فحم حجري من خلال مراحل الدرفلة على البارد للوصول إلى السماكة المطلوبة والانبعاث الإشعاعي، تصل السماكة النهائية إلى (0.2 مم) ويمثل الغطاء الذهبي حوالي 1% من السماكة.
يتم قطع شريط الرقائق الناتج والذي يبلغ عرضه حوالي (0.8) بوصة إلى أقسام بطول 39 بوصة (1 متر)، عناصر مصدر (ICSD) دائرية مثقوبة من شريط الرقائق، يتم تثبيت كل قرص ويبلغ قطره حوالي 0.2 بوصة في حامل معدني، كما يتم دحرجة حافة معدنية رفيعة على الحامل لإغلاق الحافة المقطوعة حول القرص تماماً.
غرف الاستشعار والمرجعية:
تم تركيب قرص من مادة المصدر في غرفة الاستشعار والآخر مركب في الغرفة المرجعية المجاورة، حيث يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية في كلا الغرفتين وتوصيلها بأسلاك خارجية تخرج من قيعان الغرفتين ويتم إعداد لوحات الدوائر المطبوعة من مخططات التصميم عن طريق ثقب الثقوب لأسلاك المكونات ووضع أثر من النحاس على الجزء الخلفي لتشكيل مسارات التيارات الكهربائية.
على خط التجميع يتم إدخال المكونات الإلكترونية المختلفة مثل الثنائيات والمكثفات والمقاومات في الفتحات المناسبة على اللوحة، يتم قطع الخيوط التي تمتد إلى الجزء الخلفي من اللوحة، ثم يتم تركيب غرفة الاستشعار والحجرة المرجعية وبوق الإنذار على لوحة الدوائر المطبوعة، يمر اللوح فوق آلة لحام الموجة والتي تبيع المكونات الإلكترونية في مكانها.
يتكون الغلاف البلاستيكي من قاعدة تثبيت وغطاء وكلاهما مصنوع من خلال عملية القولبة بالحقن التي يتم فيها خلط مسحوق البلاستيك وأصباغ الصب وتسخينها لعمل قالب تحت الضغط، ثم تبريدها لتشكيل القطع النهائية.
التجميع النهائي:
لوحة الدائرة مثبتة على قاعدة التركيب البلاستيكية ويتم تثبيت زر اختبار حتى يمكن اختبار الجهاز بشكل دوري بعد التثبيت في المنزل، يضاف حامل تثبيت إلى القاعدة ويضاف الغطاء لإكمال التجميع، ثم يتم تعبئة كاشف الدخان في صندوق من الورق المقوى جنباً إلى جنب مع بطارية ودليل المالك.
قد تجعل بعض التطورات الأخيرة أجهزة الكشف عن الدخان أكثر فعالية، يستخدم أحد النماذج على سبيل المثال منبه ضوئي قوي لتنبيه ضعاف السمع إلى الخطر، يمكن تركيب المصباح الوامض البعيد في غرفة النوم على الرغم من أن الكاشف قد يكون موجود في غرفة أو ممر آخر، مما يعطي نفس ميزة الإنذار المبكر المتاح لسماع الأشخاص عندما يصدر إنذار من خارج غرفة النوم.
في عام 1993 أعادت (Newtron Products) تصميم كاشف دخان تقليدي ليلائم مرشحات الهواء القياسية للتدفئة المركزية أو نظام تكييف الهواء من أجل فحص الهواء الذي يدور عبر المبنى بأكمله، عندما يكتشف دخان يقوم الجهاز بإيقاف تشغيل منفاخ النظام لمنع تدفق الهواء من المساعدة في انتشار الدخان والنار، بالإضافة إلى ذلك فإنه يطلق إنذار يتردد صداه من خلال عمل مجرى الهواء ويكون مسموع في أي مكان.
