پایان نامه لیزر و لیزر درمانی

اختصاصی از نیک فایل پایان نامه لیزر و لیزر درمانی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت) تعداد صفحه:57

فهرست مطالب

:تاریخچه .........................................................................................................................................1

: تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی........................................................................................................3

: تقسیم بندی لیزر ها.........................................................................................................................5

:معرفی چند نوع لیزر ............................................................................... ............ ...........................5

:لیزر اتمی - یونی................................................................................................. ...........................5

: لیزر هلیوم-نئون.................................................................................................. ...........................6

: لیزر آرگون................................................................................................ ...................................8

لیزر بخار مس..................................................................................................... ...........................10

کاربرد های لیزر ............................................................................. ............ .................................12

لیزر پزشکی و کاربرد های آن ......................................................................... .............................13

اصول درمان لیزر های کم توان................................................................... ............ ......................14

سوالات رایج در مورد لیزر درمانی................................................................... ............ ................18

لیزر درمانی.................................................................. ............ ............ ............ ..........................20

انواع جراحی های اصلاحی لیزیک.................................................................................................21

Lasic-rrk................................................................. ............ ............ ............ ..........................22

1. prk.................................................................... ............ ............ ............ ............ ......................25

آینده نگری و حفاظت ............................................ ............ ............ ............................................26

موارد عمل لیزیک.......................................... ............ ............ ............ ........................................27

موارد منع لیزیک.................................................... ............ ............ ............ ................................28

اشکالات عمل لیزیک.................................................. ............ ............ .......................................32

عارضه خشکی چشم بعد از عمل.......................................................... ............ ............................39

دانلود مقاله لیزر و مسافت سنج لیزری (فرمت فایل Word ورد doc) تعداد صفحات 11

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله لیزر و مسافت سنج لیزری (فرمت فایل Word ورد doc) تعداد صفحات 11 دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

شرح مختصر : امروزه ، نسل پالس مافوق ، موضوع پژوهش و فعالیت های جدید می باشد . پیشرفت سریع در این زمینه به ایجاد لیزر عملی و مفید که در حال حاضر می تواند تولید پالس در مقیاس زمانی فمتوثانیه (۱۰- ۱۵) منجر شود . در این کار ، ما به استفاده از این تحولات به بحث در مورد کاربردهای عملی لیزر می پردازیم که بتوان در آینده آنها را به صورت جدید تکمیل و یا نسل جدیدی از آنها را ایجادکنیم. لیزر یک منبع نور قوی است که دارای خواص فوق العاده ای است که نورهای معمولی مثل لامپ تنگستن ، لامپ جیوه و . . .ندارند . خاصیت اصلی لیزر این است که امواج نور مسیرهای بسیار طولانی را طی می کند در حالی که کمترین واگرایی را دارند . در یک منبع نور معمولی نور توسط امواج جداگانه مخلوط با هم که هر کدام به صورت تصادفی متساعد می شوند ، منتشر می شود و از این جهت تنها می توانند مسافت کوتاهی را طی کنند . در حالی که اگر امواج هم راستا و بدون تداخل باشند ، امواج به صورت منسجم منتشر می شوند . 

فهرست :

چکیده

مقدمه

روش کار

کار لیزر و تئوری کوانتوم

طراحی یک لیزر

انواع لیزرها

ارتباطات و مخابرات کاربردهای دیگر

کاربرد های لیزر

مسافت یاب لیزری

نتایج

فیلم آموزشی حکاکی عکس سیاه و سفید توسط دستگاه لیزر

اختصاصی از نیک فایل فیلم آموزشی حکاکی عکس سیاه و سفید توسط دستگاه لیزر دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

آموزش حکاکی عکس سیاه و سفید و ارسال آن برای دستگاه های لیزر برای انواع مادر بردها

مدت زمان فیلم: 4 دقیقه

 

دانلودمقاله لیزر

اختصاصی از نیک فایل دانلودمقاله لیزر دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
«اقرا بسم ربک الذی خلق» بخوان به نام پروردگارت که تو را آفرید.
خدایا اولین سخن تو با پیامبرت خواندن بود. توخیر بندﻩات را در دانشمند بودن او میﺩانی. پس خدایا شناخت علوم بر ما آسان ساز. یعنی شناختن و دانستن چیزی همان طور که هست واین از صفات خداوند است. از آغاز آفرینش انسان تاکنون میلیونﻫا سال میگذرد. در این سالها انسان شاهد تغییرات زیادی در محیط پیرامونش بودهﺍست. تمامی این تغییرات ناشی از قدرت عقل و قوﻩی اراده و تصمیمگیری اوست.اما امروزه شاهد پیشرفتﻫای شگرفی در علوم مختلف از جمله پزشک، شیمی، زیستشناسی، ارتباطات و... هستیم که بسیاری از این پیشترفتﻫا را مدیون اختراع پرتویی شگفتﺍنگیز به نام لیزر میﺩانیم.
لیزر یا به اصطلاح نور باشکوه نوع کامﻸ جدیدی از نور است که بسیاری از آرزوﻫای رویاگونهﻯ بشر را جامهﻯ عمل پوشاندهﺍست، به طوری درخشانتر از هر چه که در طبیعت یافت میشود. با لیزر میتوان عجایبی به بار آورد و هر مادهﻯ شناخته شده روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کرد.
لیزرها آن چنان قدرتمند هستند که میتوانند فرﺁیند همﺠوشی هستهﺍی را ایجاد نمایند همان فرﺁیندی که در خورشید صورت میگیرد که برای به وجود آمدن آن گرمایی بالغ بر K10 نیاز است.
امروزه لیزرﻫا کاربردﻫای وسیعی در علوم مختلف از جمله: صنعت، پزشکی، کشاورزی، ساختمان سازی، هولوگرافی، شیمی، زیست شناسی و ارتباطات یافتهﺍند.
هدف ما از انجام چنین تحقیقی آشنایی بیشتر با لیزر و کاربردﻫای آن ﺍست تا بتوانیم علت اصلی پیشرفتﻫای بشر را در بسیاری از زمینهﻫای علمی و تحقیقی دریابیم و از آنﻫا در جهت پیشرفتﻫای جدیدی برای کشورمان وتمام جهانیان استفاده کنیم.

فصل اول:
لیزر

ماهیت نور
اسحاق نیوتن در سال 1672 برای اولین بار نظریهﻯ ذرهﺍی بودن نور را بیان کرد و انیشتین نیز با انجام آزمایش فوتوالکتریک نظریهﻯ نیوتن را ﺗﺄیید کرد. نیوتن هم چنین با عبور دادن نور از منشور توانست نور را تجزیه کند.
نور خود یک موج الکترومغناطیسی است و میﺩانیم که موج دارای 3 مشخصهﻯ اصلی: بسامد، دوره و طول موج است. طول موج یکی از مهمترین مشخصهﻫای موج است که با انرژی رابطهﻯ عکس دارد. بنابراین موجﻫای مختلف را میتوان به صورت طیف موجﻫای الکترومغناطیسی نمایش داد.
کریستین هویکینس، فیزیکﺩان هندی برای اولین بار توانست به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ماهیت موجی بودن نور را بیان کند و توماس یانگ با آزمایش پراش نور آن را ثابت کرد.
لیزر در واقع نوعی نور است و با توجه به محیط فعالش در قسمتﻫای مختلف طیف موجﻫای الکترومغناطیسی قرار میگیرد.

