لیزر و کاربردهای آن

لیزر و کاربردهای آن

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 چیست ؟

نور لیزر نوع کاملاً جدیدی از نور است؛ درخشان‌تر و شدیدتر از هرچه که در طبیعت یافت می‌شود. می‌توان نور لیزری آن‌چنان قوی تولید کرد که هر ماده‌ی شناخته شده‌ی روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کند. می تواند سخترین فلزات را سوراخ کند یا به راحتی جسم سختی مثل الماس را سوراخ کند و از آن بگذرد.

برعکس، باریکه‌ی کم قدرت و فوق‌‌العاده دقیق انواع دیگر لیزر را می‌توان برای انجام دادن کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به کار برد. نور لیزر را می‌توان خیلی دقیق کنترل کرد و به صورت باریکه‌ی مداومی به نام موج پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام پالس درآورد.

اگرچه اصول بنیادی لیزر از 40 سال پیش شناخته شده بود، نمایش اولین لیزر، دریچه‌‌ای را به طرف یکی از هیجان انگیزترین و پردامنه‌ترین پیشرفت های تکنولوژی قرن بیستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمایش اولین لیزر، انواع بسیار گوناگونی از لیزرها به صورت ابزارهای عملی به صور گوناگون به کار گرفته شدند. لیزرها در تکنولوژی انقلابی جدید پدید آورده‌اند و تأ ثیر آن‌ها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

امروزه گستره‌‌ی وسیعی از لیزرها در همه جا به کار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده‌فروشی برای جستجوی خود‌به‌خود، ثبت قیمت‌‌ها و صورت‌برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب کننده از لیزر بهره می‌گیرند. در دستگاه‌‌های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسک‌های ویدئویی و ایجاد تصویر متحرک همراه با صدا استفاده می‌کنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسک‌‌های لیزری ثبت می‌کنند تا بعداً روی صفحه‌ی کامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شکل نسخه‌ی سخت روی کاغذ چاپ شوند.

در پزشکی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده می‌شوند و وقتی که نسجی مثل قسمت معیوب کیسه‌ی صفرا در خلال جراحی برداشته می‌شود، رگ‌های خونی بسته می‌‌شوند. کارهای دندانپزشکی با لیزر درد کمتری دارند و برای روکش و پل دندان از لیزرها استفاده می‌شود.

در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به یکدیگر و وسایل هم‌ترازی دقیق استفاده می‌شود. لیزرها را برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های خیلی بزرگ و نیز فاصله‌های خیلی کوچک به کار می‌برند. افزون بر این‌ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفنی به کار می‌گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه‌ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می‌توانند چشمه‌ی جدیدی از قدرت الکتریکی بیافرینند، مشابه فرایندی که در خورشید برای تولید انرژی به وجود می‌‌آید.

خواص نور لیزر و کاربرد‌های آن
‏ از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد که نور لیزر خواص مشخصه‌ای دارد که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز می‌کند. در ابتدا به این ویژگی‌ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم کرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تک‌فامی
‏ در توضیح این ویژگی لازم است ابتدا با مفهوم گسیل القایی ( نشر القایی)آشنا شویم. گسیل پرتو توسط الکترونهای برانگیخته در داخل اتم به دو صورت است :1 ) گسیل خود به‌خودی 2) گسیل القایی
فرض کنید ‏‎1 ‎‏ ‏e‏ و ‏e2‎‏ دو تراز متوالی از یک اتم با انرژی‌های ‏‎1‎‏ ‏E‏ و‏‎2‎‏ ‏E‏ باشد و الکترونی در تراز ‏‎ e1 ‎در حالت پایه خود قرار گرفته باشد. اگر به هر دلیلی این الکترون از‎ ‎تراز ‏‎1‎‏ ‏e‏ به تراز بالاتر ‏‎2‎‏ ‏e‏ برود گفته میشود اتم تحریک شده است یا در حالت برانگیخته قرار دارد. چون این حالت یک حالت‏‎ ‎‏ ناپایدار است اتم تمایل دارد هرچه زودتر به حالت پایدار باز گردد. به همین دلیل الکترون مزبور بلافاصله به حالت قبلی در تراز‏‎1‎‏ ‏e‏ بر خواهد گشت. از طرفی چون این دو تراز اختلاف انرژی ‏‎1‎‏ ‏E‏ ‏E 2-‎‏ دارد بنا بر اصل پایستگی انرژی، انرژی اضافی الکترون به صورت تابش با فرکانس ‏V، حین بازگشت به تراز اول گسیل می‌شود. به این فرآیند گسیل خودبه‌خودی گویند. حال اگر الکترونی در تراز‏‎2‎‏ ‏e‏ در حالت پایه خود قرار داشته باشد و ما به طریقی اتم را تحریک کنیم ( میدان الکترومغناطیسی، تابش، حرارت و... ) در اثر این القا الکترون مزبور تراز ‏‎2‎‏ ‏E‏ را ترک نموده وبه تراز ‏‎ E1‎برود و حین این انتقال ( بنا به اصل پایستگی انرژی ) تابش گسیل کند به این تابش گسیل القایی یا نشر القایی گویند. ‏
‏ هر کدام از این فرآیندها ویژگی‌های خاص خود را دارد. در گسیل خودبه‌خودی تابش‌های گسیل شده به صورت کاتوره‌ای و در تمام جهات گسترده است. اما در گسیل القایی جهت تابش در یک راستای معین خواهد بود. از طرفی در گسیل خودبخودی فوتونهای تابشی در اثر گزار بین اتمهای ترازهای اتمی یا مولکولی مختلف و متفاوت از هم به وجود می‌آیند پس این تابش‌ها طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها را شامل می‌شود. ‏
‏ اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولکولی مشابه گسیل می‌شود. بنابراین همه تابش‌ها تقریبا فرکانس یکسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده می‌شود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولکول‌هایی شامل دوتراز که تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه که نظریه‌های کوانتومی بیان می‌کنند این است که بنا به قاعده گزینش در اتم‌ها ابتدا ترازهای پایین‌تر پر می‌شود. بنابراین به وضعیت به‌وجود آمده در لیزر، وارونگی جمعیت گویند. نحوه ایجاد وارونگی جمعیت بسته به نوع لیزر متفاوت است. مثلا در لیزر هلیوم نئون مخلوط کردن این دو گاز منجر به جفت شدن برخی تراز‌ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین می‌کند. به این ترتیب لیزر قادر به ایجاد تابشی تک فرکانس خواهد بود. با این وجود برای تک فرکانس شدن بیشتر از یک عنصر اپتیک مانند بازآواگر( سنجه) نیزدر لیزر استفاده می‌شود. ‏
ویژگی تک‌فامی نور لیزر بیشتر کاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ‌های یک عنصر به یک منبع تک‌فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ‌های یک عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فرکانس‌های جذب آنها نیز اندکی متفا وت خواهد بود که تنها نور لیزر قادر به تفکیک آنها است. تمایل زیاد به استفاده از این کاربرد در صنایع هسته‌ای نیز غیرمنتظره نیست. ‏

