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

هوش جمعی و کاربردهای آن

هوش جمعی و کاربردهای آن

توجه :

شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.

چکیده

موضوع اصلی این پروژه، معرفی و بررسی روش­هایی که با نام هوش جمعی از آن­ها یاد می­شوند. در روش­هایی که در گروه هوش جمعی جای می­گیرند، ارتباط مستقیم یا غیر مستقیم بین جواب­های مختلف الگوریتم وجود دارند. در واقع، در این روش­ها، جواب­ها که موجوداتی کم­هوش و ساده هستند، برای پیدا شدن و یا تبدیل شدن به جواب بهینه، همکاری می­کنند. این روش­ها از رفتار­های جمعی حیوانات و موجودات زنده در طبیعت الهام گرفته شده­اند. الگوریتم مورچه­ها یکی از بارزترین نمونه­ها برای هوش جمعی است که از رفتار جمعی مورچه­ها الهام گرفته شده است. یکی دیگر از مهمترین الگوریتم­هایی که در گروه هوش جمعی جای می­گیرد، الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات است. در الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات، اعضای جامعه، که ماهی­ها یا پرندگان می­باشند، به صورت مستقیم با هم ارتباط دارند. و همچنین در این پروژه به الگوریتم ژنتیک و دیگر کاربرد­های هوش جمعی میپردازیم.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1- فصل اول: هوش مصنوعی و ارتباط آن با هوش جمعی.......................................................................................................

1- 1 مقدمه......................................................................................................................................................................

1- 2 تاریخچه هوش مصنوعی...............................................................................................................................................

1- 3 هوش چیست؟............................................................................................................................................................

1- 4 فلسفه هوش مصنوعی..................................................................................................................................................

1-5 مدیریت پیچیدگی.........................................................................................................................................................

1-6 عامل­های هوشمند........................................................................................................................................................

1- 7 سیستم­های خبره........................................................................................................................................................

1- 8 رابطه هوش جمعی با هوش مصنوعی............................................................................................................................

2- فصل دوم: تعریف هوش جمعی.......................................................................................................................................

2- 1 مقدمه......................................................................................................................................................................

2- 2 تعریف هوش جمعی...........................................................................................................................................

2- 3 خصوصیات هوش جمعی...................................................................................................................................

2- 4 اصول هوش جمعی.............................................................................................................................................

2- 5 طبقه بندی هوش جمعی................................................................................................................................................

2- 5 -1 طبیعی در مقابل مصنوعی.......................................................................................................................................

2- 5 – 2 علمی در مقابل مهندسی........................................................................................................................................

2- 6 تعامل دو دسته طبیعی/ مصنوعی و علمی/ مهندسی.....................................................................................................

3- فصل سوم:‌ کاربردهای هوش جمعی..................................................................................................................................

3- 1 مقدمه......................................................................................................................................................................

3- 2 تعریف بهینه سازی.......................................................................................................................................................

3- 3 الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچه­ها.............................................................................................................................

3- 3- 1 تعریف...................................................................................................................................................................

3- 3- 2 الگوریتم................................................................................................................................................................

3- 3- 3 خواص عمومی کلونی مورجه­ها...........................................................................................................................

3- 3- 4 الگوریتم مورچه برای مسئله فروشنده دوره­گرد...................................................................................................

3- 3- 5 کاربردهای الگوریتم مورچه.............................................................................................................................

3- 3- 5- 1 مسیریابی خودرو.........................................................................................................................................

3- 3- 5- 2 الگوریتم S_ANTNET.................................................................................................................................

3- 3- 5- 3 هزارتوی چند مسیره.........................................................................................................................................

3- 3- 5- 4 مسیریابی در شبکه­های مخابراتی.......................................................................................................................

3- 4 الگوریتم بهینه سازی زنبور..........................................................................................................................................

3- 4- 1 تعریف...................................................................................................................................................................

3- 4- 2 جستجوی غذا در طبیعت........................................................................................................................................

3- 4- 3 الگوریتم زنبور........................................................................................................................................................

3- 4- 4 بهینه سازی کلونی زنبورها........................................................................................................................................