تاریخچهﻯ پیدایش لیزر
در سال 1917 میلادی انیشتین تحقیقی را بر روی نظریهﻯ نور و تشعشع آغاز کرد. در پیﺁمد این تحقیقات، انیشتین در مقالهﻯ علمی خود «در نظریهﻯ کوانتومی تشعشع» چگونگی تحریک شدن اتمﻫا و آزاد کردن نور از آنﻫا را شرح داد که در قسمتﻫای بعدی به تشریح کامل آن میﭘردازیم.
بعد از انیشتین، تاونز به در خواست نیروی دریایی آمریکا برای ساخت وسیلهﺍی که بتواند بسامد بالای میکروموج، جهت استفاده در ارتباطات تهیه کند، مشغول به تحقیق در مورد گسیل القایی شد. وی سرانجام در سال1935 با استفاده از ماده فعال آمونیاک توانست میزر را تولید کند. تاونز پس از اختراع میزر که اولین کاربرد عملی اصول انیشتین در مورد گسیل القایی بود به فکر ساخت دستگاهی بود که بتواند طول موجﻫای کوتاهتری نسبت به میکروموج داشته باشد.
سرانجام در سال 1959 دکتر تئودور مایمن فکر تاونز را به نتیجه رسانید و اولین لیزر راساخت. مایمن با قرار دادن میلهﺍی از یاقوت مصنوعی درون شیشهﺍی مار پیچی که دو انتهای میله صیقل داده شده بود، توانست لیزر را تولید کند.
پس از دو سال آقای علی جوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم-نئون (He-Ne) را ساخت. اما به طور کلی علت اصلی مشغول شدن فکر دانشمندان به تولید لیزر، ساخت وسیلهﺍی بود که بتواند نور همدوس تولید کند.
لازم به ذکر است، تفاوت اصلی «میزر» و «لیزر» که هردو کوتاه شده عباراتی به معانی «تحریک میکروموج با تابش گسیل القایی» و«تقویت نور با تابش گسیل القایی» هستند، در طول موجشان است و طول موج میزر بلندتر از طول موج لیزر است. با توجه به این که طول موج با انرژی رابطه عکس دارد، پس میتوانیم دریابیم که انرژی میزر از انرژی لیزر کمتر است.
در ضمن امروزه لیزرها گسترش بسیار زیادی یافتهﺍند و با پیشرفت روز افزون مکانیک کوانتومی و جنبهﻫای ذرهﺍی نور و تولید آینهﻫایی با توان بالا، دانشمندان لیزرهایی با توان خروجی بهتر (لیزرهای توان بالا) ساختهﺍند.

گسیل خود به خود
هر اتم از سه قسمت الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شدهﺍست که علت اصلی ایجاد لیزر، جابهﺠایی الکترونﻫا بین لایهﻫای الکترونی است که همﺍکنون به تشریح کامل آن میﭘردازیم.
همانطور که میدانیم الکترون در اتم بر روی مداری که از نظر انرژی مشخص شدهﺍست، در گردشﺍند. حال فرض کنیم که الکترونی به طریقی، مﺜﻸ به وسیلهﻯ تحریک الکتریکی به ترازی با انرژی زیادتر انتقال داده شده باشد. بدیهی است که این الکترون تمایل دارد که به مدار پایینتر، یعنی مداری که انرژی آن کمتر است، فروﺍفتد. در این فروﺍفت، الکترون مقداری از انرژی خود را به صورت انرژی الکترومغناطیسی از دست میﺩهد.
میﺩانیم که اگر E2 و E1 به ترتیب انرژی مربوط به ترازهای با انرژی پایینتر اتم باشد، فرکانس نور گسیل شده از رابطه E2-E1=hu0 به دست میﺁید. این فرآیند را گسیل خود به خود (گسیل تابشی) میگویند. نوری که برای روشنایی منازل از آن استفاده میکنیم، یا نوری که از خورشید به ما میﺮسد و یا چراغﻫای نئونی که برای تزیین سردرهای فروشگاهﻫا به چشم میﺨورد، همگی حاصل تابش خود به خود است.
حال اگر بخواهیم الکترونی را در یک اتم از تراز پایینتر (انرژی کمتر) به تراز بالاتر (انرژی بیشتر) انتقال دهیم، باید مقداری معین انرژی صرف کنیم. یعنی از نظر مقدار، درست برابر با همان انرژی است که الکترون در صورتی که از مدار بالاتر به مدار پایینتر سقوط میکرد باید پس میﺩاد. این فرآیند را جذب میگویند. پس باید در ابتدا عمل جذب صورت گیرد تا منجر به گسیل خود به خود شود.

جذب

گسیل
خود به خود

گسیل القایی
تابش فرآیندی است که طی آن گرما میتواند انتقال یابد. توان تابیده به ضریب گسیل Σ بستگی دارد که تابش را به خوبی جذب مﻰکند و جسمی که سطحش صاف و کامﻸ سیاه باشد ( یعنی جذب کنندهﻯ کامل باشد) گسیلندهﻯ کامل نیز هست که ضریب گسیل آن 1=Σ است وقتی جسمی گرم شود، هم شدیدتر تابش میکند و هم رنگش عوض میشود، مانند دستهﻯ لامپ التهابی. البته شدت این تابش به طول موج دما بستگی دارد. پلانک سعی کرد فرمولی برای این موضوع بیان کند. از این رو این نظریه به نظریه پلانک است.
انیشتین با استفاده از نظریهﻯ تابش جسم سیاه توانست اثبات کند، علاوه بر تابش خود به خود تابش القایی نیز فوتون تولید میکند. شرح آن به صورت زیر است:
وقتی یک الکترون در تراز بالا قرار دارد، با برخورد به یک فوتون دیگر، مجبور به واکنش با آن فوتون و سقوط به تراز انرژی پایینتر میشود در اینجا فوتون القاکننده به حرکت خود ادامه میﺩهد و فوتون القاشونده در اثر رها شدن انرزی الکترون به دست میﺁید. فوتون اول (القاکننده) و فوتون دوم (القاشونده) هر دو همﻔاز و همراه هستند. به این پدیده گسیل القایی میگوییم. زیرا یک فوتون تولید، یک فوتون دیگر را بر میﺍنگیزد.
در لیزر نور از طریق گسیل القایی ایجاد میشود. در ضمن واژهﻯ لیزر به خاطر همین فرآیند انتخاب شده است، یعنی از به هم پیوستن حروف اول عبارتی انگلیسی¹ به معنای تقویت نور به وسیلهﻯ تابش گسیل القایی.
از تفاوت گسیل القایی و خود به خود میتوانیم تا حدودی به خصوصیات لیزر پی ببریم:
1. در گسیل خود به خود فوتونﻫا همﻔاز نیستند، در حالی که در گسیل القایی همهﻯ فوتونﻫا در یک جهت منتشر میشوند.
2. نور حاصل از گسیل خود به خود ناﻫمدوس و نور حاصل از گسیل القایی همدوس است.