همدوسی
‏ تابش الکترو مغناطیس به وسیله بارهای الکتریکی نوسان کننده تولید می‌شود. بسامد نوسان نوع تابشی را که گسیل می‌شود، معین می‌کند. اگر در یک چشمه، بارها ی الکتریکی به طور هماهنگ نوسان کند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می‌نامیم. همانطور که قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده می‌شود. در این فرآیند می‌توان اتم را به نحوی تحریک کرد که همه الکترونهای برانگیخته فقط به تراز‌های خاصی برود و در نتیجه فرکانس تابشی آنها همه در یک محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش‌ها با هم هماهنگ است که این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر می‌توان در تمام‌نگاری استفاده کرد. تمام‌نگاری روشی جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه‌ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عکاسی تشکیل می‌شود که بر خلاف دیگر تصاویر متداول عکاسی، حاوی اطلاعاتی نه تنها پیرامون شدت بلکه در مورد فاز نور بازتابیده از جسم نیز هست. واضح است که منبع نور آشفته چون خود دارای پرتو هایی با فازهای مختلف است قادر به تشکیل چنین تصویری نخواهد بود. تنها مشکل موجود برای چنین تصاویری آن است که تنها امکان تهیه تمام نگاشت‌های تک‌فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موج‌های مختلف به طور همزمان استفاده کرد که در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می‌رود. ‏

شدت زیاد
‏ شدت زیاد، خاصیتی است که بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین را ایجاد می‌کند. از آنجا که لیزر باریکه‌ای موازی از نور را نه در تمام جهت‌ها، بلکه در راستای مشخصی گسیل می‌کند. مناسب‌ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی:
‏I = P / A
‏ که در آن ‏P‏ توان و ‏A‏ مساحت است می‌توان در مورد شدت‌ها ی زیاد بحث کرد. ازآنجایی که خروجی منابع نور معمولی اکثرا پرتو‌های واگرا است با دور شدن از چشمه به علت افزایش مساحت با ثابت ماندن توان (توان به ویژگی خود چشمه بستگی دارد )میزان شدت آن کاهش می‌یابد اما در لیزر به علت موازی بودن پرتوها، هر چه فاصله از منبع بیشتر شود با ثابت ماندن توان، مساحت سطح مقطع باریکه خروجی نیز تقریبا ثابت است و در نتیجه شدت در فاصله دوراز منبع همان مقداری را دارد که پرتو خروجی از منبع دارد. ‏
‏ اما اینکه چرا شدت خروجی از لیزر تا به این اندازه زیاد است، به توان لیزر بر می‌گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد که نور ورودی به هنگام خروج تقویت می‌شود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیک مناسب در لیزر می‌توان به شدت‌هایی دست یافت که از شدت خود منبع فراتر رود. ‏
‏ لازم به توضیح است که شدت نور خروجی از لیزر دارای توزیع گوسی است، یعنی شدت برای لحظه کوتاهی بیشترین مقدار خود را دارد. در ابتدا یک صعود ودر انتها یک نزول برای آن وجود دارد. پس یک طول عمر برای شدت حداکثر می‌توان تعریف کرد. طول عمر شدت ماکزیمم معمولا خیلی کوتاه است. یکی از کاربرد‌های کوتاه بودن عمر شدت‌های بالا در هرتپ، در چشم پزشکی است. مثلا پارگی شبکیه را که باعث کوری موضعی می‌شود می‌توان با جوشکاری نقطه‌ای توسط تپ‌های پر شدت نور حاصل از لیزر آرگون با بافت نگهدارنده آن متصل کرد. به علت کوتاه بودن عمر یک تپ، حین عمل نیازی به بیهوشی، بی حرکت کردن طولانی چشم و... وجود ندارد. در کاربرد‌های دیگر پزشکی کوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران می‌شود. چرا که زمان هرتپ بسیار کوتاهتر از زمان لازم برای فرستادن پیغام توسط اعصاب به مغز و بازگشت آن به محل درد است. ‏
ساختمان لیزر
در شکل شماره (1) طرح ساده‌ای از یک لیزر گازی را مشاهده می‌کنید. ساختار اصلی در اکثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یک نوسان کننده اپتیک است که از یک محیط تقویت‌کننده نور که در داخل یک بازآواگر قرار دارد تشکیل می‌شود. پس اصلی‌ ترین قسمت در لیزر محیطی است که بتواند نور عبوری را تقویت کند. در لیزر‌های گازی از مخلوط یک یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و... ) به صورت خالص به عنوان محیط تقویت کننده استفاده می‌شود. بخار فلزی کادمیوم، جیوه، سرب و... نیز در لیزر‌های گازی کاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر‌های گازی، لیزر مولکول ازت( ‏‎2‎‏ ‏N‏) و لیزر دی اکسید کربن (‏CO2‎‏) است.‏
محیط تقویت کننده معمولا توسط یک محرک بیرونی به کار می‌افتد و شروع به تابش می‌کند. در اثر این تحریک، الکترون‌های هر اتم مدار خود را ترک کرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می‌رود. جهت برقراری اصل پایستگی انرژی (به علت وجود اختلاف انرژی بین دو مدار) حین این گذار تابش خواهند کرد. این تابش نسبتا تک فام است زیرا عمل تحریک طوری است که عمل گذار بین تراز‌های یکسان اتفاق بیفتد. در لیزر نشان داده شده این محرک استفاده از روش تخلیه جریان الکتریکی است که به دو نوع تخلیه جریان مستقیم و تخلیه جریان متناوب در لیزر‌های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده‌ترین روش تحریک است چرا که منبع تغذیه می‌تواند یک مبدل عمومی ولتاژ که به الکترود‌های فلزی سرد در داخل لامپ متصل می‌شود، باشد. از روش‌های دیگر بر انگیزش الکتریکی محیط لیزری، می‌توان روش تخلیه الکترودی با بسامد بالا ( که در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همکارانش استفاده شده بود. ) و روش تپ‌های فشار قوی ( برای استفاده در لیزر‌های تپی پر توان) اشاره کرد. ‏
‏ در قسمت دیگر یک لیزر در دوجداره ابتدا و انتها از دو آینه صاف که با زاویه معلوم نسبت به افق به طور موازی با هم قرار دارد، استفاده می‌شود به چنین سیستم اپتیک، دریچه‌های بروستر گفته می‌شود. کاربرد این دریچه‌ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه‌ها برای یک جهت قطبیدگی خاص شفاف است ولی برای عبور قطبیدگی عمود بر آن ضریب عبور صفر است و تمام نور بازتابیده خواهد شد. استفاده از این وسیله در لیزر موجب قطبیدگی خطی نور خروجی از لیزر خواهد شد. ‏
‏ قسمت مهم دیگر لیزر استفاده از بازآواگر است. بازآواگر وسیله‌ای اپتیکی است که از دو آینه (تخت یا خمیده) تشکیل می‌شود به طوری که محیط تقویت کننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت کننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه‌های بروستر به یکی از این آینه‌ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می‌یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت کننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد می‌کند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بار‌ها تکرار می‌شود. نهایتا نور خروجی از تقویت کننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یک موج ایستاده در می‌آید. لازم به ذکر است که برای خروج انرژی از بازآواگر دو آینه به طور جزئی شفاف است. ویژگی پرتو خروجی از بازآواگر تک فام بودن آن است. در وواقع بازآواگر عمل گزینش فرکانس را انجام می‌دهد. ‏
شکل شماره (2) طرحی کلی از داخل یک لیزر هلیوم-نئون را نشان می‌دهد. محیط لیزری، دریچه‌های بروستر، آینه‌های بازآواگر، سیستم مربوط به محرک، محیط لیز کننده و سایر جزئیات مورد نیاز مانند لایه محافظ و شفاف آلومینیومی جهت جلوگیری از خروج انرژی از دیواره‌ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.