3- 4- 5 سیستم فازی زنبورها................................................................................................................................................

3- 4- 6 کاربردهای الگوریتم بهینه سازی زنبورها................................................................................................................

3- 4- 6- 1 مسئلهRide_matching...............................................................................................................................

3- 4- 6- 2 حل مسئله RS بوسیله سیستم فازی زنبورها....................................................................................................

3- 4- 6- 3 کاربردهای الگوریتم زنبور در مهندسی............................................................................................................

3- 5 الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات...............................................................................................................................

3- 5- 1 تعریف...................................................................................................................................................................

3- 5- 2 الگوریتم...............................................................................................................................................................

3- 5- 3 کاربردهای الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات...........................................................................................................

3- 6 الگوریتم ‍ژنتیک...........................................................................................................................................................

3- 6- 1 تعریف...................................................................................................................................................................

3- 6- 2 عملگرهای یک الگوریتم ژنتیک.............................................................................................................................

3- 6- 3 عملکرد کلی الگوریتم ژنتیک..................................................................................................................................

3- 6- 4 مقایسه الگوریتم ژنتیک و دیگر شیوه­های مرسوم بهینه سازی....................................................................................

3- 6- 5 الگوریتم ژنتیک و سیستم­های مهندسی.....................................................................................................................

3- 6- 6 کاربردهای الگوریتم ژنتیک...................................................................................................................................

3- 7 شبکه­های عصبی.........................................................................................................................................................

3- 7- 1 تعریف...................................................................................................................................................................

3- 7- 2 تازیخچه شبکه­های عصبی........................................................................................................................................

3- 7- 3 چرا از شبکه­های عصبی استفاده می­کنیم؟...................................................................................................

3- 7- 4 شبکه­های عصبی در مقابل کامپیوترهای معمولی........................................................................................

3- 7- 5 چگونه مغز انسان می­آموزد؟.....................................................................................................................

3- 7- 6 از سلول­های عصبی انسانی تا سلول­های عصبی مصنوعی..........................................................................

3- 7- 7 کاربردهای شبکه­های عصبی......................................................................................................................

3- 8 کاربردهای دیگر هوش جمعی.........................................................................................................................

3- 8- 1 تعریف.......................................................................................................................................................

3- 8- 2 اقتصاد.......................................................................................................................................................

3- 8- 3 شبکه­های ادهاک.........................................................................................................................................

3- 8- 4 سیستم­های خودسازمانده............................................................................................................................

4- فصل چهارم: نتیجه گیری.....................................................................................................................................

خرید فایل

کاربردهای الگوریتم ژنتیک

کاربردهای الگوریتم ژنتیک

توجه :

شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.

چکیده :

الگوریتم های ژنتیک یکی از الگوریتم های جستجوی تصادفی است که ایده آن برگرفته از طبیعت می باشد . نسل های موجودات قوی تر بیشتر زندگی می کنند و نسل های بعدی نیز قوی تر می شوند به عبارت دیگر طبیعت افراد قوی تر را برای زندگی بر می گزیند. در طبیعت از ترکیب کروموزوم های بهتر ، نسل های بهتری پدید می آیند . در این بین گاهی اوقات جهش هایی نیز در کروموزوم ها روی می دهد که ممکن است باعث بهتر شدن نسل بعدی شوند. الگوریتم ژنتیک نیز با استفاده از این ایده اقدام به حل مسائل می کند . الگوریتم های ژنتیک در حل مسائل بهینه سازی کاربرد فراوانی دارند.

مسئله ی کاهش آلاینده های Cox ، NOx و Sox در کوره های صنعتی ، یکی از مسائل بهینه سازی می باشد، که هدف آن بهینه کردن عملکرد کوره های احتراقی بر حسب پارامترهای درصد هوای اضافی (E) و دمای هوای خروجی از پیش گرمکن (T) ، به منظور کاهش میزان آلاینده های تولید شده در اثر انجام عملیات احتراق است.