گسیل القایی

لیزر چگونه تولید می شود؟
هر لیزر قسمتﻫای اساسی و مشخصی دارد که به شرح زیر است:
1- چشمهﻯ انرژی: اغلب به صورت الکتریسیته است اما به جای آن میتوان از نور معمولی، واکنش شیمیایی یا حتی لیزر دیگر بهره برد. یکی از متداولترین منابع انرژی به کار رفته در لیزرها لامپ درخش است. این لامپ شبیه لامپ درخش (فلاش) دوربین ولی خیلی قویتر از آن است. لامپ درخش باید اتمﻫا یا مولکولﻫا را به گونهﺍی سریعتر از آنکه بتوانند با گسیل عادی به حالت پایین برود، در یک حالت برﺍنگیخته بگذارد.
2- محیط فعال: محیط فعال مجموعهﺍی از اتمﻫا، مولکولﻫا یا یونﻫاست که بتواند انرژی را جذب و آزاد کند. این محیط فعال میتواند مثل یاقوت یا بلورهای دیگر جامد یا مثل رنگینهﻫا مایع و یا مثل گاز CO2 باشد. باریکهﻯ لیزر فقط در محیط فعال تولید میشود. مادﻩﻯ فعال در واقع قلب دستگاه لیزر را تشکیل میﺩهد . در تعریف دیگر میتوان گفت محیطی که بتوان در آن وارونگی جمعیت ایجاد کرد، محیط فعال نام دارد.
3- ساز و کار پسخوراند : از دو سطح بازتابنده مثل آینه تشکیل شده است که در دو انتهای محیط فعال (مثل سطح تخت وصیقل داده شدﻩﻯ یاقوت مصنوعی در لیزر مایمن) قرار میگیرد که یکی از آینهﻫا به نام "خفتگر" خروجی بازتابنده جزئی است. آینهﻫای لیزر با دقت زیادی ساخته میشود. مادهﻯ به کار رفته برای ساخت آینهﻫای دارای بازتابندگی بسیار زیاد باید در ﺨﻸ تبخیر شوند و به صورت لایهﻫای بسیار نازکی به ضخامتی که ممکن است کمتر از 00002/0 سانتی متر باشد، در روی صفحهﻫای شیشهﺍی صیقلی رسوب کند. صفحهﻫای شیشهﺍی که زیرانید نامیده میشوند به قدری تختند که هیچ فرورفتگی یا برآمدگی به عمق بزرگتر از 000005/0 سانتی متر ندارد.
برای انجام عمل لیزر چندین مرحله باید صورت بگیرد. اما برای ایجاد لیزر نیازمند شرایط مخصوصی هستیم که یکی از مهمترین آنﻫا ایجاد وارونگی جمعیت به وﺴیلهﻯ پمپاژ میﺒاشد که در زیر به تشریح کامل آن میﭘردازیم.
انتقال انرژی بستگی به سطوح انرژی دارد. اگر تعداد الکترونﻫا در تراز پایین بیشتر از تراز بالا باشد عمل جذب و اگر بر عکس باشد (یعنی تراز بالا دارای جمعیت بیشتری باشد) عمل گسیل القایی انجام میشود. تحت شرایطی بالاخص در ترمودینامیکی تعداد الکترونﻫا با بالا رفتن سطح انرژی کم میشود. در صورتی که N1 را تعداد اتمﻫا در تراز پایین و N2 را تعداد مولکولﻫا در تراز بالا بنامیم، بنابراین N2<N1 میشود عمل جذب نور اتفاق میﺍفتد. اما برای ایجاد گسیل القایی باید سطوح دارای انرژی بالاتر الکترونﻫای بیشتری داشته باشند و2>N1 N باشد. وقتی چنین شرایطی ایجاد شود میگوییم وارونگی جمعیت رخ داده است.
برای آنکه بتوانیم اتمﻫا را از تراز پایینتر به تراز بالاتر بفرستیم احتیاج به یک منبع تحریک داریم و به فرآیندی که بدان وسیله اتمﻫا به تراز تحریکی انتقال داده میشوند پمپاژ (دمش) میگویند. در لیزرهای جامد (نظیر یاقوت و یا نئودیمیئوم یاگ) از لامپﻫای درخش که در زمانی حدود چند صد میلیونیم ثانیه فعال میشوند استفاده میکنند. این روش را پمپاژ اپتیکی میگویند.
در لیزرهای گازی توسط یک منبع الکتریکی خارجی عمل پمپاژ را پمپاژ الکتریکی میگویند که علت اصلی کاربرد آن در لیزرهای گازی تبدیل گاز به پلاسما به وﺴیلهﻯ تخلیهﻯ الکتریکی است.
دو نوع پمپاژ اصلی داریم:1- پمپاژ ذرهﺍی 2- پمپاژ پیوسته
که تفاوت آنﻫا به شرح زیر است:
• در پمپاژ لحظهﺍی عمل پمپاژ به صورت بخشﻫایی انجام میشود اما در پمپاژ مستمر عمل پمپاژ به صورت همیشگی و مستمر است.
• در پمپاژ ضربهﺍی نیازی به سرد کردن دستگاه نیست در حالی که در پمپاژ مستمر نیاز است.
• در پمپاژ ضربهﺍی پالسﻫای ایجاد شده به صورت زنجیره است.
• قدرت لیزر در پمپاژ ضربهﺍی نسبت به پمپاژ مستمر بسیار بیشتر است. مثلا˝میتوان لیزری به توان 10¹² را در عرض 10ˉ¹¹ تا10ˉ¹² ثانیه ایجاد کرد.
حال با توجه به مواد گفته شده میتوان اصول کار لیزر را توضیح داد.
مادﻩﻯ فعال هر چه که باشد در بین دو آینهﻯ نقرهﺍندود و نیمه نقرهﺍندود که به ترتیب آینهﻯ 100% و %80 گفته میشود قرار میگیرد. سپس عمل پمپاژ انجام شده و الکترونﻫا به تراز انرژی بالاتر میﺮوند تا در هنگام بازگشت به حالت پایه فوتون گسیل شود و این فوتونﻫا با الکترونﻫای در تراز بالا برخورد کرده و عمل گسیل القایی صورت میگیرد. این فوتونﻫا با هم حرکت کرده و در هر جابهﺠایی میان آینهﻫا تعداد آنﻫا دو برابر میشود. فوتونﻫﺍ در اثر برخورد با آینهﻯ 100% به طور کامل باز میگردند اما در اثر برخورد با آینهﻯ 80% تنها %80 فوتونﻫا باز میگردد و %20 دیگر از دستگاه خارج می شود که در واقع همان نور لیزری است که ما میﺒینیم.
نگهﺩارهای مکانیکی بسیار دقیقی برای ثابت نگهداشتن آینهﻫا و میلهﻯ لیزر لازم است تا گسیل القایی را دقیقاً در امتداد میلهﻯ لیزر برگرداند. اگر فوتونﻫا روی خودشان بازتاب نیابند، لیزر کار نخواهد کرد.
همهﻯ فرآیندهای نوری از جمله ایجاد بلورهای میلهﻯ لیزر، ساخت آینهﻫا و صیقل دادن دو انتهای میلهﻯ لیزر باید در شرایط کاملا عاری از آلودگی انجام شود. در این موارد از اتاقﻫای خاصی به نام اتاق تمیز استفاده میشود که هیچ گرد و خاک و رطوبت ندارد به ویژه هنگام ساخت بلورهای لیزر پرهیز کردن از آلودگی مهم است، زیرا مقدار بسیار کمی از ناخالصی میتواند کارکرد لیزر را متوقف کند.
برای کاربردهای مختلف از لیزر ناچاریم که خروجی آن را کنترل کنیم. مثلا˝ متمرکز کردن پرتو روی فلزها، انحراف دادن باریکه، ساختن تپ لیزری .
تغییر به دو طریق انجام میشود:
لازم به ذکر است که خروجی لیزر به دو عامل محیط فعال و کاواک وابسته است. برای مثال برای جهت داشتن یک لیزر از نوع گازی باید فشار گاز را افزایش دهیم.
لیزرها را برحسب محیط فعالشان نامگذاری میکنند. مثلا˝ در لیزر رودامین که مایع رنگینهﻯ فلوئورسانسی است به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده میشود یا در لیزر نیمه ﺮسانا یا دیودی از بلورها که بخش کوچکی از وسایل الکترونی را تشکیل میﺩهند، به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده میکنند.

ویژگیﻫای نور لیزر
1- نور لیزرها طول موج یکسانی دارد. به همین دلیل به آن نور خالص میگویند. امواج نوری لیزر هم زمان با هم گام برمیﺩارند و همﻔاز هستند و ﻘله هر موج با ﻘلهﻯ موج دیگر یکی است. از این جهت، به نور لیزر همدوس میگویند.
2-به علت یکسان بودن طول موج یا بسامد، نور لیزر هنگام عبور از منشور تجزیه نمیشود و به صورت باریکهﻯ کوچکی خارج میشوند. (به همان صورت که داخل شده است)
3- جهتمندی از خصوصیات دیگر نور لیزر است. نور لیزر چنانچه در محیط جذب نشود میتواند فواصل زیادی را طی کند بدون آنکه در واگرایی آن تغییر زیادی ایجاد شود.
4- درخشانی یا روشنایی نور لیزر میلیونﻫا بار بزرگتر از چشمهﻫای دیگر مثل خورشید است.علت این امر آن است که نور لیزر همدوس (تکفام) است و در یک جهت حرکت میکند.
5- چون انرژی ورودی را در لیزر میتوان کنترل نمود، انرژی خروجی نیز به دنبال آن تغییر می یابد بنابراین اگر برانگیختگی لیزر با پالسﻫای کوچک انجام شود، لیزر با پالسﻫای کوچک تولید خواهد شد.
6- موجﻫا دارای رنگ یکسانی هستند و به اصطلاح تکﺮنگ میﺒاشند.

سوئیچ Q:
استفاده از تکنیک سوئیچ Q ایجاد تپﻫای لیزر با مدت کم (10 تا 30ns) و در نتیجه قله توان بسیار میﺳازد. اصول تکنیک به قرار زیر است. فرض شود که یک بستاور در داخل کاواک لیزری قرار داده شده باشد، اگر بستاور در بسته شود عمل لیزر صورت نخواهد گرفت (تلف کاواک بسیار زیاد است). ولی اکنون اگر به طور ناگهانی بستاور باز شود بهره لیزر بسیار زیادتر از تلفات شده و انرژی ذخیره شده به صورت تپی نورانی و سریع رها خواهد شد، چون تکنیک متضمن انتقال سازه Q کاواک از مقدار خیلی پایین به مقدار خیلی بالاست لذا به نام سوئیچ Q معروف است. اگر بستاور در مدت زمان کوتاهی (در مقایسه با زمان ایجاد پالس) باز شود سوئیچ Q را سریع میگویند و خروجی لیزر به صورت تک تپ خواهد بود ولی چنانچه سوئیچ Q آهسته باشد تپﻫای متعددی را در خروجی لیزر میتوان انتظار داشت.