لیزر و کاربردهای آن

فکر ساختن وسیله‌ای که نور همدوس تولید کند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیکدان مشهور آمریکایی چالز تاونز راه این کار را پیدا کرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریکایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند . یک لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشکیل می‌شود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار می‌کند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی‌سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می‌کند

استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه کاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه کاملاً به طوری که می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد .

یاقوت بلور اکسید آلومینیوم است که در آن تعداد نسبتاً کمی اتم کروم معلق است . اتمهای کروم از طریق گسیل القایی ، کوانتوم نور تولید می‌کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می‌دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای کروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الکترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الکترونی مورد توجه ماست که بیش از دیگران برانگیخته می‌شود .

لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را می‌توان توسعه “maser” تقویت میکروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الکترومغناطیسی دانست

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 CO₂ ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO₂ 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

خرید فایل

بررسی جامع لیزر چیست ؟

بررسی جامع لیزر چیست ؟


پیش گفتار



امروزه تقریباً همه لیزر و موارد کاربرد آن را می دانند . در تمام دنیا و به ویزه در کشور با استفاده از لیزر و مشتقات آن به طور شگفت انگیزی افزایش داشته است .

هم چنین لیزر در پژوهش های علمی و برای محدوده وسیعی از دستگاههای علمی موارد مصرف پیدا کرده است . برتری لیزر در این است که از منبعی برای نور و تابش های کنترل شده تک فام و پرتوان تولید می کند . تابش لیزر با پهنای نور طیف های باریک توان تمرکزیابی می شود . چندین برابر درخشانتر از خورشید است .

لیزر کشفی علمی می باشد که به عنوان یک تکنولوژی در زندگی مدرن جا افتاده است . لیزرها به مقدار زیاد در تولیدات صنعتی ، ارتباطات نقشه برداری و چاپ مورد استفاده قرار می گیرند .



ریشه لغوی

کلمه لیزر (LASER) از حروف ابتدای عبارت "تقویت نور بوسیله گسیل القایی تابش" (Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation) در لاتین ساخته شده است که معمولاً در طول موجهای مادون قرمز نزدیک ، مرئی و ماورای بنفش طیف الکترومغناطیس می‌باشد. به گسیلهای لیزر گونه طول موجهای بلندتر ناحیه میکروویو "میزر" (MASER) گفته می‌شود. لیزر اصولاً به منبع نور همدوس و تکرنگ گفته می‌شود.



تاریخچه لیزر

پیشنهاد استفاده از گسیل القایی از یک سیستم با جمعیت معکوس برای تقویت امواج میکروویو بطور مستقل بوسیله وبر (Weber) ، جوردون (Gor، don) زیگر (Zeiger) ، تاونز (Townes) ، باسو (Basov) و پروخورو (Prokhorov) داده شد. اولین استفاده عملی از چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه جوردون ، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد. این گروه نام میزر (MASER) را که از ابتدای حروف "Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation" تشکیل شده بود برای آن برگزیدند.

اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکولهای آمونیاک (NH3) ساخته شد. در سال 1958 اولین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای نوری در مقاله‌ای توسط اسکاولو (Schawlow) و تاونز داده شد. در سال 1960 یعنی کمتر از دو سال دیگر ، میلمن (Mailman) موفق به ساخت لیزر پالسی یاقوت شد. این لیزر پیوسته کار (CW) که لیزر گازی هلیوم نئون بود، در سال 1961 توسط علی جوان ایرانی ساخته شد. در سال 1962 نیز پیشنهاد لیزرهای نیمه ‌هادی مطرح گردید.



سیر تحولی و رشد

اختراع لیزر به سال 1958 با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر اشعه مادون قرمز و نوری بر می‌گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالسها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال 1960 دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر ، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشنتر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای کم ارتفاع ، چیزهای موجود در آزمایشهای مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد.

دانشمندان نیز طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند سیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکتهای مخابراتی برای ارسال صدا ، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای مختلف نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند.

سبعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال 1964 اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند.

