1 البحث ذو التوجه الصناعي باستخدام الليزر في جامعة الملك فهد للبترول و المعادن د. زين يماني، د. أشرف جوندال، د. عزت حجازي، د. حسين مسعودي جامعة الملك فهد للبترول و المعادن الملتقى الأول للجمعيّة العلميّة السعوديّة للعلوم الفيزيائيّة شوال، 1424 هـ

2 خطة المحاضرة ما هو قسم أبحاث الليزر البحث الصناعي في قسم أبحاث الليزر: الحالي المستقبل العقبات و التحديات خاتمة

3 مركز العلوم الطبيعية التطبيقية (CAPS)

4 CAPS قسم الأبحاث الأساسية و التطبيقية قسم أبحاث الليزر الوحدات و الأجهزة الباحثون و الموظفون المساندون متفرغون غير متفرغين المعامل التحليلية المركزية قسم المواصفات و المقاييس

5 مهمة (رسالة) قسم أبحاث الليزر: تقديم أداء بحثي عالي المستوي للوطن عموما و لجامعة الملك فهد للبترول و المعادن على وجه الخصوص بالإضافة إلى الخدمات البحثية و التدريب في مجال الليزر و تطبيقاته.

6 الوظائف الأساسية لقسم أبحاث الليزر البحث (العلمي) باستخدام تكنولوجيا الليزر تقديم الخدمات التعليمية و الفنية تدريب طلبة الدراسات العليا (و البكلريوس) على تكنولوجيا الليزر

7 نبذة تاريخية مختصرة لعلاقة قسم أبحاث الليزر مع الصناعة القرار الإداري التخطيط استكشاف حاجات السوق الصناعي أبرز المرشحين: أرامكو، سابك، شركة الكهرباء... الخ. اللقاءات و الاجتماعات التجارب المقترحة

8 بعض الأمثلة المتعلقة بقسم أبحاث الليزر و البحوث ذات التوجه الصناعي Examples of industry related LRS research

9 بصمة المنتجات البترولية Industry and Laser #1 Oil Fingerprinting (spectroscopy) The problem: oil dumping in the sea The need: know which ship dumps the oil The solution : fingerprint oils using remote sensing technique (US patent # 6,633,043) Spectral Fingerprints of neat Saudi Marketed Crude Oils Using the Patented Technique المعضلة : التخلص غير النظامي من البترول في الخليج الحاجة: تحديد السفن المتسببة الحل: الكشف من بعد عن البصمة البترولية و براءة الاختراع

10 Signal Processor YAG Laser Dye Laser Doubling Crystal 1062nm 532nm 560nm Doubling Crystal Crude Oil Sample Collecting Lens Resulting Fluorescence PC Monochromator Photomultiplier Mirror Trigger Signal 280 nm رسم توضيحي لتجربة الكشف عن بصمات المواد البترولية Schematic diagram of the setup

11 Arabian Extra Light Crude Oil Arabian Light Crude Oil

12 Project supported by S. ARAMCO S. Aramco R&D Deliberations Contract (2 years) Implementation of project (build fingerprint database of oils + build a finished product) Progress (Phase 1) Next generation of the technique: enhanced fingerprints for weathered oils Fingerprints of the same crude oils after seawater weathering البحوث و التطوير في أرامكو التفاوض عقد المشروع (سنتين) المطلوب أطوار متقدمة

13 الشرائح الرقيقة Industry and Laser #2 Thin Films (sensors) Thin films gas sensors energy saving applications thin films thermal switches optics كاشفات الغاز حفظ الطاقة المحولات الحرارية البصريات

14 حفظ الطاقة Energy Saving Applications التطبيق؟؟ Application

15 تحويل الميثان إلى مواد هيدروكربونية و انتاج الهيدروجين Industry and Laser #3 Photoinduced Chemistry/ Methane Cracking The problem: methane utilization and transportation; hydrogen production The need: transform methane into ethane and higher hydrocarbons plus hydrogen The solution: Laser induced photo- conversion of methane (U.S. Patent Application No ,055 المعضلة: صعوبة تخزين و نقل الميثان، قلة موارد غاز الهيدروجين الحاجة: تحويل الميثان إلى هيدروجين و إيثان و مواد هيدروكربونية أخرى. الحل: استحداث الفاعلات ااكيميائي-ضوئية باستخدام الليزر لتكسير الميثان و طلب براءة الاختراع رقم 10653,055 )

16 التطبيق؟؟ Application

17 مراقبة التلوث البيئي Industry and Laser #4 Atmospheric pollution monitoring (LIDAR) The problem: Remote monitoring of industrial pollution and green house gases (NO x, SO x, CO x, and O 3 ) in the atmosphere. Lidar monitoring of atmosphere at KFUPM تستخدم تقنية الليزر في قسم أبحاث الليزر لمراقبة سماكة و حركة السحب، بالإضافة إلى امكانية مراقبة تركيز الغازات الضارة المنبعثة من مداخن المصانع

18 فكرة عمل هذه التقنية Principle of laser remote sensing

:21 18:3018:3418:3718:4118:4618:5018:5518:5919:0619:1219:1619:2419:3019:3419:3719:40 Time (Saudi Standard Time) Cloud Thickness (km) Cloud thickness measured with LIDAR system at different times.

20 Velocity comparison between calculated Doppler shift and actual flow rate measurement speeds with our Doppler LIDAR. Typical aerosols backscattering coefficient determined from LIDAR data showing clearly the boundary layer.

21 هناك أمثلة عديدة أخرى، و لكن لننتقل إلى العقبات The are a number of other examples, but let’s move on to the challenges

22 العقبات و التحديات Complications and Challenges Few new personnel/ graduate students Companies need full systems not mere inventions; the final product! Using laser is ~ sophisticated; in general the Local Industry is not that advanced in R&D. Financial restrictions/ no equipment Others are way ahead and much more dedicated. Laser technology may not solve everything. قلة الكوادر/ طلبة الدراسات العليا الشركات تطلب أجهزة متكاملة بالعموم الصناعة في المملكة غير متقدمة في مجالات البحث و التطوير (بما في ذلك بعض الشركات ”العظمى“) الموارد المالية الشركات و معاهد البحوث في اليابان و ألمانيا... الخ متقدمة بشكل كبير! تقنية الليزر لا تحل كل المشكلات

23 Conclusions Physics research has to find links/ ties with Industry. It is part of our survival, and a benefit to humanity. Lasers have the potential. We presented a few industrial applications. LRS is in progress, despite the difficulties. The future?? We welcome ideas and collaborations الخاتمة ينبغي علينا أن نبحث عن سبل التداخل بين البحث العلمي في مجال الفيزياء و التطوير الصناعي. تكنولوجيا الليزر لها القدرة للإسهام في هذا المجال. لقد قطعنا (في قسم أبحاث الليزر) شوطاً في هذا المضمار. ماذا نتوقع خلال السنوات القادمة؟ إننا نرحب بنصائحكم و مشاركاتكم.

24 Acknowledgement: The support of KFUPM is thankfully acknowledge. We extend our thanks and appreciation to our colleagues in LRS. نشكر جامعة الملك فهد للبترول و المعادن على دعمها للبحث العلمي الأساسي و التطبيقي و الشكر موصول لجميع زملائنا بقسم أبحاث الليزر. شكر و عرفان: و الحمد لله أولا و أخيراً Praise is indeed due to Allah