انواع لیزرها
نوع لیزر از روی حفره لیزر (Laser cavity) مشخص میشود و نشان دهنده توزیع توان لیزر در منطقه میﺒاشد.
1- لیزرهای جامد: بلورهای جامدی که در فرآیند لیزری مورد استفاده قرار میگیرند باید شرایط زیر را داشته باشند:
• شفاف باشند تا اولا˝ نور بتواند برای برانگیزش محیط فعال وارد آن شود، ثانیا˝خود باریکهﻯ لیزر بتواند از آن عبور کند.
• اتمﻫای محیط فعال باید بتوانند طول موجﻫای مورد نظر را به وجود بیاورند.
• باید دارای مقداری ناخالصی باشند که در بلور خالص آن وجود ندارد. بلور خالص مادﻩﻯ میزبان و فرآیند افزودن ناخالصی آلاشی نام دارد. مثلا˝ در لیزر یاقوت مادﻩﻯ میزبان اکسید آلومینیوم و مادﻩﻯ آلاینده یا ناخالصی اسید کروم است.
اولین لیزر جامد به وسیلهﻯ دکتر مایمن کشف شد که محیط فعال آن میلهﺍی از بلور یاقوت مصنوعی است.
یک نوع لیزر جامدی که امروز کاربرد تجاری زیادی دارد، لیزر استریم آلومینیوم گارنت یا لیزر یاگ با ناخالصی نئودیم است.
از طرفی لیزرهای جامد بازدﻩﻯ زیادی ندارند و مانند لیزرهای گازی نمیتوانند باریکهﻯ نوری پیوﺴتهﺍی ایجاد کنند ولی در عوض میتوانند تپﻫای فوقﺍلعاده قدرتمندی از نور لیزر ایجاد کنند.
لیزرهای حالت جامد در کاربردهای پرتوان مانند جوشکاری و برشکاری و همچنین دستگاهﻫای دیواری فروسرخ و پژوهشﻫای علمی متداولﺍند.

طول موج لیزر عنصر فعال
نانومتر 1610 اربیم
نانومتر 610 اروپیم
نانومتر 2050 هولیم
نانومتر 1060 نئودیم
نانومتر 710 ساماریم
نانومتر 1120 تولیم
نانومتر 1020 ایتریم

2- لیزرهای گازی: یکی از رایجترین لیزرهای گازی، لیزر هلیم- نئون است. میزان گاز هلیم ده برابر گاز نئون است و باریکهﻯ لیزری توسط اتمﻫای نئون ایجاد میشود. این لیزر تپﻫای قدرتمندی ایجاد نمیکند ولی میتواند باریکهﻯ لیزری پیوسته تولید نماید. باریکهﻯ پیوسته همدوس کامل است و با دقت بالایی می توان آن را کنترل کرد. در ضمن اندازﻩﻯ این لیزر کوچک و ارزانتر است به همین دلیل در مخابرات، مدارس، آزمایشگاهﻫا، صنایع ساختمانی و نمایشﻫای هنری به کار میﺮود.
در لیزرهای گازی از دمش الکتریکی برای ایجاد عمل پمپاژ استفاده میکنند که نتیجهﻯ آن به وجود آمدن پلاسما است. برای ایجاد پلاسما عملی کاملا شبیه ایجاد پرتو کاتدی در لولهﻯ پرتوی کاتدی انجام میشود. وقتی جریان الکتریکی با ولتاژ بالا اعمال میشود، الکترونﻫای آزاد و یونﻫا ایجاد میشوند که مکانیسم تحریکی آن به شرح زیر است که X و X* به ترتیب مربوط به اتم در حالت پایه و در حالت برانگیخته است. E + X = X* = ∆E
لیزرهای گازی اصولا مخلوطی از چند گاز است که شرح کار آن به صورت زیر میﺒاشد:
فرض میکنیم دو گاز A و B داریم. الکترونﻫای A انرژی دریافت کرده و به تراز بالاتر رفته اند. انرژی الکترونﻫای اتم A به اتم B (در حالی که در حالت تحریکی نیمه پایدار باشد) انتقال یافته و عمل لیزری انجام میشود که مکانیسم آن به شرح زیر است:A*+ B = A + B* + ∆E از گفتهﻫای بالا میتوان نتیجه گرفت که الکترونﻫا در تخلیهﻯ الکتریکی نقش اساسی دارند که انرژی خود را طی 3 فرآیند زیر از دست میﺩهند:
الف) برخورد غیر الاستیک با اتمﻫا که موجب تحریک اتمﻫا و یونیزه شدن آنﻫا میشود.
ب) برخورد الاستیک با اتم
پ) برخورد الکترون با الکترون

3- لیزرهای مایع: لیزرهایی که از مایعات به عنوان محیط فعال استفاده میکنند این مزیت را دارند که از گازها متراکمترند و مایعات را میتوان به گردش انداخت و خنک کرد. در ضمن به علت استفاده از رنگینهها که در مایع حلالی مثل الکل یا اتیلن گلوکول (ضد یخ) حل میشوند میتوان آن را تنظیم کرد. در این نوع لیزرها چشمهﻯ انرژی معمولا˝ لامپ درخشی یا یک لیزر دیگر است.
لیزر رودامین 6G نمونهﺍی از لیزرهای رنگینهﻯ مایع است که وقتی نور برآن میتابد فلوئورسانس میشود. از لیزر یونی آرگون یا کریپتون میتوان به عنوان چشمهﻯ انرژی استفاده کرد.
از جمله استفادهﻫایی که از این لیزرهای رنگینهﺍی می شود عبارتند از:
• به علت گسیل تپﻫایی از نور لیزر خیلی کوتاه میتوان از آن برای بررسی واکنشﻫای شیمیایی در طبیعت بهره برد. درست مثل اینکه حرکت موکولﻫا بر فیلم نمایش داده شود.
• استفاده از لیزرهای رنگینهﺍی در طیفنمایی و بررسی فرآیندهای فیزیکی و ترازهای انرژی داخل اتمﻫا و مولکولﻫا.

4- لیزرهای نیم رسانا: با نیم رسانا میتوان لیزرهایی به کوچکی دانهﻫای نمک ساخت. در این نوع لیزر که لیزر دیود هم خوانده میشود، از الکتریسیته به عنوان چشمهﻯ انرژی استفاده میشود. در لیزر نیم رسانا دو نوع ماده نیم رسانا با خواصی کنار هم قرار میگیرند تا یک پیوندگاه تشکیل شود. یک ماده با اتمﻫای باردار منفی آلاییده میشود که نوع nنام دارد و ماده دﻴگر با اتمﻫای باردار مثبت آلاییده میشود که نوع p نام دارد.
لیرزهای نیم رسانا را بر حسب خروجی آنﻫا به دو دستهﻯ لیزرهای تپی و لیزرهای پیوسته کار تقسیم میکنند و غالبا˝ لیزرهای توان بالا از نوع تپی (پالسی) هستند.
5- لیزرهای رزینهﺍی: مواد آلی دارای خاصیت گسیل تحریکی هستند از این رو در بعضی لیزرها میتوان از آنﻫا به عنوان محیط فعال استفاده کرد. در لیزرهای رزینهﺍی از مواد آلی رنگین به عنوان مادهﻯ فعال استفاده میشود. مواد آلی رنگین موادی هستند که دارای جذب در موجﻫای نزدیک فرابنفش، مرئی و فروسرخ باشند. از این تعریف میتوان به یک خصوصیت ممتاز لیزرهای رزینهﺍی نسبت به دیگر لیزرها پی برد. از این لیزر میتوان در مطالعات شیمیایی جداسازی ایزوتوپﻫا، اسپروسکوپی، تعیین آلودگی هوا و استفاده از امور بیولوژیکی و پزشکی بهره برد.