گزیده‌ای از سخنان علی جوان در مورد اختراع لیزر

در دنیای علمی و علوم ، این مثل همیشه گفته می‌شود که وقتی که زمان برای یک اختراع یا یک کشف درست شده و شما آنرا انجام ندهید، کس دیگری انجام خواهد داد. این مثل تا حد زیادی حقیقت دارد، اما همیشه اینطور نیست. بعضی وقتها آدمها یک فکر خوب را از دست می‌دهند. وقتی که نوبت برسد به لیزر ، لیزر گازی ، می‌توانست در سال 1930 اختراع شده باشد، نه پس از سی سال در سال 1960 که من آنرا اختراع کردم. اگر شما به تاریخ علم نگاه کرده باشید، مخصوصا به فیزیکدانان اروپایی ، آنها به اختراع لیزر در سالهای 1937 و 1938 خیلی نزدیک شده بودند.

درمان بیماری دیابت با لیزر کم توان

دیابت شیرین یک بیماری تحلیل برنده است که چندین عارضه جدی را سبب میشود و تاکنون برای آن درمان شناخته شده ای معرفی نشده است . فقط در امریکا در حدود شانزده میلیون نفر از دیابت شیرین رنج میبرند. از این تعداد یک میلیون نفر دیابت نوع یک و هفت میلیون نفر دیابت نوع دو و هشت میلیون نفر نیز دارای دیابت نوع دو بدون اطلاع و تشخیص هستند . این بیماری و عوارض آن همه ساله پانزده درصد از بودجه مراقبت های بهداشتی آمریکا را بخود اختصاص میدهد دانشمندان پیش بینی نموده اند که شش سال دیگر (سال2010) 220 میلیون نفر از دیابت رنج میبرند . ترک نمودن کنترل دیابت باعث پدید آمدن عوارض خطرناکی مثل کوری ، بیماری کلیوی ، آسیب عصبی ، بیماری قلبی ، سکته مغزی و غیره میشود . در این گیر و دار سازمان هوا فضایی آمریکا (ناسا) نیز به جمع مبارزین با این بیماری اضافه شده است. هدف انها رشد دادن یک کریستال انسولین در ایستگاه شاتل فضایی است که این کیفیت در روی زمین قابل دستیابی نیست.
بهر حال تولید انسولین فضایی بنظر نمیرسد انسان را از دست بیماری دیابت برهاند چون علت بروز انواع دیابت چیز های دیگری نیز میباشد .در عوض ما مجبوریم روشی بیابیم که بر ارگانیزم انسانی اثر نماید بطوری که در عملکرد سلولی ، بافتی ، عضوی و سیستمی آنچنان تغییری ایجاد نماید که قند خون به محدوده طبیعی برگشته و عوارض دیابت نیز ناپدید گردد. این آرزو فعلا با روشهای دارویی امروزی مثل تزریق داروی پایین آورنده قند خون و یا خوردن قرص ممکن نیست . ولی با روش Bioresonance Information Quantum باعث یاد آوری اطلاعات لازم برای عملکرد طبیعی بدن که بخاطر پیشرفت بیماری از دست رفته است میشود، و نیز انرژی لازم برای ارگانیزم فاقد انرژی را جهت برگشت عملکرد فیزیولوژیک آن به مقادیر طبیعی و ریشه کنی بیماری تامین مینماید.


فهرست مطالب


پیش گفتار------------------------------------------------------ 1

فصل اول : لیزر چیست ؟

ریشه لغوی ----------------------------------------------------- 3

تاریخچه لیزر --------------------------------------------------- 3

سیر تحولی و رشد ------------------------------------------------ 4

گزیده ای از سخنان علی جوان --------------------------------------- 5

فصل دوم : لیزر از دید فیزیک

مشخصات اصلی لیزر---------------------------------------------- 8

برهم کنش نور با ماده --------------------------------------------- 9

تولید نور ----------------------------------------------------- 10

قانون توان و انرژی ---------------------------------------------- 12

نحوه ایجاد پرتو لیزر --------------------------------------------- 14

تفاوت پرتور لیزر با نور معمولی ------------------------------------- 16

نمونه هایی از لیزرهای متداول -------------------------------------- 16

هولوگرام ----------------------------------------------------- 17

طرز کار یک لیزر یاقوتی ------------------------------------------ 18

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون ---------------------------------- 20

ارتقاء کیفیت با بکارگیری اصول هم کانونی ----------------------------- 23

رهنمودها ----------------------------------------------------- 25

کاربردهای لیزر ------------------------------------------------- 29

فصل سوم : لیزر و شیمی

دید کلی ----------------------------------------------------- 37

لیزر و ایجاد شاخه های جدید در شیمی-------------------------------- 37

تکنیکهای جهش دما ---------------------------------------------- 37

طیف سنجی --------------------------------------------------- 38

طیف سنجی مولکولی -------------------------------------------- 38

سایر کاربردهای لیزر در شیمی -------------------------------------- 39

لیزر و آینده علم شیمی ------------------------------------------- 39

پهنای باریکه --------------------------------------------------- 40

تکفامی ------------------------------------------------------ 42

کاربردهای مهم پهنای کم باریکه ------------------------------------- 43

کاربرد تکفامی نور لیزری ------------------------------------------ 44

مکانیزم لیزر یاقوت ---------------------------------------------- 45

ساختار بلوری یاقوت --------------------------------------------- 46

لیزرهای شبیه یاقوت --------------------------------------------- 47

فصل چهارم : لیزرها در علم پزشکی

لیزر چیست ؟ -------------------------------------------------- 49

لیزر پزشکی چیست ؟--------------------------------------------- 50

چه بیماریهایی با لیزر کم توان درمان می شوند ؟ -------------------------- 51

در چه مواردی نباید از لیزر درمانی استفاده شود ؟ ------------------------- 53

مطالعه بر روی حیوان ، تأثیر لیزر درمانی بر آسیب شدید اعصاب محیطی --------- 55

مواردی که عموماً برای لیزر درمانی مناسب نیستند ------------------------- 59

مواردی که در بعضی مواقع برای لیزر درمانی مناسب نیستند ------------------- 61

مواردی که به اشتباه برای لیزر درمانی مناسب تشخیص داده نشده اند ------------ 64

لیزر درمانی کم توان --------------------------------------------- 66

کاربرد لیزر در لیزر درمانی ----------------------------------------- 68

پروتکل درمانی در خار پاشنه --------------------------------------- 69

درمان بیماری دیابت با لیزر کم توان ---------------------------------- 70

لیزر و پوست -------------------------------------------------- 73

فصل پنجم : اخبار دنیای لیزر

بازنمایی مسجد اباصوفیه توسط لیزر ---------------------------------- 76

جایگزینی PLDD بجای عمل جراحی فتق دیسک بین مهره ای ---------------- 77

درمان بیماری دیابت با لیزر کم توان ---------------------------------- 78

کارایی بالینی با لیزر کم توان در استئوارتریت گردنی ----------------------- 80

تاثیر لیزرگالیم آرسناید در درمان کمردرد مزمن --------------------------- 81

اثر لیزر کم توان در فتق دیسک کمری HLD----------------------------- 82

نتیجه گیری ---------------------------------------------------- 83

منابع -------------------------------------------------------- 85

خرید فایل

لیزر و لیزر درمانی (کاربرد های آن در پزشکی)