در این پایان نامه ابتدا مروری بر مفاهیم مقدماتی الگوریتم های ژنتیک کرده سپس مشخصات کلی مسئله عنوان می شود، در انتها مسئله ی مورد نظر توسط الگوریتم ژنتیک اجرا و نتایج آن با روش تابع پنالتی مقایسه می شود.

فهرست مطالب

----------------------------------------------------------------------

فصل اول - مقدمه .....................................................

1-1- مقدمه

فصل دوم - مقدمه ای بر الگوریتم ژنتیک...............................................

2-1- مقدمه

2-2- پیشینه

2-3- اصطلاحات زیستی

2-4- تشریح کلی الگوریتم ژنتیک

2-5- حل مسأله با استفاده از الگوریتم ژنتیک

2-6- اجزای الگوریتم ژنتیک

2-6-1- جمعیت

2-6-2- کدگذاری

2-6-2-1- کدگذاری دودویی

2-6-2-2- کدگذاری مقادیر

2-6-2-3- کدگذاری درختی

2-6-3- عملگرهای الگوریتم ژنتیک

2-6-3-1- fitness (برازش)

2-6-3-2- selection (انتخاب)

2-6-3-3- crossover (ترکیب)

2-6-3-4- mutation (جهش)

2-7- مفاهیم تکمیلی

2-7-1- برتری ها و ضعف های الگوریتم ژنتیک

2-7-2- نکات مهم در الگوریتم های ژنتیک

2-7-3- نتیجه گیری

فصل سوم - کاهش اثرات زیست محیطی آلاینده های Cox، NOx و SOx در کوره ها...........

3-1- مقدمه

3-2- احتراق

3-2-1- روش محاسبه ترکیبات تعادلی با استفاده از ثابت تعادل

3-2-2- روش محاسبه دمای آدیاباتیک شعله

3-2-3- انتخاب سیستم شیمیایی

3-2-4- تأثیر دمای هوا و میزان هوای اضافی بر تولید محصولات

3-3- بهینه سازی

3-3-1- روش های حل مسائل بهینه سازی

3-3-2- روش تابع پنالتی

3-3-3- الگوریتم حل تابع پنالتی

3-4- برنامه ی کامپیوتری و مراحل آن

3-5- تشکیل تابع هدف

3-6- تشکیل مدل مسئله بهینه سازی

3-7- روش حل

فصل چهارم - توضیحاتی در رابطه با gatool نرم افزار مطلب................

4-1- gatool

4-2- تنظیم گزینه ها برای الگوریتم ژنتیک

4-3- Plot Options

4-4- Population Options

4-5- Fitness Scaling Options

4-6- Selection Options

4-7- Reproduction Options

4-8- Mutation Options

4-9- Crossover Options

4-10- Migration Options

4-11- Output Function Options

4-12- Stopping Criteria Options

4-13- Hybrid Function Options

4-14- Vectorize Options

فصل پنجم – نتایج..................................

5-1- نتایج حاصل از تابع پنالتی و الگوریتم ژنتیک

5-2- نتیجه گیری

فهرست مراجع......................

فهرست شکل

2-1- مراحل الگوریتم ژنتیک

2-2- مثالی از کروموزوم ها به روش کدگذاری دودویی

2-3- مثالی از کروموزوم ها با استفاده از روش کدگذاری مقادیر

2-4- انتخاب چرخ رولت

2-5- ترکیب تک نقطه ای

2-6- ترکیب دو نقطه ای

2-7- ترکیب یکنواخت

2-8- وارونه سازی بیت

2-9- تغییر ترتیب قرارگیری

2-10- تغییر مقدار

3-1- نمای برنامه ی کامپیوتری

3-2- عملیات برازش برای تولید NO در مقایسه با نتایج اصلی در احتراق گازوئیل

4-1- نمای gatool نرم افزار مطلب

5-1- نمای gatool ، Cox برای گاز طبیعی

5-2- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی Cox برای گاز طبیعی

5-3- نمای gatool ، NOx برای گاز طبیعی

5-4- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی NOx برای گاز طبیعی

5-5- نمای gatool ، Cox + NOx برای گاز طبیعی

5-6- نمودارهای Best fitness و Best individual مجموع آلاینده های Cox و NOxبرای گاز طبیعی