6- لیزر رنگینهﺍی: منبع انرژی لیزر رنگینهﺍی میتواند لامپ درخش یا یک لیزر دیگر باشد. در حالت اول از یک لامپ درخش خطی در درون یک محفظهﻯ بیضی که رنگینهﻯ لیزر در آن جریان میﻴابد استفاده میشود. لامپﻫای درخش پالسیﺍند. به گونهﺍی که میتوانند نور کافی برای تحریک مولکولﻫای رنگینه را بیرون دهند. از طرفی از لیزر دیگری به نام لیزر دمش نیز میتوان برای تحریک رنگینه استفاده کرد. این لیزر معمولا لیزر نیتروژنی پالسی یا لیزر یون آرگون پیوسته است. هنگامی که از لیزر یون آرگون پیوسته استفاده میشود، محلول رنگینه به سرعت از یک شیار جریان میﻴابد تا ورقهﻯ نازکی از رنگینه به ضخامت کمتر از 02/0 سانتی متر به دست آید. باریکهﻯ لیزر دمش در نقطهﺍی به اندازهﻯ 003/0 سانتی متر در نوارهﻯ رنگینه متمرکز میشود و بعضی از آینهﻫای لیزر انحنا میﻴابند تا باریکهﻯ لیزر رنگینهﺍی را با همان اندازه متمرکز کنند. این نوع لیزر میتواند پالسﻫای بسیار کوتاهی ایجاد کند که دانشمندان از آنﻫﺍ برای بررسی پدیدهﻫای بسیار سریع در طبیعت استفاده میکنند. لیزرهای رنگینهﺍی به اندازهﻯ لیزرهای حالت جامد یا لیزرهای گازی از نظر انرژی موثر نیستند، به گونهﺍی که نمیتوانند توانﻫای خروجی میانگین به آن زیادی ایجاد کنند. با وجود این تنظیم پذیریشان آنﻫا را برای بسیاری از کاربردﻫای لیزر ضروری ساخته است.

7- لیزرﻫای اکسایمر: لیزرهای اکسایمر یکی از انواع لیزرهای گازی است که به عنوان پرتوانترین چشمهﻫای نور همدوس (لیزری) در ناحیهﻯ ماورابنفش محسوب میشود. مخلوط گاز آن شامل یک یا چند نوع گاز نادر و یک هالوژن دهنده که متداولترین آنﻫا HCl و NF3 و F2 میﺒاشند. دمش این لیزرها با استفاده از تخلیهﻯ الکتریکی پالسی یا بارگیری الکترونی پالسی و یا فرکانس رادیویی امکان پذیر است. این لیزرها قابلیت عملکرد با آهنگ تکرار پالس بالا را دارا هستند. آنﻫﺍ قابلیت کانونی شدن در نقاط بسیار کوچک و نیز تولید پالسیﻫای بسیار کوتاه با قله توان بالا و بازدهی نسبتاٴ خوب این لیزرها را کاربردپذیر ساخته است.

8- اصول لیزر الکترون آزاد با همه لیزرهایی که تاکنون ملاحظه کردیم کاملا متفاوت است. منبع انرژی اصلی پرتوهای الکترونی نسبی است. (یعنی الکترونﻫایی که با سرعت خیلی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند.)

9- لیزر بخار مس از مدتﻫا قبل شناخته شده است لیکن اهمیت اخیر آن به دلیل پیشرفتﻫایی است که در توان خروجی و در زمان عمر آن حاصل شده است. مادهﻯ فعال آن بخار مس است و برای به دست آوردن غلظت کافی مس در لولهﻯ تخلیه لازم است در دمای خیلی بالا نگه داشته شود.

10- لیزرهای اکسید کربن از مهمترین لیزرها در نوع خود میﺒاشند و از نظر کاربردهای منفی میتوان آن را در زمرهﻯ مهمترین لیزرها قرار داد. این لیزر با کارایی بالا (تا 30%) و توان بسیار زیاد و توان خروجی پیوسته حدود چندین کیلووات ساخته شده است. کاربردهایی از قبیل جوشکاری و برش استیل، الگوبرداری، نظامی و جوش هستهﺍی برای لیزر ممکن است.

11- لیزرهای بسته بدین معنی است که در لیزری مانند هلیم نئون گازهای تحت تخلیه الکتریکی کاملا در لولهﻯ تخلیه قرار داده شدهﺍند. مشکلی که برای این لیزرها مشخصاً دی اکسید کربن وجود دارد این است که در جریان تخلیهﻯ الکتریکی مولکولﻫای CO2 به CO تبدیل میشود و این واکنش هم خیلی سریع رخ میﺩهد.

لیزر طول موج کار nm میانگین توان خروجی w
آرگون فلورید nm193 پالسی W 25
کریپتون فلورید nm248 پالسی W 50
گزنون کلرید nm 308 پالسی W 25
نیتروژن nm 337 پالسی W 5
گزنون فلورید nm 351 پالسی W 15
یون آرگون nm 488 پیوسته W5
بخار مس nm 511 پالسی W 30
یون آرگون nm 514 پیوسته W 5
بخار مس nm 578 پالسی W 30
بخار طلا nm 628 پالسی W 10
هلیوم نئون nm8/632 پیوسته W 001/0
یون کریپتون nm 647 پیوسته W 5

فصل دوم:
کاربردهای لیزر
کاربرد لیزر در صنعت
از جمله کاربردهای مهم لیزر به کارگیری آن در صنعت است که علت اصلی پیشرفتﻫای بشر در بسیاری از زمینهﻫاست.
پرتو لیزر با توجه به ویژگیﻫای منحصر خود که شامل تکﺮنگی، همدرسی، شدت بالا و واگرایی کم است، نشان داد که با به کارگیری آن میتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلکه تحول کیفی محصولات آن امید فراوانی پیدا نمود. به دنبال ساخت اولین لیزر گاز کربنیک در سال 1964 این امکان فراهم شد که بتوان با حداقل امکانات لیزرهای پرقدرتی در ناحیه حرارتی مادون قرمز، همان منطقهﺍی که مورد نیاز صنعت است تهیه و به بازار عرضه نمود. اینک وسیلهﺍی پا به عرصه وجود گذاشته بود که امکان فراهم نمودن یک منبع حرارتی قابل کنترل و در عین حال بسیار باریک به راحتی در دسترس کاربران قرار میگرفت. با یک نگاه گذرا اما عمیق به نقش لیزر در صنعت میتوان به این نکته واقف شد که لیزر تحولی بی سابقه در این عرصه ایجاد کرده است که دامنه رشد آن هر روز گسترش می یابد. امروز اگر شاهد محصولاتی باشیم که به جهت کیفی و مرغوبیت در کمترین زمان به بازار عرضه میشود، متوجه نقش و اهمیت لیزر در صنعت خواهیم بود.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   70 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلودمقاله کاربرد های لیزر

اختصاصی از نیک فایل دانلودمقاله کاربرد های لیزر دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

کاربرد های لیزر
مقدمه
امروزه لیزر کاربردهای بیشماری دارد که همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیک-شیمی-زیست شناسی - الکترونیک و پزشکی را شامل می شود. همه این کاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است.

لیزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation می باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است.اولین لیزر جهان توسط تئودور مایمن اختراع گردید و از یاقوت در ان استفاده شده بود. در سال 1962 پروفسورعلی جوان اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود و بعدها نوع سوم وچهارم لیزرها که لیزرهای مایع و نیمه رسانا بودند اختراع شدند.در سال 1967 فرانسویان توسط اشعه لیزر ایستگاههای زمینی شان دو ماهواره خود را در فضا تعقیب کردند, بدین ترتیب لیزر بسیار کار بردی به نظر آمد.نوری که توسط لیزر گسیل می گردد در یک سو و بسیار پر انرژی و درخشنده است که قدرت نفوذ بالایی نیز دارد بطوریکه در الماس فرو میرود . امروزه استفاده از لیزر در صنعت بعنوان جوش اورنده فلزات و بعنوان چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است.
لیزرها سه قسمت اصلی دارند:
۱-پمپ انرژی یا چشمه انرژی: که ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یاحتی یک لیزر دیگر باشد
۲- ماده پایه وزفعال که نام گذاری لیزر بواسطه ماده فعال صورت میگیرد
۳- مشدد کننده اپتیکی : شامل دو اینه بازتابنده کلی و جزئی می باشد
طرز کار یک لیزر یاقوتی:
پمپ انرژی در این لیزر از نوع اپتیکی میباشد ویک لامپ مارپیچی تخلیه است(flash tube) که بدور کریستال یاقوت مدادی شکلی پیچیده شده(ruby) کریستال یاقوت ناخالص است و ماده فعال ان اکسید برم و ماده پایه ان اکسید الومینم است.
بعد از فعال شدن این پمپ انرژی کریستال یا قوت نور باران می شودو بعضی از اتمها رادر اثرجذب القایی-stimulated absorption برانگیخته کرده وبه ترازهای بالاتر می برد.