لیزر و لیزر درمانی (کاربرد های آن در پزشکی)

تاریخچه و معرفی :

لیزر مخفف عبارت: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationمی‌‌باشد. و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است. اولین لیزر جهان توسط « تئودور مایمن » اختراع گردید که در آن از یاقوت استفاده شده بود. در سال ۱۹۶۲ پروفسور علی جوان, اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود و بعدها نوع سوم و چهارم لیزرها که لیزرهای مایع و نیمه رسانا بودند اختراع شدند. در سال ۱۹۶۷ فرانسویان توسط اشعه ی لیزرِ ایستگاههایِ زمینیشان, دو ماهواره ی خود را در فضا تعقیب کردند, بدین ترتیب لیزر بسیار کار بردی به نظر آمد. نوری که توسط لیزر در یک سو گسیل می‌‌گردد بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد به طوری که در الماس فرو می‌‌رود.

امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده ی فلزات و چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است.

لیزر آخرین و پیشرفته ترین منبع نوری ماست . به عبارت بهتر لیزر تشعشع تولید شده توسط تقویت کننده های نوری میباشد که در طیف های مختلف از مادون قرمز تا فوق بنفش آن در پزشکی کاربرد دارد. نور لیزر مادون قرمز و فوق بنفش را با چشم نمیتوان دید. لیزر منبع نوری است که نور بینهایت خالص تولید میکند . درنور خالص بجای طیفی از طول موجها ، فقط یک طول موج داریم . اگر منشوری را جلوی یک منبع نور معمولی نگه داریم شما میتوانید طیفی از رنگها (قرمز-نارنجی-زرد-سبز-آبی-نیلی-بنفش) را که از طرف دیگر منشور خارج میشود مشاهده نمایید

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

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

خرید فایل

لیزر

لیزر.... از اعجاز آمیزترین موهبتهای طبیعت است که برای مصارف گوناگون سودمند است. و یکی از پدیده های شگرف قرن بیستم کشف و توسعه لیزر (laser) است. قرن بیستم را شاید بتوان به جای قرن اتم و یا قرن ماشین, «قرن لیزر» هم نامید. این اختراع شگرف و پردامنه فیزیکی روز به روز توسعه بیشتری می یابد و کاربردهای آن در زمینه های مختلف بسیار متعدد است. در حوزه پزشکی نیز در حال حاضر لیزرها در درمان انواع مختلفی از بیماریها شرکت داده می شوند. اگرچه لیزرهای بالینی جدید و کاربردهای آنها احتمالاً در حال گذران دوران نوباوگی پزشکی لیزری هستند ولی در آینده نه چندان دور لیزرهای دیگری پدید خواهند آمد که جایگاه خود را در بیمارستانها و مراکز پزشکی خواهند یافت بنابراین تحقیق علمی آینده به اندازه کاربردهای بالینی حاصل از آن, زیربنایی خواهند بود.

به علت تنوع سیستم های لیزر موجود و تعداد پارامترهای فیزیکی آنها و همینطور علاقه چندین گروه تحقیقاتی در واقع انواع مختلف لیزر بصورت ابزار بی رقیبی در پزشکی مدرن درآمده اند و اگرچه کاربردهای بالینی در ابتدا محدود به چشم پزشکی بوده اند، ولی امروزه قابل ملاحظه ترین و جاافتاده ترین جراحی لیزری در خصوص انعقاد خونریزی عروق با استفاده از لیزر یون آرگون Ar⁺ است. لذا تقریباً تمام شاخه های جراحی پزشکی معطوف به این قضیه شده اند. البته نباید این گفته را به عنوان انتقاد برشمرد ولی اشکالات زیادی در برخی از موارد ایجاد شده است،‌ بخصوص در زمینه تحریک زیستی biostimulation. لذا به نظر این بنده حقیر لازمست برای کسب پیروزیهای جدید، محققان عزم خود را در سایر زمینه ها پژوهش پزشکی لیزر و تکنیک های فنی و حرفه ای مربوط به آنها نیز مجدانه جذب کنند و در پی وسعت دادن ابعادی به این امر مهم باشند. البته در کل، بسیاری از تکنیکهای لیزری واقعاً مفید، که از لحاظ بالینی محقق شده اند، به کمک انواع دانشمندان قرن حاضر توسعه یافته اند. این روشهای معالجه توسط محققان دیگر تأیید شده و در مجلات علمی معتبر به نحوه مناسب به نوشتار درآمده است. حتی اخیراً در رابطه با کاربردهای اولیه لیزر که اساساً بر نتایج درمانی متمرکز شده بودند, چندین روش جالب تشخیصی نیز اضافه شده است. برای نمونه می توان تشخیص تومورها توسط رنگهای فلورسانس و یا تشخیص پوسیدگی دندان بوسیله تحلیل طیف سنجی بارقه پلاسمایی حاصل از لیزر را نام برد.