5-7- نمای gatool ، Cox برای گازوئیل

5-8- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی Cox برای گازوئیل

5-9- نمای gatool ، NOx برای گازوئیل

5-10- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی NOx برای گازوئیل

5-11- نمای gatool ، Sox برای گازوئیل

5-12- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی Sox برای گازوئیل

5-13- نمای gatool ، Cox + NOx برای گازوئیل

5-14- نمودارهای Best fitness و Best individual مجموع آلاینده های Cox و NOx برای گازوئیل

5-15- نمای gatool ، Cox+NOx+Sox برای گازوئیل

5-16- نمودارهای Best fitness و Best individual مجموع آلاینده های Cox و NOx وSOx برای گازوئیل

5-17- نمای gatool ، Cox برای نفت کوره

5-18- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی Cox برای نفت کوره

5-19- نمای gatool ، NOx برای نفت کوره

5-20- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی NOx برای نفت کوره

5-21- نمای gatool ، Sox برای نفت کوره

5-22- نمودارهای Best fitness و Best individual آلاینده ی SOx برای نفت کوره

5-23- نمای gatool ، Cox + NOx برای نفت کوره

5-24- نمودارهای Best fitness و Best individual مجموع آلاینده های Cox و NOx برای نفت کوره

5-25- نمای gatool ، COx+NOx+SOx برای نفت کوره

5-26- نمودارهای Best fitness و Best individual مجموع آلاینده های COx و NOx و SOx برای نفت کوره

فهرست جدول

3-1- تغییر نرخ تولید (mole/hr) NO در اثر تغییر دمای هوا و درصد هوای اضافی........

3-2- تشکیل تابع هدف برای گاز طبیعی....................

3-3- تشکیل تابع هدف برای گازوئیل...............................................

3-4- تشکیل تابع هدف برای نفت کوره..........................

5-1- مقایسه نتایج تابع پنالتی و الگوریتم ژنتیک................................

خرید فایل

هوش ازدحامی و کاربردهای آن

هوش ازدحامی و کاربردهای آن

توجه :

شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.

چکیده

در این صفحات برآن شده ایم که در مورد سیستم های ناشناخته صحبت کنیم که دارای فعالیت هایی مخصوص به خود و رفتارهایی غیر قابل پیش بینی هستند.

در سالیان اخیر شاهد حرکتی مستمر، از تحقیقات صرفاً تئوری به تحقیقات کاربردی به خصوص در زمینه پردازش اطلاعات، برای مسائلی که برای آنها راه حلی موجود نیست یا به راحتی قابل حل نیستند بوده ایم.

در دهه های گذشته، کوششهای گوناگونی انجام شد تا با استفاده از رفتارهای اجتماعی حشرات الگوریتمهایی توسعه پیدا کند که الهام گرفته از رفتارهای خودسازمانده در حشرات است.

علوم کامپیوتر به دنبال پیدا کردن روشهایی است که براساس الگوهای رفتاری حشرات مدلی را طراحی کند برای مسائل پیچیده که براحتی قابل حل نیستند.

رفتارهای اجتماعی که در حشراتی نظیر، مورچه ها، موریانه ها، زنبورعسل، و ماهی ها ظهور پیدا می کند دانشمندان را برآن داشته که در رفتار و زندگی این حشرات به تحقیق بپردازند و این باعث ایجاد مفهوم جدیدی به نام هوش ازدحامی می شود.

حال اینکه این موجودات چگونه فعالیت می کنند و چگونه در یادگیری هوش ازدحامی موثر هستند؟

تأملی که در مورد زندگی مورچه ها انجام شده است و رفتار جستجوگرایانه آنها برای پیدا کردن غذا می تواند جواب مختصری باشد برای اینگونه سوالات، که در فصل دوم و سوم به آن خواهیم پرداخت.

هوش ازدحامی اگرچه یک شاخه جدید در علوم به حساب می آید ولی در مسائل گوناگونی کاربرد دارد مسئله فروشنده دوره گرد، رباتیک ازدحامی و کاربرد های دیگر که در فصل چهارم و پنجم به آنها خواهیم پرداخت و دز فصل ششم سعی می کنیم مسئله فروشنده دوره گرد را با استفاده از هوشی که در ازدحام مورچه ها برای پیدا کردن کوتاه ترین مسیر تا منبع غذایی وجود دارد، حل کنیم.

فهرست مطالب
فهرست		شماره
چکیده		1
فصل اول « هوش وانواع آن»		7
1-1 هوش چیست؟		8
1-2 انواع هوش		9
1-2-1 هوش مصنوعی		10
1-2-2 هوش هیجانی		12
1-2-3 هوش محاسباتی		13
1-2-4 هوش ازدحامی		13
1-3 نتیجه گیری		15
فصل دوم « هوش ازدحامی و کابردهای آن»		16
2-1 هوش ازدحامی چیست؟		17
2-2 اصول مهم هوش ازدحامی		18
2-2-1 خودسازماندهی		18
2-2-2 ارتباط غیر مستقیم		19
2-3 تکنیک های هوش ازدحامی		20
2-4 جذابیت هوش ازدحامی در فناوری اطلاعات		21
2-5 مراحل طراحی یک سامانه		21
2-6 کاربردهای هوش ازدحامی		22
2-7 نتیجه گیری		24
فصل سوم « مورچه ها، موریانه ها، الگوریتم مورچه»		25
3-1 مورچه ها		26
3-2 زندگی مورچه ها		28
3-3 موریانه ها		31
3-4 الگوریتم مورچه		32
3-5 کاربردهایی از الگوریتم مورچه		33
3-6 نتیجه گیری		34
فهرست مطالب
عنوان		شماره
فصل چهارم « مسئله فروشنده دوره گرد»		35
4-1 مسئله فروشنده دوره گرد		36
4-2 لگوریتم فروشنده دوره گرد با استفاده از الگوریتم مورچه		37
4-3 کاربردهایی از مسئله فروشنده دوره گرد	38
4-4 نتیجه گیری	40
فصل پنجم « رباتیک ازدحامی و کاربردهای آن»	41
5-1 رباتیک ازدحامی	42
5-2 کاربردهای رباتیک ازدحامی	43
5-3 نتیجه گیری	45
فصل ششم « پیاده سازی مسئله فروشنده دوره گرد با استفاده از الگوریتم مورچه»	46
6-1 فرآیند یادگیری	47
6-2 انواع یادگیری	47
6-3 یادگیری با ناظر	47
6-4 یادگیری بدون ناظر	47
6-5 یادگیری با تشدید	48
6-6 متغیرهای برنامه	48
6-7 توضیح برنامه	49
6-8 خروجی برنامه	57
6-9 نتیجه گیری	58
نتیجه گیری	59
فهرست منابع	61

خرید فایل

بررسی ساختار و کاربردهای استاندارد IEEE802.16 (Wimax)

بررسی ساختار و کاربردهای استاندارد IEEE802.16 (Wimax)

توجه :

شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.

چکیده:

برای انتقال اطلاعات، احتیاج به رسانه انتقال و سیستم انتقال می باشد. رسانه های انتقال اجزاء فیزیکی می باشند که انتقال اطلاعات در آنها صورت می گیرند و عبارتند از زوج سیم بهم تابیده، کابل کواکس، فیبر نوری و مخابرات بی سیم.

وجود موانع طبیعی از قبیل کوه، باتلاق ، هزینه های بالای کابل شی در بعضی مناطق، سختی کابل کشی و گاه ناممکن بودن کابل کشی در مناطق دور افتاده، زمانبری برپائی شبکه کابلی، نیاز به پهنای باند بالا و دسترسی آسان و هزینه های پائین نصب و بهره وری در شبکه بی سیم، امروزه کاربران را به سوی استفاده از این شبکه ها سوق داده است.

همچنین یکی از پدیده های عصر ما معتادان اینترنتی می باشد. کسانی که می خواهند بیست و چهار ساعته از اینترنت استفاده کنند. برای این قبیل افراد که دائماً در حال جابجا شدن هستند دیگر زوج سیم به هم تابیده، کابل کواکس و فیبر نوری کاربرد ندارد هر گاه کاربر یا شرکت یا برنامه کاربردی خواهان آن باشد که داده و اطلاعات مورد نیاز خود به صورت متحرک در هر لحظه در اختیار داشته باشند شبکه های بی سیم جواب مناسبی برای آنها است. نیاز روز افزون به پویایی کارها، استفاده از تجهیزاتی مانند تلفن همراه، پیجرها و ... به واسطه وجود شبکه های بی سیم امکان پذیر شده است. امروزه یافتن و خریدن یک کامپیوتر کیفی که مجهز به تراشه Wi-Fi نباشد، کاری دشوار است، دکمه ای که به کاربران کامپیوترهای همراه اجازه دستیابی به اینترنت، فارغ از مکانی که کاربر در آن حضور دارد می دهد. بدین ترتیب از مناطق دور افتاده، کوه، جنگل، اتاق غذا خواری، اتاق نشیمن، محوطه دانشگاه و یا کافی شاپ می توان به اینترنت وصل شد.

محیط های بی سیم دارای خصوصیات و ویژگی های منحصر به فردی می باشند که در مقایسه با شبکه های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبکه ها می بخشد. عموم مردم به Wi-Fi به عنوان یک ایستگاه مرکزی کاری که می تواند ارتباط را بین چندین کاربر به طور یکسان به اشتراک بگذارد علاقمندند. البته با این محدودیت که فاصله کاربران محیط داخلی (indoor) کمتر از 100 متر و برای محیط خارجی (outdoor) کمتر از 400 متر باشد.

در حالی که تکنولوژی (Wi-Fi(802.11aband g) شبکه های محلی را تحت پوشش قرار می دهد، WiMax شبکه های بزرگتر و مناطق روستایی را تحت پوشش قرار می دهد. wiMax (worldwide Interroperability for Microware Access) می تواند اتصال شبکه شهری را با سرعت حداکثر (Mbps)75 فراهم کنند این استاندارد با نام IEEE 802.16 نیز شناخته می شود که از سال 1990 کاربرد آن شروع شده است.

این استاندارد عملاً توانایی Wi-Fi را زیر سوال برده است. WiMax باعث ایجاد ارتباطات بی سیم اینترنتی با پهنای باند بالا با سرعتی نزدیک به wi-Fi که محدودیت های آن را هم ندارد یعنی تا فواصل بالای حدود 50 کیلومتر را هم پشتیبانی می کند.

در این مقاله پس از بیان کلیاتی در رابطه با شبکه های بی سیم و کابلی، مقایسه Wi-Fi,WiMax ، به معایب و محاسن شبکه های بی سیم پرداخته شده. بررسی استانداردهای بی سیم و اجزای تشکیل دهنده از دیگر مباحث مورد بحث می باشد.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده................................................................................................................................................................... 1

مقدمه.................................................................................................................................................................... 4

فصل اول:WiMax استاندارد جدید شبکه های بی سیم

WiMax استاندارد جدید شبکه های بی سیم.................................................................................. 5

WiMAX........................................................................................................................................................... 10

WiMAX چیست.......................................................................................................................................... 11

مزایا و برتری های وایمکس: ویژگی ها و خصوصیات فنی............................................................ 12

کاربردهای عملی وایمکس........................................................................................................................... 14

مختصری درباره WIMAX....................................................................................................................... 16

سرعت بالای سرویس باند پهن.................................................................................................................. 17

WIMAX چطور کار می کند.................................................................................................................. 19

مشخصات IEE 802.16............................................................................................................................. 20

سناریوی یک ارتباط WIMAX.............................................................................................................. 21

درباره Wimax ، راهی نو، جهانی متفاوت........................................................................................... 23

مشخصه‌های فنیWiMax.......................................................................................................................... 27

مایه‌های Wimax Forum........................................................................................................................ 31

حداکثر بردWimax....................................................................................................................................... 36

باند فرکانسی....................................................................................................................................................... 38

WiMAX سیار و باند فرکانسی 700مگاهرتز................................................................................... 41

طرفداران و حامیان پرنفوذ WiMAX سیار....................................................................................... 44

فصل دوم: تشریحی بر شبکه های بی سیم و کابلی

1- تشریحی بر شبکه های بی سیم و کابلی........................................................................................ 48

2- شبکه های بی سیم.................................................................................................................................. 54

مشکلات استفاده از شبکه های Wireless......................................................................................... 56

مشکلات مربوط به استفاده از امواج رادیویی...................................................................................... 57

تقسیم بندی سیستم های Wireless.................................................................................................... 59

طریقه ارتباط Wireless جهت ارتباط بین User,ISP................................................................ 60

انواع شبکه های wireless از نظر ابعاد.................................................................................................. 61

دستیابی به وسیله WIFI (WiFi Access)....................................................................................... 63

مزایای استفاده از Wimax......................................................................................................................... 65

عوامل موثر بر کیفیت Wimax................................................................................................................ 68

مقایسه wifi 802.11 wimax (802.16)........................................................................................ 77

نحوه ارائه خدمات Wimax........................................................................................................................ 78

Wimax به عنوان تجهیزات دسترسی در Metro.......................................................................... 80

گسترش تأخیر Delay spread............................................................................................................... 81

توسعه اتصالات کاربران.................................................................................................................................. 83

حمایت کامل از سرویس WMAN....................................................................................................... 84

پهنای باند انعطاف پذیر................................................................................................................................. 84

حمایت از آنتنهای با هوش........................................................................................................................... 85

نتیجه گیری........................................................................................................................................................ 90

مراجع.................................................................................................................................................................... 92

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

فیزیک و کاربردهای آن در زیست شناسی

فیزیک و کاربردهای آن در زیست شناسی

نگاه اجمالی
فیزیک پزشکی به معنی کاربرد فیزیک در حرفه پزشکی است، مانند رادیوگرافی ، سونوگرافی ، بینایی‌سنجی و غیره. چون بیوفیزیک به معنی فیزیک حیات است، فیزیک پزشکی درباره فیزیک حیات بشر بحث می‌کند. مانند گردش خون ، آناتومی گوش ، آناتومی چشم و غیره. از طرفی بکارگیری اصول و قوانین این گروههای علمی در طرح‌ریزی و یا ساختن یک سیستم ، به ترتیب مهندسی پزشکی و بیومهندسی نامیده می‌شود.
تأسیس دوره‌های آموزشی مهندسی پزشکی و بیومهندسی از ضروریات یک جامعه پشرفته است. از طرف دیگر ، آموزش فیزیک و بیوفیزیک پزشکی ، مقدم بر آموزش تکنولوژی و یا مهندسی پزشکی است. به عبارت دیگر ، می‌توان چنین بیان کرد که فیزیک پزشکی ، ابزاری بسیار قوی و قدرتمند است که می‌تواند در اختیار پزشکان و مهندسان پزشکی قرار گیرد.
پزشکان برای تشخیص بیماری ها از انواع وسایل ساده مانند دماسنج و فشارسنج، گوشی طبی (استتوسکوپ) تا دستگاه های بسیار پیچیده مانند میکروسکوپ الکترونی، لیزر و هولوگراف که همه براساس قانون های فیزیک طراحی و ساخته شده استفاده می کنند.
فیزیک علم شناختن قانون های عمومی و کلی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است. کوشش های پیگیر فیزیکدانان در این راه سبب کشف بسیاری از قانون های اساسی، بیان نظریه ها و آشنایی با بعضی پدیده های طبیعی شده است. هرچند این موفقیت ها در برابر حجم ناشناخته ها، اندک است لیکن تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان امید بسیار آفریده که انسان می تواند رازهای هستی را دریابد. انسان در یکی دو قرن اخیر، با بهره گیری از روش علمی و ابزارهای دقیق توانسته است در هر یک از شاخه های علم، به ویژه فیزیک دنیای روشن و شناخته شده خود را وسعت بخشد. در این مدت با دنیای بی نهایت کوچک ها آشنا شده، به درون اتم راه یافته تا انواع نیروهای بنیادی طبیعت را شناخته، الکترون و ویژگی های آن را دریافته و طیف گسترده امواج الکترومغناطیسی را کشف کرده است.
فیزیک که تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مکانیک، گرما، صوت، نور و الکتریسیته را شامل می شد اکنون در اوایل قرن بیست و یکم در اشتراک با سایر علوم (مانند شیمی، زیست شناسی و...) روز به روز گسترده تر و ژرفاتر شده و بیش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را در برگرفته است (دانشنامه فیزیک تعداد شاخه های فیزیک را ۳۳ مورد معرفی کرده است.)

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 پاورپوینت مدیریت منابع انسانی(دامنه فعالیت و کاربردهای آن)

عنوان: دانلود پاورپوینت مدیریت منابع انسانی(دامنه فعالیت و کاربردهای آن) دسته: مدیریت(مدیریت منابع انسانی) فرمت: پاورپوینت تعداد اسلاید: 30 اسلاید این فایل شامل 30 اسلاید در زمینه مدیریت منابع انسانی (دامنه فعالیت و کاریردهای آن) بوده و شامل بخشهای زیر می باشد: دامنه فعالیت مدیریت منابع انسانی مدیزیت منابع انسانی چیست چرا برای همه مدیران ، مدیریت منابع انسانی از اهمیت ویژهای برخوردار است صف و ستاد در مدیریت منابع انسانی اختیارات صف وستاد مسئولیت های مدیر صفی ( به عنوان مدیر منابع انسانی ) دایره منابع انسانی و مسئولیت های مدیریت منابع انسانی وظایف مدیران متخصص در منابع انسانی محیط در حال تغییر مدیریت منابع انسانی ناهمگونی نیروی کار جهانی شدن روند و ماهیت کار روند های سیاسی و حقوقی نقش در حال تغییر مدیریت منابع انسانی افزایش شدید بهره وری و مدیریت منابع انسانی واکنش های مدیریت منابع انسانی مدیریت منابع انسانی و سازمان های خدماتی مدیریت منابع انسانی و تعهد کارکنان مدیریت منابع انسانی و راهبرد های شرکت برنامه ریزی راهبردی و مدیریت منابع انسانی ماهیت برنامه ریزی راهبردی کسب مزیت رقابتی مدیریت منابع انسانی در زمان کنونی مدیریت راهبردی منابع انسانی نقش مدیریت منابع انسانی به عنوان یک شریک راهبردی نقش مدیریت منابع انسانی در تدوین راهبردها نقش مدیریت منابع انسانی در اجرای راهبردها آینده دایره منابع انسانی از نظر راهبردی

خرید فایل

انواع سوئیچ­های نوری و کاربردهای آنها

شرح مختصر:

در تحقیق حاضر، به بررسی سوئیچ­های نوری پرداخته­ایم. برای این منظور در ابتدا توضیح مختصری در مورد اساس سوئیچ­های نوری و لزوم آنها در قالب فصل مقدمه ارائه می­دهیم. در فصول بعدی انواع این سوئیچ­ها را بطور مختصر مورد بررسی قرار داده و همچنین بعضی از کاربردهای آنها ارائه می­شود.

برای این منظور چندین نوع از این سوئیچ­ها بررسی شده است.

فهرست مطالب

فصل اول:4

مقدمه. 4

فصل دوم. 8

کاربرد سوئیچهای نوری.. 8

اتباطات نوری:9

حفاظت سوئیچینگ:11

مالتیپلکس نوری (OADM):11

مونیتورینگ سیگنال نوری (OSM):12

قید شبکه:12

فابریکهای سوئیچ نوری:12

تلفات داخلی:13

Crosstalk:13

نرخ جذب:13

فصل سوم:14

انواع سوئیچهای نوری.. 14

سوئیچ اپتومکانیک:15

سوئیچ میکروالکترومغناطیس(MEMS) :15

سوئیچهای الکترواپتیک:19

سوئیچهای ترمواپتیک:20

سوئیچهای الکترومتریک:20

سوئیچهای نوری دیجیتال:21

سوئیچهای کریستال-مایع:23

سوئیچهای حبابی:25

سوئیچهای آکوستواپتیک:26

مراجع:27

خرید فایل