پدیده جذب القایی: اتم برانگیخته = اتم+فوتون
با ادامه تشعشع پمپ تعداد اتمهای برانگیخته بیشتر از اتمهای با انرژی کم میشود به اصطلاح وارونی جمعیت رخ می دهد طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک اتمهای برانگیخته توان نگهداری انرژی زیادتر را نداشته وبه تراز با انرژی کم بر میگردند وانرژی اضافی را به صورت فوتون ازاد می کنند که به این فرایند گسیل خودبخودی گفته می شود ولی از انجایی که پمپ اپتیکی
مرتب به اتمها فوتون می تاباند پدیده دیگری زودتر اتفاق می افتد که به ان گسیل القایی-stimulated emission گفته می شود .وقتی یک فوتون به اتم برانگیخته بتابد ان را تحریک کرده و زودتر به حالت پایه خود بر می گرداند.
گسیل القایی: اتم+دو فوتون = اتم برانگیخته+ فوتون
این فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگیخته میکنند و واکنش زنجیر وار تکرار می شود.
بخشی از نور ها درون کریستال به حرکت در می ایند که توسط مشددهای اپتیکی درون کریستال برگرداننده می شوند واین نورها در همان راستای نور اولیه هستد بتدرج با افزایش شدت نور لحظه ای می رسد که نور لیزر از جفتگر خروجی با روشنایی زیاد بطور مستقیم خارج می شود .

لیزر CO2
لیزرهای گازی نوع خاصی از لیزر است که در آن گازی داخل یک لوله ی شفاف مثل لامپ مهتابی می رود. عبور جریان از این لوله باعث رفت و آمد ِ فوتون می شود. اولین نوع ِ این لیزرها هلیم نئون بود. یعنی همین لیزرهای خانگی و مدارس. این لیزر ِ ایمن توسط یک ایرانی در مؤسسه ی بل به نام دکتر علی جوان اختراع شد. نوع دیگر لیزر لیزر CO2 است. البته در محفظه ی آن هلیوم و مقداری نیتروژن هم هست. کاز نیتروژن انرژی ِ الکترودها را ذخیره می کند. پس از برخورد مولکولهای نیتروژن به مولکول CO2 این انرژی انتقال می یابد. مولکولهای CO2 برانگیخته می شوند. گاز هلیوم به انتقال ِ انرژی کمک می کند. همچنین کمک می کند تا مولکولهای دی اکسید کربن زودتر به ترازهای انرژی عادی یا حالت عادی خود برگردند. این لیزرها بازده خوبی دارند.