همانطور که میدانیم در اواخر دهه 1960 لیزر در زمینه های پزشکی بکار رفت. امروزه تعداد بسیاری از روش های کاربرد لیزر در سراسر جهان بکارگرفته می شود. بیشتر این روشها متعلق به خانواده جراحی با کمترین تهاجم (MIS)minimally invasive surgery می باشند. این اصطلاح جدید که در دهه حاضر پدید آمده است به تکنیک های جراحی ای اطلاق می شود که در آنها تماس با بدن و خونریزی صورت نمی گیرد. لذا این دو مشخصه بطور عمده باعث شده اند که لیزر به عنوان یک تیغ جراحی و وسیله درمان جهانی بکار گرفته شود. در واقع بسیاری از بیماران و همچنین جراحان بر این باورند که لیزر وسیله ای اعجاب انگیز است. البته این شیوه تفکر منجر به نگرشهای گمراه کننده و توقع های نابجا نیز شده است. در حقیقت قضاوت دقیق در مورد پیشرفتهای جدید همیشه لازم است. مثلاً وقتی که یک روش درمان توسعه لیزر معرفی می شود, تا هنگام تأیید شدن آن توسط مطالعات مستقل دیگر، نباید مورد قبول واقع شود. اثرات ناشی از لیزر همانطور که می دانیم بسیار متعدداند. بیشتر آنها را می توان بطور علمی توضیح داد. البته برخی اثرات که برای یک درمان ویژه مفید هستند, برای موارد دیگر ممکن است خطرناک باشند بعنوان مثال گرم کردن یک بافت سرطانی توسط پرتوی لیزر می تواند منجر به اثر مطلوب نکروز (تخریب) تومور شود. و بالعکس بکار بردن پرتوی لیزری برای قطع خونریزی شبکیه چشم با پارامترهای فوق، می تواند منجر به سوختن خود شبکیه و نابینایی غیرقابل برگشت شود. به هرحال با توجه به تسهیلاتی که پدیده لیزر در امر تشخیص و درمان در علم پزشکی فراهم نموده, آینده روشن تری را می توان برای نسل بشر پیش بینی کرد.

فهرست مطالب:

پیشگفتار............................................................ 1

مقدمه................................................................................... 3

تاریخچه لیزر....................................................... 5

تعریف لیزر.................................................. 6

فیزیک لیزر............................................................... 8

مبانی نظری لیزر....................................................... 49

انواع لیزر..............................84

معرفی لیزرهای توان پایین......................................... 92

اثرات لیزرهای کم قدرت................................... 161

مکانیسم برهمکنش بافت – لیزر......................................... 171

درمان فتودینامیک...................................................... 182

مقایسه لیزرهای توان بالا با لیزرهای توان پایین................................ 200

روش های کاربرد لیزر توان پایین................................................. 239

رویکرد بالینی لیزرهای توان پایین..................................... 242

کاربرد در فیزیوتراپی.................................. 244

کاربرد در دندانپزشکی.............................. 281

کاربرد در پزشکی (افتالموژی – اورولوژی – دستگاه گوارش – دستگاه تنفس)........... 293

کاربرد در پوست و اعصاب................................................... 296

عوارض احتمالی درمان با لیزرهای کم توان................................. 310

سایر روش های درمان بالینی.......................................................... 313

خطرات جانبی لیزرها و نکات ایمنی و حفاظتی...............315

نتیجه گیری................................................................................ 325

مراجع............................ 326

خرید فایل

ارتباط بین طیف خروجی و کاواک در لیزر نیمه هادی

ارتباط بین طیف خروجی و کاواک در لیزر نیمه هادی

در این پایان نامه، ساختارهای مختلف لیزر نیمه هادی و خروجی آنها مورد بررسی قرار گرفته است و عوامل موثر بر این خروجی ها همچون جریان آستانه و تلفات اپتیکی بیان شده است. در نهایت با استفاده از طیف های دیود لیزری طول کاواک لیزر محاسبه شده است.

ساختار دیود لیزری از 5 لایه رونشستی توسط دستگاه LPE تهیه شده است که ضخامت لایة میانی یا لایة فعال برابر 05/0 میکرون می باشد. چگالی ناخالصی توسط دستگاه SIMS مورد بررسی قرار گرفته است که نشان می دهد چگالی ناخالصی در عرض لایه رونشستی کاملاً یکنواخت است و ضخامت لایه ها از 8 میکرون تا 05/0 میکرون به وسیله دستگاه AFM اندازه گیری شده است. شدت جریان آستانه در حدود A/cm² 70 برای تراشه ای به طول و عرض 200*300 میکرون محاسبه شده است. مدهای ظاهر شده در شدت جریان بالاتر از آستانه، I_th ، کاملاً مشهود است که نشان می دهد دیود ساخته شده پرتو لیزری از خود تابش می کند. در نهایت با استفاده از رابطه طول کاواک برای طیف‌های به دست آمده محاسبه شده که مقدار 206 میکرون به دست آمده است که با مقدار تجربی 6% خطا وجود دارد.

فهرست مطالب:

چکیده

فصل اول

مقدمه ای بر لیزر (مبانی لیزر)

مقدمه...................................................................................................................... 2

هدف....................................................................................................................... 3

شباهت و تفوت لیزر نیمه هادی با سایر لیزرها............................................................ 4

1-1- خواص بار یکه لیزر......................................................................................... 5

1-2- انواع لیزر........................................................................................................ 7

1-3- وارونی انبوهی ............................................................................................... 9

1-3-1- برهمکنش امواج الکترومغناطیسی با اتم.......................................................... 12

1-3-2- فرایندهای تاثیرگذار بر غلظت اتمها در حالت های مختلف............................. 13

1-3-3- بررسی احتمال گذارها و معادلات تعادلی...................................................... 14

1-4- پهن شدگی طیفی و انواع آن............................................................................ 15

1-5- انواع کاواک نوری (فیدبک).............................................................................. 19

1-6- برهم نهی امواج الکترومغناطیسی....................................................................... 22

1-6-1- فاکتور کیفیت برای ابزارهای نوری Q ............................................................ 24

1-6-2- انواع تشدیدگرهای نوری و کاربرد آن........................................................... 25

فصل دوم

لیزر نیمه هادی و انواع ساختار آن

2-1- مواد نیمه هادی................................................................................................ 27

2-2- بازده گسیل خودبخودی................................................................................... 30

2-3- انواع بازترکیب................................................................................................ 31

2-4- گاف انرژی و انواع آن..................................................................................... 33

2-5- وارونی انبوهی و روش پمپاژ در لیزر نیمه هادی................................................ 35

2-6- اتصال p- n اولین تحقق لیزر نیمه هادی ............................................................ 37

2-7- انواع ساختارها................................................................................................ 39

2-7-1- روشهای گسیل نور در لیزر نیمه هادی........................................................... 40

2-7-2- لیزر با ساختار تخت.................................................................................... 40

2-7-3- مشکلات لیزر پیوندی همجنس..................................................................... 41

2-7-4- لیزرهای پیوندی غیرهمجنس........................................................................ 42

2-7-5- رابطه جریان و خروجی در لیزر تخت........................................................... 43

2-8- ساختار DFB.................................................................................................... 44

2-8-1- طیف خروجی از لیزر DFB........................................................................... 45

2-9- تاثیرات دما به طیف گسیلی ساختارها................................................................ 46

2-10- مختصری راجع به بحث نوری........................................................................ 48

2-11- لیزرهای نیمه هادی و دیودهای نور گسیل........................................................ 51

2-12- جریان آستانه – خروجی................................................................................ 55

2-13- روشهای بهبود و افزایش بازده کوانتومی داخلی................................................ 57

2-14- لزوم اتصالات اهمی...................................................................................... 58

فصل سوم

طیف خروجی لیزر نیمه هادی و عوامل مؤثر بر آن

3-1- تغییرات چگالی جریان آستانه و فشار هیدروستاتیکی ......................................... 61

3-2- واگرایی پرتو خروجی..................................................................................... 62

3-3- خروجی ساختارها........................................................................................... 63

3-4- محاسبه پهنای طیف در لیزرهای نیمه هادی در ساختارهای مختلف...................... 65

3-5- انواع پهنای طیف............................................................................................. 69

3-6- کوک پذیری لیزر نیمه هادی............................................................................. 73

3-7- روابط و معادلات مهم در تولید و بازترکیب حاملها............................................ 75

3-8- بهره در حالت پایا و جریان آستانه.................................................................... 79

3-9- اهمیت کاواک لیزر........................................................................................... 84

3-10- مدهای تولید شده در داخل کاواک.................................................................. 89

3-11- تفاوت اساسی مدهای طولی و عرضی............................................................. 92

فصل چهارم

بررسی و تحلیل طیف های خروجی (کارهای تجربی)

پیشنهادات و نتایج

4-1- انواع اتصال دیود و طیف خروجی.................................................................... 97

4-2- تحلیل مشخصه های لیزر نیمه هادی.................................................................. 98

1- مشخصه ولتاژ- جریان (V- I)................................................................................ 98

2- مشخصه جریان- مقاومت دینامیکی .................................................. 101

3- مشخصه جریان- توان (P- I)................................................................................. 102

4- مشخصه جریان- راندمان کوانتومی دیفرانسیلی ................................ 103

5- مشخصه توان طول موج ....................................................................... 103

نمودارهای تجربی....................................................................................... 104

4-3- نتایج.............................................................................................................. 112

پیشنهادات............................................................................................................... 115

منابع فارسی............................................................................................................. 116

منابع لاتین............................................................................................................... 117

خرید فایل

لیزر و کاربردهای آن

لیزر و کاربردهای آن

امروزه تقریباً همه لیزر و موارد کاربرد آن را می دانند . در تمام دنیا و به ویزه در کشور با استفاده از لیزر و مشتقات آن به طور شگفت انگیزی افزایش داشته است .

هم چنین لیزر در پژوهش های علمی و برای محدوده وسیعی از دستگاههای علمی موارد مصرف پیدا کرده است . برتری لیزر در این است که از منبعی برای نور و تابش های کنترل شده تک فام و پرتوان تولید می کند . تابش لیزر با پهنای نور طیف های باریک توان تمرکزیابی می شود . چندین برابر درخشانتر از خورشید است .

لیزر کشفی علمی می باشد که به عنوان یک تکنولوژی در زندگی مدرن جا افتاده است . لیزرها به مقدار زیاد در تولیدات صنعتی ، ارتباطات نقشه برداری و چاپ مورد استفاده قرار می گیرند .

فهرست مطالب:

پیش گفتار------------------------------------------------------ 1

فصل اول : لیزر چیست ؟

ریشه لغوی ----------------------------------------------------- 3

تاریخچه لیزر --------------------------------------------------- 3

سیر تحولی و رشد ------------------------------------------------ 4

گزیده ای از سخنان علی جوان ---------------------------------------- 5

فصل دوم : لیزر از دید فیزیک

مشخصات اصلی لیزر----------------------------------------------- 8

برهم کنش نور با ماده ---------------------------------------------- 9

تولید نور ----------------------------------------------------- 10

قانون توان و انرژی ----------------------------------------------- 12

نحوه ایجاد پرتو لیزر --------------------------------------------- 14

تفاوت پرتور لیزر با نور معمولی ------------------------------------- 16

نمونه هایی از لیزرهای متداول --------------------------------------- 16

هولوگرام ----------------------------------------------------- 17

طرز کار یک لیزر یاقوتی ------------------------------------------ 18

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون ---------------------------------- 20

ارتقاء کیفیت با بکارگیری اصول هم کانونی ------------------------------ 23

رهنمودها ----------------------------------------------------- 25

کاربردهای لیزر ------------------------------------------------- 29

فصل سوم : لیزر و شیمی

دید کلی ------------------------------------------------------ 37

لیزر و ایجاد شاخه های جدید در شیمی--------------------------------- 37

تکنیکهای جهش دما ---------------------------------------------- 37

طیف سنجی --------------------------------------------------- 38

طیف سنجی مولکولی --------------------------------------------- 38

سایر کاربردهای لیزر در شیمی -------------------------------------- 39

لیزر و آینده علم شیمی -------------------------------------------- 39

پهنای باریکه --------------------------------------------------- 40

تکفامی ------------------------------------------------------- 42

کاربردهای مهم پهنای کم باریکه ------------------------------------- 43

کاربرد تکفامی نور لیزری ------------------------------------------ 44

مکانیزم لیزر یاقوت ---------------------------------------------- 45

ساختار بلوری یاقوت --------------------------------------------- 46

لیزرهای شبیه یاقوت --------------------------------------------- 47

فصل چهارم : لیزرها در علم پزشکی

لیزر چیست ؟ -------------------------------------------------- 49

لیزر پزشکی چیست ؟--------------------------------------------- 50

چه بیماریهایی با لیزر کم توان درمان می شوند ؟ -------------------------- 51

در چه مواردی نباید از لیزر درمانی استفاده شود ؟ ------------------------- 53

مطالعه بر روی حیوان ، تأثیر لیزر درمانی بر آسیب شدید اعصاب محیطی ---------- 55

مواردی که عموماً برای لیزر درمانی مناسب نیستند ------------------------- 59

مواردی که در بعضی مواقع برای لیزر درمانی مناسب نیستند ------------------- 61

مواردی که به اشتباه برای لیزر درمانی مناسب تشخیص داده نشده اند ------------ 64

لیزر درمانی کم توان ---------------------------------------------- 66

کاربرد لیزر در لیزر درمانی ----------------------------------------- 68

پروتکل درمانی در خار پاشنه --------------------------------------- 69

درمان بیماری دیابت با لیزر کم توان ----------------------------------- 70

لیزر و پوست -------------------------------------------------- 73

فصل پنجم : اخبار دنیای لیزر

بازنمایی مسجد اباصوفیه توسط لیزر ----------------------------------- 76

جایگزینی PLDD بجای عمل جراحی فتق دیسک بین مهره ای ---------------- 77

درمان بیماری دیابت با لیزر کم توان ----------------------------------- 78

کارایی بالینی با لیزر کم توان در استئوارتریت گردنی ----------------------- 80

تاثیر لیزرگالیم آرسناید در درمان کمردرد مزمن --------------------------- 81

اثر لیزر کم توان در فتق دیسک کمری HLD----------------------------- 82

نتیجه گیری ---------------------------------------------------- 83

خرید فایل

کاربرد لیزر در صنعت سرامیک

کاربرد لیزر در صنعت سرامیک

چکیده
ساخت مواد و قطعات با کار کرد بالا (high performance) یکی از فاکتور های عمده پیشرفت صنایع مدرن بشمار می رود .بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که بدون مواد مهندسی و بدون استفاده از یافته های جدید علم و مهندسی مواد ,امکان حضور در حوزه های علمی و تخصصی و در میادین رقابت جهانی به سختی حاصل و یا امکان پذیر نخواهد بود . در این نوشتار ضمن اشاره به پتانسیل بالقوه بکارگیری اتصال و جوشکاری سرامیکها ,بهره مندی از خواص خوب سرامیکها ,از طریق اتصال با مواد دیگر در صنایع مطرح و روشهای مختلف به بحث گذاشته شده است.
پیشرفتهای آزمایشگاهی جوشکاری و اتصالات سرامیکها قبل از سال 1920شروع شده است.
پس از گذشت هفتاد سال , پیشرفتهائی برای اصلاح و بهبود خواص انجام شده است که این روندکار ونیزتکنیکها و تجهیزات تا بحال ادامه دارد.در دو دهه گذشت, پیشرفت چندان زیادیدر تکنولوژیاتصال سرامیکهاحاصل نشده است.با این حال,روشهای متعددی برای اتصال سرامیک به سرامیکو اتصال سرامیک-فلز بکار میرود که در این نوشتار به برخی از روشهای عمده اشارهشده است هدف از اتصال و جوشکاری سرامیکها بهر مندی از خواص خوب سرامیکها,از طریق اتصالبا مواد دیگر است.بطوریکه خواص منفی آنها کاهش یابد.مسُِِِله مهم در این راستا,تشکیل تنشهای موضعی در محل جوش و اتصال استکه برای مواد ترد مانند سرامیکها ممکن است خطر ناک باشد.در چند سال اخیر,تکنیکها و روشهای جدیدی برای اتصال در سرامیکها بکار گرفته شده است. تمرکز اصلی این مقاله لحیم کاری سخت و معمولی (Brazing and Soldering) می باشد که دو زیر مجمعه کلی آن یعنی روش بریزینگ با فلزات فعال و با فلزات غیر فعال بحث بررسی شده است.


تحولی و رشد

اختراع لیزر به سال 1958 با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر اشعه مادون قرمز و نوری بر می‌گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالسها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال 1960 دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر ، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشنتر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای کم ارتفاع ، چیزهای موجود در آزمایشهای مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد.دانشمندان نیز طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند پسیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکتهای مخابراتی برای ارسال صدا ، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای مختلف نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند.بعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال 1964 اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند. امروزه لیزر می‌تواند وارد بدن گردد، اعمال جراحی را انجام دهد، در صنایع و در کارهای ساختمانی ، در وسایل نظامی و غیره کاربردهای فراوان آنرا می‌توان مشاهده نمود.

خرید فایل

تحقیق لیزر و کاربردهای آن

لیزرها بر اساس اصل کلی که در بسامدهای میکروموج اختراع گردیده بود و به آن میزر (تقویت میکروموج توسط گسیل تابش القایی) گفته میشد، کار میکنند. وقتی طول موج نوسان به ناحیه بسامدهای اپتیکی میرسد، طبیعتاً به آن لیزر (تقویت نور توسط گسیل تابش القایی) گفته میشود.

اختراع اولین لیزر به سال 1960 توسط تئودور مایمن بازمیگردد و آن یک لیزر یاقوت است که با لامپ درخش فعال میشود. جالب است بدانیم که امروزه لیزرهای حالت جامد (نظیر یاقوت، نئودیمیوم یاگ) نیز کم و بیش به صورت همان تکنیک قدیمی خود کار میکنند. روش دمیدن محیط فعال از طریق اپتیکی است. البته حضور لیزرهای نیمرسانا و تابش انها در ناحیه جذب شدید بلورهای لیزر، تکنولوژی بسیار جدید امروزی را که دمش لیزرهای حالت جامد توسط لیزرهای نیمرساناست متحول ساخته است. این لیزرها که با باریکة لیزرهای نیمرسانا دمیده میشوند، بسیار کوچک و قابل حمل و کم مصرف و با بازدهی بالایی هستند. حتی در این خصوص پا فراتر گذاشته شده است و لیزرهای پرقدرت که در حجم کوچک ساخته میشوند قادر به تولید باریکههای پرتوان برای مصارف صنعتی میباشند.

خرید فایل

دانلود پایان نامه اصول کار با لیزر 147 ص

دانلود پایان نامه اصول کار با لیزر 147  فهرست مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. فصل اول   اصول کار لیزر………………………………………………………………………………………. گسیل خودبه خود،گسیل القایی و جذب………………………&hel ...

پایان نامه اصول کار با لیزر

دانلود پایان نامه اصول کار با لیزر 147 صفحه  فرمت ورد فهرست مقدمه……………………………………………………………………………. فصل اول   اصول کار لیزر………………………………………………………………………………………. گسیل خودبه خود،گسیل القایی و جذب……………………………………………………& ...