نمایی از لیزر گازی دکتر علی جوان (مجله "Smithsonian" آوریل 1971)
تاثیر لیزرکم توان بر روی سلولهای عصبی
در مطالعه ای که با استفاده از اشعه لیزر هلیوم- نئون 632.8 نانومتر برای تعیین اثر نور لیزر برروی سلولهای مغز جنین موش و سلولهای مغز موش بالغ انجام شد مشخص گردید که نور مستقیم لیزر هلیوم- نئون به میزان 3.6 ژول بر سانتی متر مربع سبب تسریع در پروسه های سلولی رشد و نمو گرد ید که در نمونه کنترل نور لیزر ندیده فقط مقدار کمی رشد دیده میشد. این مشاهده پیشنهاد میکند که اشعه لیزر کم توان را میتوان در موضعی که بطور آزمایشی باعث آسیب عصب محیطی در آن شده ایم بکار برده و باعث تسریع پروسه های رشد در آن شویم و در نتیجه آن باعث تسریع در ترمیم جراحت عصب شویم.مکانیزم لیزر کم توان در بافت عصبی بطور کامل فهمیده نشده است ولی بعضی آزمایشات بطور ضمنی اثرات فتوشیمیایی نور لیزر را در سیستمهای بیولوژیک توضیح میدهد. سیتوکرومها تاثیر پذیرفته وباعث تحریک فعالیت Redox در زنجیره تنفس سلولی میگردد ودر نتیجه سبب افزایش در تولیدادنوزین تری فسفات شده که بنوبه خود باعث فعالیت Na,k-ATPase و دیگر حامل های یونی میشود که در نها یت باعث افزا یش فعالیت سلولی میگردد.
مطالعه بر روی حیوا ن- تاثیر لیزر درمانی بر آسیب شدید اعصاب محیطی
روش اشعه دادن برای درمان آسیبهای سیستم اعصاب محیطی و مرکزی در سال1978 توسط روکیند ابداع وسپس طی سالهای بعدی تغییراتی نمود. مدل مورد استفاده در این کار عصب سیا تیک موش بود. سپس تشعشع لیزر کم توان جهت جراحت شدید اعصاب محیطی چه بطور مستقیم و چه بصورت روی پوستی بکار رفت. اثر این دو نوع لیزر درمانی در کوتاه مدت اندازه گیری شد یعنی هم پس از چند دقیقه و هم پس از طولانی مدت(روز ها و ماهها) .
در نمونه کوتاه مدت : از طریق زخم باز به عصب جراحت دیده تشعشع مستقیم صورت گرفت و پتانسیل عمل اندازه گیری شد. طول موجها و قدرتهای مختلفی بکار برده شد و مشخص گردید که طول موجهای 540 ، 632.8 و780 نانومتر بیشترین اثر را دارند . (P=0.01)
در نمونه طولانی مدت : مشخص شد همانطور که انتظار می رفت فعالیت الکتروفیزیولوژیک در نمونه آسیب دیده ای که اشعه ندیده بود کاهش داشت . اما استفاده از لیزر کم توان از کاهش فعالیت الکتروفیزیولوژیک جلو گیری کرد ویا پیشرفت آن را کند نمود. (P=0.001) این خاصیت هم بلافاصله بعد ازآسیب و هم در طولانی مدت بروز کرد. این تحقیق نشان داد که وقتی درمان با لیزر کم توان برای هر دو قسمت عصب محیطی آسیب دیده و بخش نخاعی آن انجام شود در مقایسه با کاربرد لیزردر محل ضایعه به تنهایی مدت زمان بهبودی و کیفیت ترمیم عصب سیاتیک اسیب دیده بهتر میشود .مطالعات بافت شناسی نیز یافته های الکتروفیزیولوژیک را تایید می کنند بدین صورت که لیزر کم توان باعث کاهش ویا جلوگیری از پیدایش بافت اسکار در محلهای آسیب دیده می شود. تشعشع لیزر باعث افزایش جوانه زدن(Sprouting) اکسونها در عصب آسیب دیده سیاتیک شده و باعث تسریع در بهبودی اعصاب محیطی آسیب دیده می شود . بعلاوه اثر سودمند تشعشع لیزر کم توان نه تنها در عصب درمان شده با لیزر دیده میشود بلکه در سگمنت مطابق آن در نخاع نیز بروز میکند . درمان با لیزر کم توان بطور چشمگیری باعث کاهش تغییرات دژنراتیو در محل عصب درنخاع شده و افزایش تکثیر نوروگلیا هم از نوع استروسیتها و هم از نوع الیگودندروسیتها را بدنبال دارد. این مطلب نشاندهنده این است که متابولیسم نرونها بالاتر رفته و توانایی تولید میلین بواسطه درمان لیزری بهتر میشود . همچنین تشعشع لیزر کم توان باعث ایجاد اثرات سیستمیک در اعصاب محیطی بشدت آسیب دیده و مطابق آن در نخاع میشود .
مطالعه تصادفی دو سویه کور میزان ترمیم عصب سیاتیک موش بعد از بخیه کردن و لیزر درمانی بعد از عمل بتازگی اثر درمانی تشعشع لیزر کم توان برروی ترمیم اعصاب محیطی پس از قطع کامل و آناستوموز مستقیم ان در عصب سیاتیک موش بررسی شده است . لیزر با طول موج 780 نانومتر ترانس کوتانئوس روزی 30 دقیقه برای 21 روز پی درپی برروی محل اسیب عصب سیاتیک و مطابق آن در نخاع بلافاصله بعد از بستن زخم تابانده شد . پاسخ مثبت سوماتوسنسوری در 55% موشهای اشعه دیده ودر 11% موشها اشعه ندیده مشاهده شد . رنگ آمیزی ایمنوهیستوکمیکال در گروه درمان شده با لیزررشد بیشتر آکسون و کیفیت بهتر پروسه ترمیم بدلیل افزایش تعداد اکسونهای با قطر متوسط و قطر زیاد را نشان داد .
مطالعه بالینی پیلوت در گروه بیماران بستری شده در بخش جراحی مغز و اعصاب مرکز پزشکی سوراسکی و در افرادی که از جراحت شدید اعصاب محیطی و براکیال پلکسوس برای مدت بیش از دو سال رنج می بردند .- هرکدام از 59 بیمار با لیزر CW 780 nm برای 5ساعت درروز بمدت 21 روز پیاپی با استفاده از سیستم لیزری بخصوصی که مخصوص روش خودمان طراحی شده بود، درمان شدند . ملاک درمان با لیزر دراین افراد بقرار زیر بود:
بیمارانی که از اختلالات جزیی حرکتی و حسی در رنج بودند و جراحی مثمر ثمر نبود . 56% بیماران درمان شده با لیزر نتایج خوب و عالی در اعمال موتور نشان دادند .
مطالعه اتفاقی دوسویه کور گروه کنترل و پلاسبو درخصوص تاثیر لیزر کم توان در درمان جراحت اعصاب محیطی : این مطالعه در افرادی که آسیب ناقص اعصاب محیطی در شبکه براکیال از 6 ماه تا چند سال قبل داشته اند انجام شد . پروتکل این درمان با مجوز کمیته هلسینکی دانشگاه سوراسکی و وزارت بهداشت و باهمکاری بخش توانبخشی انجام شد . این مطالعه بهبودی فانکشنال این بیماران را پس از درمان بالیزر کم توان و یا پلاسبو مورد بررسی قرارداد . بهبودی این بیماران با مقایسه اشکال موجود قبل و بعد از جراحی طبقه بندی شد . درجه بندی پس از لیزر درمانی یاپس از پلاسبو با مقایسه تغییر در قدرت پس از درمان و قبل از درمان انجام شد . تقریبا در همه موارد سطح عمل موتور قبل از درمان حداقل تا خیلی ضعیف بود. از نظر آماری در گروه درمان شده با لیزر درمقایسه با گروه پلاسبو بهبودی قابل ملاحظه ای در فعالیت موتوری دیده شد (P=0.0001) . یافته های الکتروفیزیولوژیک از لحاظ اماری نشاندهنده بهبودی قابل ملاحظه در گروه درمان شده بالیزر بود . تجربیات 25 ساله ما نشان داد که لیزردرمانی روشی ارزان و غیرتهاجمی بوده و به عنوان درمان اضافی و استاندارد برای بهبودی کارکرد در بیماران داراری آسیبهای اعصاب محیطی و شبکه براکیال محسوب میشود . بر اساس تجربیات بالینی ما مزیت اصلی لیزردرمانی تقویت و شتاب گرفتن بهبودی در بافت عصبی آسیب دیده میباشد . نتایج درمانی نشان میدهد که بهبودی پیشرونده در کارکرد عصب باعث بهبودی قابل توجه میگردد.
کاربرد لیزر در فیزیک و شیمی
اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است که استفاده از لیزر در فیزیک و شیمی از اولین کاربردهای لیزر باشند
رشته دیگری که در آن لیزر نه تنها امکانات موجود را افزایش داده بلکه مفاهیم کاملا جدیدی را عرضه کرده است طیف نمایی است. اکنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این کار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفکیک چند مرتبه بزرگی ( 3 تا 6) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امکان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد که در آن تفکیک طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.
در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراکندگی تشدیدی رامان ) و ( پراکندگی پاد استوکس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولکولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن - ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یک نمونه مولکولی در یک ناحیه محدود از فضا به کار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الکتریکی) بهره برداری شده است.
شاید جالبتری کاربرد شیمیایی ( دست کم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یکی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.
کاربرد در زیست شناسی
از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولکولهای زنده یک سلول و یا یک بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)
در زیست شناسی مهمترین کاربرد لیزر به عنوان یک وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تکنیک های لیزری زیر را ذکر می کنیم :
الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده کوتاه لیزر در DNA در ترکیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز
ب) پراکندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملکولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوکار بینایی)
ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملکولهای زنده
د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیکوثانیه ای برای کاوش رفتار دینامیکی مولکولهای زنده در حالت برانگیخته
به ویژه باید از روشی موسوم به میکروفلوئورمتر جریان یاد کرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند که از یک اتاقک مخصوص جریان عبور کنند که در آنجا ردیف می شوند و سپس یکی یکی از باریکه کانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می کنند. با قرار دادن یک آشکارساز نوری در جای مناسب می توان این کمیت ها را اندازه گیری کرد :
الف) نورماده ای رنگی که به یک جزء خاص تشکیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( که اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشکیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میکروفلوئورمتری جریان در این است که اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.
در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملکولهای زنده و یا اجزای تشکیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تکنیک های معروف به ریز - باریکه را ذکر می کنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یک لیزر Ar+ تپی ) به وسیله یک عدسی شیئی میکروسکوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (05 µm) کانونی می شود منظور اصلی از این تکنیک مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است که با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.
در زمینه پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار می رود. ( استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان - سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون - فلوئورسان لیزری - آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه
در جراحی از باریکه کانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO<SUB>2 ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO<SUB>2 به شدت به وسیله ملکولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملکولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :
الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی که باریکه با یک میکروسکوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)
ب) امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد.
ج) کاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریکه لیزر ( قطر رگی حدود 0/5 mm )
د) آسیب رسانی خیلی کم به بافتهای مجاور ( حدود چند میکرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت :
الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری
ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری
ج) مشکلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری
با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اکنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این کاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریکه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبکیه کانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبکیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اکنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا کرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای - حلق و گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یک میکروسکوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت کرده است. در این حالت باریکه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یک تار نوری مخصوص که در داخل یک آندوسکوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می کند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی که اغلب به همراه یک میکروسکوپ استفاده می شود. کاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می کند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار کننده است.
تمام نگاری
تمام نگاری ( هولوگرافی) یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل ) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می کند. این تکنیک در سال 1948 توسط گابور ابداع شد ( در آن زمان به منظور بهتر کرده توان تفکیک میکروسکوپ الکترونی پیشنهاد شد) و به صورت یک پیشنهاد عملی در آمدو اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر نشان داده شد.
اساس تمام نگاری به این صورت است که باریکه لیزر بوسیله آینه که قسمتی از نور را عبور می دهد به دو باریکه ( بازتابیده و عبوری) تقسیم می شوند. باریکه بازتابیده مستقیما به صفحه حساس به نور برخورد می کند در حالی که باریکه عبوری جسمی را که باید تمام نگاری شود روشن می کند. به این ترتیب قسمتی از نوری که از جسم پراکنده شده هم روی صفحه حساس ( فیلم ) می افتد. به علت همدوس بودن باریکه ها یک نقش تداخلی از ترکیب دو باریکه روی صفحه تشکیل می شود حالا اگر این فیلم ظاهر شود و تحت بزرگنمایی کافی بررسی شود می توان این فریزهای تداخلی را مشاهده کرد. فاصله بین دو فریز تاریک متوالی معمولا حدود 1 میکرومتر است. این نقش تداخلی پیچیده است و هنگامی که صفحه را به وسیله چشم بررسی می کنیم به نظر نمی رسد که حامل تصویر مشابه با جسم اولیه باشد اما این فریزهای تداخلی در واقع حامل ضبط کاملی از جسم اولیه است.
حال فرض کنید که صفحه ظاهر شده را دوباره به محلی که در معرض نور قرار داشت بازگردانیم و جسم تحت مطالعه را برداربم باریکه بازتابیده اکنون با فریزهای روی صفحه برهمکنش می کنند و دوباره در پشت صفحه یک باریکه پراشیده ایجاد می کندبنابراین ناظری که به صفحه نگاه می کند جسم را در پشت صفحه می بیند طوری که انگار هنوز هم جسم در آنجاست.
یکی از جالبترین خصوصیات تمام نگاری این است که جسم بازسازی شده رفتار سه بعدی نشان می دهد بنابراین با حرکت دادن چشم از محل تماشا می توان طرف دیگر جسم را مشاهده کرد. توجه کنید که برای ضبط تمام نگار باید سه شرط اصلی را براورد: الف) درجه همدوسی نور لیزر باید به اندازه کافی باشد تا فریزهای تداخلی در روی صفحه تشکیل شود. ب) وضعیت نسبی جسم - صفحه و باریکه لیزر نباید در هنگام تاباندن نور به صفحه که حدود چند ثانیه طول می شکد تغییر کند در واقع تغییر محل نسبی باید کمتر از نصف طول موج لیزر باشد تا از درهم شدن نقش تداخلی جلوگیری کند. ج) قدرت تفکیک صفحه عکاسی باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند فریزهای تداخلی را ضبط کند.
تمام نگاری به عنوان یک تکنیک ضبط و بازسازی تصویر سه بعدی بیشترین موفقیت را تاکنون در کاربردهای هنری داشته است تا در کاربردهای علمی . اما بر اساس تمام نگاری از یک تکنیک تداخل سنجی تمام نگاشتی در کاربردهای علمی به عنوان وسیله ای برای ضبط و اندازه گیری واکنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدی استفاده شده است.
اندازه گیری و بازرسی
خصوصیات جهتمندی درخشایی و تکفامی لیزر باعث کاربردهای مفید زیادی برای اندازه گیری و بازرسی در رشته مهندسی سازه و فرایندهای صنعتی کنترل ابزار ماشینی شده است. در این بخش تعیین فاصله بین دو نقطه و بررسی آلودگی را نیز مد نظر قرار می دهیم
یکی از معمولترین استفاده های صنعتی لیزر هم محور کردن است. برای اینکه یک خط مرجع مستقیم برای هم محور کردن ماشین آلات در ساخت هواپیما و نیز در مهندسی سازه برای ساخت بناها پلها و یا تونلها داشته باشیم استفاده از جهتمندی لیزر سودمند است. در این زمینه لیزر به خوبی جای وسایل نوری مانند کلیماتور و تلسکوپ را گرفته است. معمولا از یک لیزر هلیم - نئون با توان کم استفاده می شود و هم محور کردن عموما به کمک آشکارسازهای حالت جامد به شکل ربع دایره ای انجام می شود. محل برخورد باریکه لیزر روی گیرنده با مقدار جریان نوری روی هر ربع دایره معین می شود. در نتیجه هم محور شدن بستگی به یک اندازه گیری الکتریکی دارد و در نتیجه نیازی به قضاوت بصری آزمایشگر نیست. در عمل دقت ردیف شدن از حدود 5µm تا حدود 25µm به دست آمده است.
از لیزر برای اندازه گیری مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از لیزر بستگی به بزرگی طول مورد نظر دارد . برای مسافتهای کوتاه تا 50 متر روشهای تداخل سنجی به کار گرفته می شوند که در آن ها از یک لیزر هلیم - نئون پایدار شده فرکانسی به عنوان منبع نور استفاده می شود. برای مسافتهای متوسط تا حدود 1 کیلومتر روشهای تله متری شامل مدوله سازی دامنه به کار گرفته می شود. برای مسافت های طولانی تر می توان زمان در راه بودن تپ نوری را که از لیزر گسیل شده است و از جسمی بازتابیده می شود اندازه گیری کرد.
در اندازه گیری تداخل سنجی مسافت از تداخل سنج مایکلسون استفاده می شود. باریکه لیزر به وسیله یک تقسیم کننده نور به یک باریکه اندازه گیری و یک باریکه مرجع تقسیم می شود باریکه مرجع با یک آینه ثابت بازتابیده می شود در حالی که باریکه اندازه گیری از آینه ای که به جسم مورد اندازه گیری متصل شده است بازتاب پیدا می کند. سپس دو باریکه بازتابیده مجددا با یکدیگر ترکیب می شوند به طوری که با هم تداخل می کنند و دامنه ترکیبی آن ها با یک آشکار ساز اندازه گیری می شود. هنگامی که محل جسم در جهت باریکه به اندازه نصف طول موج لیزر تغییر کند سیگنال تداخل از یک ماکزیموم به یک مینیموم می رسد و سپس دوباره ماکزیموم می شود. بنابراین یک سیستم الکترونیکی شمارش فریزها می تواند اطلاعات مربوط به جابجایی جسم را به دست دهد. این روش اندازه گیری معمولا در کارگاههای ماشین تراش دقیق مورد استفاده قرار می گیرد و امکان اندازه گیری طول با دقت یک در میلیون را می دهد. باید یادآوری کرد که در این روش فقط می توان فاصله را نسبت به یک مبدا اندازه گیری کرد. برتری این روش در سرعت دقت و انطباق با سیستم های کنترل خودکار است.
برای فاصله های بزرگتر از روش تله متری مدوله سازی دامنه استفاده می شود و فاصله روی اختلاف فاز بین دو باریکه لیزر مدوله می شود و فاصله از روی اختلاف فار بین دو باریکه گسیل شده و بازتابیده معین می شود. باز هم دقت یک در میلیون است. از این روش در مساحی زمین و نقشه کشی استفاده می شود. برای فواصل طولانی تر از 1 کیلومتر فاصله با اندازه گیری زمان پرواز یک تپ کوتاه لیزری گسیل شده از لیزر یاقوت و یا لیزر CO2 انجام می گیرد. این کاربردها اغلب اهمیت نظامی دارند و در بخشی جداگانه بحث خواهد شد کاربردهای غیر نظامی مانند اندازه گیری فاصله بین ماه و زمین با دقتی حدود 20 سانتی متر و تعیین برد ماهواره ها هم قابل ذکر است.
درجه بالای تکفامی لیزر امکان استفاده از آن را برای اندازه گیری سرعت مایعات و جامدات به روش سرعت سنجی دوپلری فراهم می سازد. در مورد مایعات می توان باریکه لیزر را به مایع تابانده و سپس نور پراکنده شده از آن را بررسی کرد. چون مایع روان است فرکانس نور پراکنده شده به خاطر اثر دوپلر کمی با فرکانس نور فرودی تفاوت دارد. این تغییر فرکانس متناسب با سرعت مایع است. بنابراین با مشاهده سیگنال زنش بین دو پرتو نور پراکنده شده و نور فرودی در یک آشکار ساز می توان سرعت مایع را اندازه گیری بدون تماس انجام می شود. و نیز به خاطر تکفامی بالای نور لیزر برای برد وسیعی از سرعتها خیلی دقیق است.
یکی از سرعت سنجهای خاص لیزر اندازه گیری سرعت زاویه ای است. وسیله ای که برای این منظور طراحی شده است ژیروسکوپ لیزرینامیده می شود و شامل لیزری است که کاواک آن به شکل حلقه ای است که از سه آینه به جای دو آینه معمول استفاده می شود. این لیزر می تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم در خلاف آن به دور حلقه تامین کند. فرکانسهای تشدیدی مربوط به هر دو جهت انتشار را می توان با استفاده از این شرط که طول تشدید کننده ( حلقه ای ) برابر مضرب صحیحی از طول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زمانی که لازم است نور یک دور کامل بزند زاویه آینه های تشدید کننده به اندازه یک مقدار خیلی کوچک ولی محدود حرکت خواهد کرد. طول موثر برای باریکه ای در همان جهت چرخش تشدید کننده می چرخد کمی بیشتر از باریکه ای است که در جهت عکس می چرخد. در نتیجه فرکانس های دو باریکه ای که در خلاف جهت یکدیگر می چرخند کمی تفاوت دارد و اختلاف این فرکانسهای متناسب با سرعت زاویه ای تشدید کننده است . با ایجاد تپش بین دو باریکه می توان سرعت زاویه ای را اندازه گیری کرد. ژیروسکوپ لیزری امکان اندازه گیری با دقتی را فراهم می کند که قابل مقایسه با دقت پیچیده ترین و گرانترین ژیروسکوپ های معمولی است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  25 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید