کاربرد لیزر

بسم الله الرحمن الرحیم

لیزر(کاربردها)

نام و نام خانوادگی:
نفیسه روشن نیا
عطیه شیبانی راد

دبیرراهنما:
سرکار خانم غوث
پایه تحصیلی:دوم ریاضی وتجربی
دبیرستان فرزانگان 2

سال تحصیلی86-87

‏
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؛ درخشان تر و شدیدتر از هرچه که در طبیعت یافت می شود. می توان نور لیزری آن چنان قوی تولید کرد که هر ماده ی شناخته شده ی 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، باریکه ی کم قدرت و فوق العاده دقیق انواع دیگر لیزر را می توان برای انجام دادن کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به کار برد. نور لیزر را می توان خیلی دقیق کنترل کرد و به صورت باریکه ی 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، دریچه ای را به طرف یکی از هیجان انگیزترین و پردامنه ترین 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 آورده اند و تا ثیر آن ها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
امروزه گستره ی وسیعی از لیزرها در همه جا به کار گرفته شده اند. فروشگاه های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده فروشی برای جستجوی خود به خود، ثبت قیمت ها و صورت برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب کننده از لیزر بهره می گیرند. در دستگاه های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسک های ویدئویی و ایجاد تصویر متحرک همراه با صدا استفاده می کنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسک های لیزری ثبت می کنند تا بعداً روی صفحه ی کامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شکل نسخه ی سخت روی کاغذ چاپ شوند.
در پزشکی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده می شوند و وقتی که نسجی مثل قسمت معیوب کیسه ی صفرا در خلال جراحی برداشته می شود، رگ های خونی بسته می شوند. کارهای دندانپزشکی با لیزر درد کمتری دارند و برای روکش و پل دندان از لیزرها استفاده می شود.
در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت ها به یکدیگر و وسایل هم ترازی دقیق استفاده می شود. لیزرها را برای اندازه گیری دقیق فاصله های خیلی بزرگ و نیز فاصله های خیلی کوچک به کار می برند. افزون بر این ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده ها و بهبود ارتباط تلفنی به کار می گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می توانند چشمه ی جدیدی از قدرت الکتریکی بیافرینند، مشابه فرایندی که در خورشید برای تولید انرژی به وجود می آید.
خواص نور لیزر و کاربرد های آن
‏ از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد که نور لیزر خواص مشخصه ای دارد که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز می کند. در ابتدا به این ویژگی ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم کرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تک فامی
‏ 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 به خودی 2) گسیل القایی
فرض کنید ‏‎1 ‎‏ ‏e‏ و ‏e2‎‏ دو تراز متوالی از یک اتم با انرژی های ‏‎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 می شود. به این فرآیند گسیل خودبه خودی 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 ویژگی های خاص خود را دارد. در گسیل خودبه خودی تابش های گسیل شده به صورت کاتوره ای 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 می آیند پس این تابش ها طیف گسترده ای از فرکانس ها را شامل می شود. ‏
‏ اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولکولی مشابه گسیل می شود. بنابراین همه تابش ها تقریبا فرکانس یکسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده می شود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولکول هایی شامل دوتراز که تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه که نظریه های کوانتومی بیان می کنند این است که بنا به قاعده گزینش در اتم ها ابتدا ترازهای پایین تر پر می شود. بنابراین به وضعیت به وجود 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 تراز ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین می کند. 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 می شود. ‏
ویژگی تک فامی نور لیزر بیشتر کاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ های یک عنصر به یک منبع تک فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ های یک عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فرکانس های 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 هسته ای نیز غیرمنتظره نیست. ‏
همدوسی
‏ تابش الکترو مغناطیس به وسیله بارهای الکتریکی نوسان کننده تولید می شود. بسامد نوسان نوع تابشی را که گسیل می شود، معین می کند. اگر در یک چشمه، بارها ی الکتریکی به طور هماهنگ نوسان کند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می نامیم. همانطور که قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده می شود. در این فرآیند می توان اتم را به نحوی تحریک کرد که همه الکترونهای برانگیخته فقط به تراز های خاصی برود و در نتیجه فرکانس تابشی آنها همه در یک محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش ها با هم هماهنگ است که این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر می توان در تمام نگاری استفاده کرد. تمام نگاری روشی جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عکاسی تشکیل می شود 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 نگاشت های تک فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موج های مختلف به طور همزمان استفاده کرد که در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می رود. ‏
شدت زیاد
‏ شدت زیاد، خاصیتی است که بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت های شناخته شده روی زمین را ایجاد می کند. از آنجا که لیزر باریکه ای موازی از نور را نه در تمام جهت ها، بلکه در راستای مشخصی گسیل می کند. مناسب ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی:
‏I = P / A
‏ که در آن ‏P‏ توان و ‏A‏ مساحت است می توان در مورد شدت ها ی زیاد بحث کرد. ازآنجایی که خروجی منابع نور معمولی اکثرا پرتو های 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 می یابد 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 می گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد که نور ورودی به هنگام خروج تقویت می شود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیک مناسب در لیزر می توان به شدت هایی 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 می توان تعریف کرد. طول عمر شدت ماکزیمم معمولا خیلی کوتاه است. یکی از کاربرد های کوتاه بودن عمر شدت های بالا در هرتپ، در چشم پزشکی است. مثلا پارگی شبکیه را که باعث کوری موضعی می شود می توان با جوشکاری نقطه ای توسط تپ های 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 کاربرد های دیگر پزشکی کوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران می شود. 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 ساده ای از یک لیزر گازی را مشاهده می کنید. ساختار اصلی در اکثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یک نوسان کننده اپتیک است که از یک محیط تقویت کننده نور که در داخل یک بازآواگر قرار دارد تشکیل می شود. پس اصلی ترین قسمت در لیزر محیطی است که بتواند نور عبوری را تقویت کند. در لیزر های گازی از مخلوط یک یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و… ) به صورت خالص به عنوان محیط تقویت کننده استفاده می شود. بخار فلزی کادمیوم، جیوه، سرب و… نیز در لیزر های گازی کاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر های گازی، لیزر مولکول ازت( ‏‎2‎‏ ‏N‏) و لیزر دی اکسید کربن (‏CO2‎‏) است.‏
محیط تقویت کننده معمولا توسط یک محرک بیرونی به کار می افتد و شروع به تابش می کند. در اثر این تحریک، الکترون های هر اتم مدار خود را ترک کرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می رود. 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 تراز های 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 لیزر های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده ترین روش تحریک است چرا که منبع تغذیه می تواند یک مبدل عمومی ولتاژ که به الکترود های فلزی سرد در داخل لامپ متصل می شود، باشد. از روش های دیگر بر انگیزش الکتریکی محیط لیزری، می توان روش تخلیه الکترودی با بسامد بالا ( که در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همکارانش استفاده شده بود. ) و روش تپ های فشار قوی ( برای استفاده در لیزر های 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 می شود به چنین سیستم اپتیک، دریچه های بروستر گفته می شود. کاربرد این دریچه ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه ها 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 وسیله ای اپتیکی است که از دو آینه (تخت یا خمیده) تشکیل می شود به طوری که محیط تقویت کننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت کننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه های بروستر به یکی از این آینه ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت کننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد می کند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بار ها تکرار می شود. نهایتا نور خروجی از تقویت کننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یک موج ایستاده در می آید. 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 می دهد. ‏
شکل شماره (2) طرحی کلی از داخل یک لیزر هلیوم-نئون را نشان می دهد. محیط لیزری، دریچه های بروستر، آینه های 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 دیواره ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.
لیزر و کاربردهای آن
فکر ساختن وسیله ای 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 می شود : استوانه ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار می کند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می کند
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 می تواند 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 می کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می دارند. 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 می شود .
لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را می توان 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

کاربرد لیزر در مصارف نظامی

کاربردهای نظامی لیزر همیشه عمده ترین کاربردهای آن بوده است . فعلا مهمتریم کاربردهای نظامی لیزر عبارت اند از:

الف) فاصله یا بهای لیزری

ب) علامت گذارهای لیزری

ج) سلاح های هدایت انرژی

فاصله یاب لیزری مبتنی بر همان اصولی است که در رادارهای معمولی از آن ها استفاده می شود. یک تپ کوتاه لیزری ( معمولا با زمان 10 تا 20 نانوثانیه) به سمت هدف نشانه گیری می شود و تپ پراکنده برگشتی بوسیله یک دریافت کننده مناسب نوری که شامل آشکارساز نوری است ثبت می شود. فاصله مورد نظر با اندازه گیری زمان پرواز این تپ لیزری به دست می اید. مزایای اصلی فاصله یاب لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد

الف) وزن – قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است
ب) توانایی اندازه گیری فاصله حتی برای هنگامی که هدف در حال پرواز در ارتفاع بسیار کمی از سطح زمین و یا دریا باشد

اشکال عمده این نوع رادار در این است که باریکه لیزر در شرایط نامناسب رویت به شدت در جو تضعیف می شود. فعلا چند نوع از فاصله یابهای لیزری با بردهای تا حدود 15 کیلومتر مورد استفاده اند

:الف) فاصله یاب های دستی برای استفاده سرباز پیاده ( یکی از آخرین مدل های آن در آمریکا ساخته شده که در جیب جا می گیرد و وزن آن با باتری حدود 500 گرم است

:ب) سیستم های فاصله یاب برای استفاده در تانکها

:ج) سیستم های فاصله یاب مناسب برای دفاع ضد هوایی

اولین لیزرهای که در فاصله یابی از آن ها استفاده شد لیزرهای یاقوتی با سوئیچ Q بودند. امروزه فاصله یابهای لیزری اغلب بر اساس لیزرهای نئودمیم با سوئیچ Q طراحی شده اند. گرچه لیزرهای CO2 نوع TEA در بعضی موارد ( مثل فاصله یاب تانک ها ) جایگزین جالبی برای لیزرهای نئودمیم است

دومین کاربرد نظامی لیزر در علامت گذاری است. اساس کار علامت گذاری لیزری خیلی ساده است : لیزری که در یک مکان سوق الجیشی قرار گرفته است هدف را روشن می سازد به خاطر روشنایی شدید نور هنگامی که هدف به وسیله یک صافی نوری با نوار باریک مشاهده شود به صورت یک نقطه روشن به نظر خواهد رسید. سلاح که ممکن است بمب – موشک – و یا اسلحه منفجر شونده دیگری باشد بوسیله یک سیستم احساسگر مناسب مجهز شده است. در ساده ترین شکل این احساسگر می تواند یک عدسی باشد که تصویر هدف را به یک آشکارساز نوری ربع دایره ای که سیستم فرمان حرکت سلاح را کنترل می کند انتقال می دهد و بنابراین می تواند آن را به سمت هدف هدایت کند. به این ترتیب هدف گیری با دقت بسیار زیاد امکان پذیر است. ( دقت هدف گیری حدود 1 متر از یک فاصله 10 کیلومتری ممکن به نظر می رسد.) معمولا لیزر از نوع Nd: YAG است. در حالی که لیزرهای CO2 به خاطر پیچیدگی آشکارسازهای نوری ( که مستلزم استفاده در دماهای سرمازایی است) نامناسب اند. علامت گذاری ممکن است از هواپیما – هلیکوپتر و یا از زمین انجام شود. ( مثلا با استفاده از یک علامت گذار دستی

اکنون کوشش قابل ملاحظه ای هم در آمریکا و هم در روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سلاحههای هدایت انرژی به کار می روند اختصاص یافته است. در مورد سیستم های قوی لیزری مورد نظر با توان احتمالا در حدود مگا وات ( حداقل برای چند ده ثانیه ) یک سیستم نوری باریکه لیزر را به هدف ( هواپیما – ماهواره یا موشک ) هدایت می کند تا خسارت غیر قابل جبرانی به وسایل احساسگر آن وارد کند و یا اینکه چنان آسیبی به سطح آن وارد کند که نهایتا در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود سیستم های لیزر مستقر در زمین به خاطر اثر معروف به شکوفایی گرمایی که در جو اتفاق می افتد فعلا چندان عملی به نظر نمی رسند. جو زمین توسط باریکه لیزر گرم می شود و این باعث می شود که جو مانند یک عدسی منفی باریکه را واگرا سازد با قرار دادن لیزر در هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع بالا و یا در یک سفینه فضایی می توان از این مساله اجتناب ورزید. اطلاعات موجود در این زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند. اما به نظر می رسد که این سیستم ها کلا شامل باریکه هایی پیوسته با توان 5 تا 10 مگا وات (برای چند ثانیه ) با یک وسیله هدایت اپتیکی به قطر 5 تا 10 متر باشند مناسب ترین لیزرها برای اینگونه کاربرد ها احتمالا لیزرهای شیمیایی اند ( DF یا HF) . لیزرهای شیمیایی به ویژه برای سیستم های مستقر در فضا جالب اند زیرا توسط آن ها می توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخیره فشرده به شکل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد
واژه لیزر از سر کلمه های انگلیسی در عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation به معنی"تقویت نور به روش گسیل القایی تابش" است لیزر به وسیله ای گفته می شود که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می کنند. این دستگاه از ماده ای جمع کننده یا فعال کنده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرزی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می کند
مبانی نظری لیزر را آلبرت ایشتین در سال ۱۹۱۶ میلادی طی مقاله ای مطرح کرد٫ ولی سال های نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعث و فناوری امکان ساخت اولین لیزر را فراهم کند. در سال ۱۹۵۳ چارلز تاونز میزر (تقویت کننده موج میکروویو) را اختراع کرد و می خواست آزمایشات خود زا حول جایگزینی نور مرئی به جای مادون قرمز ادامه دهد و هم زمان این امر بین آزمایشگاه های مختلف در سراسر جهان به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد که عبارت لیزر در همان زمان در مقاله ای از گوردون هولد، دانشجوی دکترای دانشگاه کلمبیا، پیشنهاد شد و در سال ۱۹۶۰ اولین لیزر (که با موفقیت کار کرد) توسط تئودور میمن (Theodore H. Maiman) ساخته شد. و اولین لیزر گازی(با استفاده از هلیوم و نئون) هم توسط علی جوان فیزیکدان ایرانی در همان ۱۹۶۰ ساخته شد. نخستین بار طرح اولیه لیزر (میزر) توسط انیشتن داده شد،کار لیزر به این گونه است که با تابش یک فوترون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون)برانگیخته یک فوترون دیگر نیز آزاد می شود که این دو فوترون با هم همفرکانس می باشند در صورت ادامه این روند تعداد نوترونها افزایش می یابند که می توانند باریکه ای از فوتونها را به وجود بیاورند
کاربرد لیزر در پزشکی : چاقوی لیزری ، مته لیزری و…
کاربرد لیزر در صنعت : جوشکاری لیزری ، برشهای لیزری ، برش الماس ، مسافت یاب لیزری و…
کاربردهای نظامی : ردیاب لیزری ، تفنگ لیزری و…
کاربردهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی:اندازه گیری ، سنتز مواد و…
انواع لیزر
تقسیم بندی از روی تنوع :
لیزر های حالت جامد، بلوری یا شیشه ای – لیزرهای گازی – لیزرهای نیمرسانا – لیزرهای الکترون آزاد – لیزرهای رزینه ای رنگین – لیزرهای شیمیایی – لیزرهای مرکز رنگی – پرتو X
عناصر اساسی لیزر
ابزار لیزریک نوسانگر اپتیکی است که باریکه ی بسیار موازی شده ی شدیدی از تابش همدوس را گسیل میکند.این ابزار اساسا از 3 عنصر ساخته شده است: چشمه ی انرژی خارجی یا دمنده ، محیط تقویت کننده ، و کاواک اپتیکی یا تشدیدگر
دمنده
دمنده یک چشمه ی انرژی خارجی است که وارونی جمعیت را در محیط لیزری به وجود می آورد. تقویت موج نور یا میدان تابش فوتون تنها در یک محیط لیزری که در آن وارونی جمعیت بین دو تراز انرژی وجود داشته باشد روی می دهد.(برای اینکه لیزر کار کند لازم است تعداد اتمهای N2 در تراز انرژی E2 از تعداد اتمهای N1 در تراز انرژی E1 بزرگتر باشد.این وضعیت را وارونی جمعیت می نامند.) وارونی جمعیت و گسیل القائی با هم در محیط لیزری کار می کنند و باعث تقویت نور می شوند. در غیر این وضعیت موج نور عبور کننده از محیط لیزری تضعیف خواهد شد
دمنده ها می توانند از نوع اپتیکی ، الکتریکی ، شیمیایی یا گرمایی باشند به شرط این که انرژی لازمی را فراهم کنند که بتواند با محیط لیزری برای برانگیختن اتمها و ایجاد وارونی جمعیت لازم همراه شود
در لیزر های گازی مانند He-Ne ، دمنده ای که از همه بیشتر به کار می رود از نوع تخلیه ی الکتریکی است. عوامل مهم حاکم بر این نوع دمش مقطع های برانگیزش الکترونی و طول عمرهای ترازهای انرژی مختلف هستند. در بعضی از لیزرهای گازی ، الکترون های آزادی که در فرایند تخلیه تولید شده اند با اتمها ، یونها یا مولکول های لیزر مستقیما برخورد و آنها را برانگیخته می کنند . در سایر لیزرها ، برانگیزش توسط برخوردهای ناکشسان اتم-اتم ( یا مولکول-مولکول) روی می دهد
محیط لیزری
محیط تقویت کننده یا محیط لیزری یک قسمت مهم از ابزار لیزر است . بسیاری از لیزرها از روی نوع محیط لیزری به کار رفته در آنها نامگذاری می شوند ، بعنوان مثال ، هلیم-نئون (He-Ne ) ، دی اکسیدکربن (Co2 ) و نئودیمیم : نارسنگ ایتریم آلومینیم (Nd:YAG) . محیط لیزری ، که می تواند گاز،مایع یا جامد باشد ، طول موج تابش لیزری را تعیین می کند
مهمترین لازمه ی محیط تقویت کننده توانایی آن برای ایجاد وارونی جمعیت بین دو تراز انرژی اتمهای لیزری است.این وضعیت با برانگیختن ( یا دمیدن ) اتمهای بیشتری به تراز انرژی بالاتر نسبت به اتمهای موجود در تراز پایین تر تحقق می یابد.( چنانکه معلوم شده است ، حتی با دمش قوی ، به علت اختلاف زیاد طول عمرهای ترازهای انرژی اتمهای قابل استفاده ، تنها جفت های مشخصی از ترازهای انرژی با طول عمرهای خودبه خودی مناسب را می توان " وارون " کرد

تشدیدگر
یعنی یک "ابزار پسخور " اپتیکی که فوتون ها را در محیط ( تقویت کننده ی ) لیزری به جلو و عقب میراند. این تشدیدگر یا کاواک اپتیکی ، از یک جفت آینه ی تخت یا خمیده تشکیل شده است که دقیقا همردیف شده اند و مراکز آنها روی محور اپتیکی دستگاه لیزر قرار دارند. بازتابندگی آینه ی انتهایی باید تا حد امکان نزدیک به 100% باشد. آینه ی دیگر با بازتابندگی اندکی کمتر از 100% انتخاب می شود تا قسمتی از باریکه ی بازتابنده ی داخلی بتواند ، بعنوان باریکه ی لیزری مفید خروجی ، از آن عبور کند . هندسه ی آیینه ها و فاصله ی آنها تعیین کننده ی ساختار میدان الکترومغناطیسی داخل کاواک لیزری هستند
مناسب است که تشدیدگر لیزری را یک تشدیدگر فابری-پرو با چند متغیر در نظر بگیریم. در تشدیدگر لیزری ، کاواک بطور کلی با آیینه های خمیده بجای آیینه های تخت محصور شده است ، و بجای کاواک تهی که مشخصه ی تشدیدگر فابری-پرو است کاواک پر (یا تقریبا پر) از ماده ی بهره به کار میرود. با وجود این ، وضعیت تشدید برای مدهای محوری (یا طولی) برای دو تشدیدگر یکسان است
خواص باریکه ی لیزر:
1- نور لیزر تکفام است
2- همدوس است
3- جهت مند است
4- درخشان است.(درخشائیِ یک چشمه ی امواج الکترومغناطیسی عبارت است از توان گسیل شده از واحد سطح چشمه در واحد زاویه فضائی.)
کاربردهای لیزر
1.کاربرد در فیزیک و شیمی
2.کاربرد در زیست شناسی و پزشکی
3.کاربرد در فرآوری مواد
4.کاربردهای صنعتی و الکتریکی
5.کاربرد در اندازه گیری و بازرسی
6.کاربرد در گداخت گرما هسته ای
7.کاربرد فرآوری اطلاعات نوری و ضبط آنها
8.کاربردهای نظامی
9.تمام نگاری (هولوگرافی)
10.کاربرد در ارتباطات نوری .
ارتباط نوری
استفاده از باریکه لیزر برای ارتباط در جو به خاطر دو مزیت مهم اشتیاق زیادی برانگیخت :
الف) اولین علت دسترسی به پهنای نوار نوسانی بزرگ لیزر است. زیرا مقدار اطلاعات قابل انتقال روی یک موج حامل متناسب با پهنای نوار آن است. فرکانس موج حامل از ناحیه میکروموج بخ ناحیه نور مرئی به اندازه 104 برابر افزایش می یابد و در نتیجه امکان استفاده از یک پهنای بزرگتر را به ما می دهد.
ب) علت دوم طول موج کوتاه تابش است. چون طول موج لیزر نوعا حدود 104 مرتبه کوچکتر از امواج میکرو موج است با قطر روزنه یکسان D واگرایی امواج نوری به اندازه 104 مرتبه نسبت به واگرایی امواج میکرو موج کوچکتر است. بنابراین برای دستیابی به این واگرایی آنتن یک سیستم اپتیکی می تواند به مراتب کوچکتر باشد. اما این دو امتیاز مهم با این واقعیت خنثی می شوند که باریکه نوری تحت شرایط دید ضعیف در جو به شدت تضعیف می شود. در نتیجه استفاده از لیزرها در ارتباطات فضای باز ( هدایت نشده ) فقط در مورد این موارد توسعه یافته اند :
الف) ارتباطات فضایی بین دو ماهواره و یا بین یک ماهواره و یک ایستگاه زمینی که در یک شرایط جوی مطلوب قرار گرفته است. لیزرهایی که در این مورد استفاده می شوند عبارتند از :
Nd:YAG ( با آهنگ انتقال 109 بیت در ثانیه ) و یا CO2 با آهنگ انتقال 3*108 بیت در ثانیه ). گرچه CO2 نسبت به Nd: YAG دارای بازدهی بالاتری است و لی دارای این اشکال است که نیاز به سیستم آشکارسازی پیچیده تری دارد و طول موج آن هم به اندازه 10 مرتبه بزرگتر از طول موج Nd : YAG است.
ب) ارتباطات بین دو نقطه در یک مسافت کوتاه مثلا انتقال اطلاعات درون یک ساختمان. برای این منظور از لیزرهای نیمرسانا استفاده می شود.
اما زمینه اصلی مورد توجه در ارتباطات نوری مبتنی بر انتقال از طریق تارهای نوری است. انتقال هدایت شده نور در تارهای نوری پدیده ای است که از سالها پیش شناخته شده است اما تارهای نوری اولیه فقط در مسافت های خیلی کوتاه مورد استفاده قرار می گرفتند مثلا کاربرد متعارف آن ها در وسایل پزشکی برای اندوسکوپی است. بنابراین در اواخر سال 1960 تضعیف در بهترین شیشه های نوری در حدود 1000 دسی بل بر کیلومتر بود. از آن زمان پیشرفت تکنیکی شیشه و کوارتز باعث تغییر شگفت انگیز در این عدد شده است به طوری که این تضعیف برای کوارتز به 5/0 دسی بل بر کیلومتر رسیده است. این تضعیف فوق العاده کوچک آینده مهمی را برای کاربرد تارهای نوری در ارتباطات راه دور نوید می دهد سیستم ارتباطات تارهای نوری نوعا شامل یک چشمه نور یک جفت کننده نوری مناسب برای تزریق نور به تارها و درانتها یک فوتودیود است که باز هم به تار متصل شده است. تکرار کننده شامل یک گیرنده و یک گسیلنده جدید است. چشمه نور سیستم اغلب لیزرهای نیمرسانای نا هم پیوندی دوگانه است. اخیرا طول عمر این لیزرها تا حدود 106 ساعت رسیده است. گرچه تا کنون اغلب از لیزر گالیم ارسنید GaAs استفاده شده است ولی روش بهتر استفاده از لیزرهای نا هم پیوندی است که در آنها لایه فعال ترکیبی از آلیاژ چهارگانه به صورت In1-x Gax Asy P1-y است. در این حالت لبه های P ,n پیوندگاه از ترکیب دوگانه InP تشکیل شده است و با استفاده از ترکیب y=2v2x می توان ترتیبی داد که چهار آلیاژ چهارگانه شبکه ای که با InP جور شود با انتخاب صحیح x طول موج تابش را طوری تنظیم کرد که در اطراف µm 3/1 و یا اطراف 6/1 µm واقع شود که به ترتیب مربوط به دو مینیموم جذب در تار کوارتز هستند. بسته به قطر d هسته مرکزی تار ممکن است از نوع تک مدباشد برای آهنگ انتقال متداول فعلی حدود 50 مگابیت در ثانیه معمولا از تارهای چند مدی استفاده می شود. برای آهنگ انتقال های بیشتر تارهای تک مدی مناسبتر به نظر می رسند. گیرنده معمولا یک فوتودیود بهمنی است اگر چه ممکن است از یک دیود PIN و یک دیود تقویت کننده حالت جامد مناسب نیز استفاده کرد.
اندازه گیری و بازرسی
خصوصیات جهتمندی درخشایی و تکفامی لیزر باعث کاربردهای مفید زیادی برای اندازه گیری و بازرسی در رشته مهندسی سازه و فرایندهای صنعتی کنترل ابزار ماشینی شده است. در این بخش تعیین فاصله بین دو نقطه و بررسی آلودگی را نیز مد نظر قرار می دهیم
یکی از معمولترین استفاده های صنعتی لیزر هم محور کردن است. برای اینکه یک خط مرجع مستقیم برای هم محور کردن ماشین آلات در ساخت هواپیما و نیز در مهندسی سازه برای ساخت بناها پلها و یا تونلها داشته باشیم استفاده از جهتمندی لیزر سودمند است. در این زمینه لیزر به خوبی جای وسایل نوری مانند کلیماتور و تلسکوپ را گرفته است. معمولا از یک لیزر هلیم – نئون با توان کم استفاده می شود و هم محور کردن عموما به کمک آشکارسازهای حالت جامد به شکل ربع دایره ای انجام می شود. محل برخورد باریکه لیزر روی گیرنده با مقدار جریان نوری روی هر ربع دایره معین می شود. در نتیجه هم محور شدن بستگی به یک اندازه گیری الکتریکی دارد و در نتیجه نیازی به قضاوت بصری آزمایشگر نیست. در عمل دقت ردیف شدن از حدود 5µm تا حدود 25µm به دست آمده است.
از لیزر برای اندازه گیری مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از لیزر بستگی به بزرگی طول مورد نظر دارد
برای مسافتهای کوتاه تا 50 متر روشهای تداخل سنجی به کار گرفته می شوند که در آن ها از یک لیزر هلیم – نئون پایدار شده فرکانسی به عنوان منبع نور استفاده می شود. برای مسافتهای متوسط تا حدود 1 کیلومتر روشهای تله متری شامل مدوله سازی دامنه به کار گرفته می شود. برای مسافت های طولانی تر می توان زمان در راه بودن تپ نوری را که از لیزر گسیل شده است و از جسمی بازتابیده می شود اندازه گیری کرد.
در اندازه گیری تداخل سنجی مسافت از تداخل سنج مایکلسون استفاده می شود. باریکه لیزر به وسیله یک تقسیم کننده نور به یک باریکه اندازه گیری و یک باریکه مرجع تقسیم می شود باریکه مرجع با یک آینه ثابت بازتابیده می شود در حالی که باریکه اندازه گیری از آینه ای که به جسم مورد اندازه گیری متصل شده است بازتاب پیدا می کند. سپس دو باریکه بازتابیده مجددا با یکدیگر ترکیب می شوند به طوری که با هم تداخل می کنند و دامنه ترکیبی آن ها با یک آشکار ساز اندازه گیری می شود. هنگامی که محل جسم در جهت باریکه به اندازه نصف طول موج لیزر تغییر کند سیگنال تداخل از یک ماکزیموم به یک مینیموم می رسد و سپس دوباره ماکزیموم می شود. بنابراین یک سیستم الکترونیکی شمارش فریزها می تواند اطلاعات مربوط به جابجایی جسم را به دست دهد. این روش اندازه گیری معمولا در کارگاههای ماشین تراش دقیق مورد استفاده قرار می گیرد و امکان اندازه گیری طول با دقت یک در میلیون را می دهد. باید یادآوری کرد که در این روش فقط می توان فاصله را نسبت به یک مبدا اندازه گیری کرد. برتری این روش در سرعت دقت و انطباق با سیستم های کنترل خودکار است.
برای فاصله های بزرگتر از روش تله متری مدوله سازی دامنه استفاده می شود و فاصله روی اختلاف فاز بین دو باریکه لیزر مدوله می شود و فاصله از روی اختلاف فار بین دو باریکه گسیل شده و بازتابیده معین می شود. باز هم دقت یک در میلیون است. از این روش در مساحی زمین و نقشه کشی استفاده می شود. برای فواصل طولانی تر از 1 کیلومتر فاصله با اندازه گیری زمان پرواز یک تپ کوتاه لیزری گسیل شده از لیزر یاقوت و یا لیزر CO2 انجام می گیرد. این کاربردها اغلب اهمیت نظامی دارند و در بخشی جداگانه بحث خواهد شد کاربردهای غیر نظامی مانند اندازه گیری فاصله بین ماه و زمین با دقتی حدود 20 سانتی متر و تعیین برد ماهواره ها هم قابل ذکر است.
درجه بالای تکفامی لیزر امکان استفاده از آن را برای اندازه گیری سرعت مایعات و جامدات به روش سرعت سنجی دوپلری فراهم می سازد. در مورد مایعات می توان باریکه لیزر را به مایع تابانده و سپس نور پراکنده شده از آن را بررسی کرد. چون مایع روان است فرکانس نور پراکنده شده به خاطر اثر دوپلر کمی با فرکانس نور فرودی تفاوت دارد. این تغییر فرکانس متناسب با سرعت مایع است. بنابراین با مشاهده سیگنال زنش بین دو پرتو نور پراکنده شده و نور فرودی در یک آشکار ساز می توان سرعت مایع را اندازه گیری بدون تماس انجام می شود. و نیز به خاطر تکفامی بالای نور لیزر برای برد وسیعی از سرعتها خیلی دقیق است.
یکی از سرعت سنجهای خاص لیزر اندازه گیری سرعت زاویه ای است. وسیله ای که برای این منظور طراحی شده است ژیروسکوپ لیزرینامیده می شود و شامل لیزری است که کاواک آن به شکل حلقه ای است که از سه آینه به جای دو آینه معمول استفاده می شود. این لیزر می تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم در خلاف آن به دور حلقه تامین کند. فرکانسهای تشدیدی مربوط به هر دو جهت انتشار را می توان با استفاده از این شرط که طول تشدید کننده ( حلقه ای ) برابر مضرب صحیحی از طول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زمانی که لازم است نور یک دور کامل بزند زاویه آینه های تشدید کننده به اندازه یک مقدار خیلی کوچک ولی محدود حرکت خواهد کرد. طول موثر برای باریکه ای در همان جهت چرخش تشدید کننده می چرخد کمی بیشتر از باریکه ای است که در جهت عکس می چرخد. در نتیجه فرکانس های دو باریکه ای که در خلاف جهت یکدیگر می چرخند کمی تفاوت دارد و اختلاف این فرکانسهای متناسب با سرعت زاویه ای تشدید کننده است . با ایجاد تپش بین دو باریکه می توان سرعت زاویه ای را اندازه گیری کرد. ژیروسکوپ لیزری امکان اندازه گیری با دقتی را فراهم می کند که قابل مقایسه با دقت پیچیده ترین و گرانترین ژیروسکوپ های معمولی است.
کاربرد مصرفی دیگر و یا به عبارت بهتر کاربرد مصرفی واقعی عبارت از دیسک ویدئویی و دیسک صوتی است. یک دیسک ویدئو حامل یک برنامه ویدئویی ضبط شده است که می توان آن را بر روی دستگاه تلویزیون معمولی نمایش داد. سازندگان دیسک ویدئویی اطلاعات را با استفاده از یک سابنده روی آن ضبط می کنند که این اطلاعات به وسیله لیزر خوانده می شود. یک روش معمول ضبط شامل برشهای شیاری با طول ها و فاصله های مختلف است عمق این شیارها 4/1 طول موج لیزری است که از آن در فرایند خواندن استفاده می شود. در موقع خواندن باریکه لیزر طوری کانونی می شود که فقط بر روی یک شیار بیفتد. هنگامی که شیار در مسیر لکه باریکه لیزر واقغ شود بازتاب به خاطر تداخل ویرانگر بین نور بازتابیده از دیوارهای شیار و به آن کاهش پیدا می کند. به عکس نبودن شیار باعث یک بازتاب قوی می شود. بدین طریق می توان اطلاعات تلویزیونی را به صورت رقمی ضبط کرد.
کاربرد دیگر لیزرها نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوری در کامپیوترهاست لطف ای حافظه نوری هم در توان دسترسی به چگالی اطلاعات حدود مرتبه طول موج است. تکنیک ضبط عبارت است از ایجاد سوراخ های کوچکی در یک ماده مات یا نوعی تغییر خصوصیت عبور و بازتاب ماده زیر لایه که با استفاده از لیزرهای با توان کافی حاصل می شود. و حتی می تواند فیلم عکاسی باشد. اما هیچ یک از این زیر لایه ها را نمی توان پاک کرد. حلقه های قابل پاک کردن بر اساس گرما مغناطیسی فروالکتریک و فوتوکرومیک ساخته شده اند. همچنین حافظه های نوری با استفاده از تکنیک تمام نگاری نیز طراحی شده اند. نتیجتا اگر چه از لحاظ فنی امکان ساخت حافظه های نوری به وجود آمده است ولی ارزش اقتصادی آن ها هنوز جای بحث دارد.
آخرین کاربردی که در این بخش اشاره می کنیم گرافیک لیزری است. در این تکنیک ابتدا باریکه لیزر بوسیله یک سیستم مناسب روبشگر بر روی یک صفحه حساس به نور کانونی می شود و در حالی که شدت لیزر به طور همزمان با روبش از نظر دامنه مدوله می شود به طوری که بتوان آن را بوسیله کامپیوتر تولید کرد.( مانند سیستم های چاپ کامپیوتری بدون تماس ) و یا آنها را به صورت سیگنال الکتریکی از یک ایستگاه دور دریافت کرد( مانند پست تصویری). در مورد اخیر می توان سیگنال را به وسیله یک یک سیستم خواننده مناسب با کمک لیزر تولید کرد. وسیله خواندن در ایستگاه دور شامل لیزر با توان کم است که باریکه کانونی شده آن صفحه ای راکه باید خوانده شود می روبد. یک آشکارساز نوری باریکه پراکنده از نواحی تاریک و روشن روی صفحه را کنترل می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سیستم های لیزری رونوشت اکنون به طور وسیعی توسط بسیاری از ناشران روزنامه ها برای انتقال رونوشت صفحات روزنامه به کار برده می شود
تمام نگاری
تمام نگاری ( هولوگرافی http://www.holographer.org/ ) یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل ) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می کند. این تکنیک در سال 1948 توسط گابور ابداع شد ( در آن زمان به منظور بهتر کرده توان تفکیک میکروسکوپ الکترونی پیشنهاد شد) و به صورت یک پیشنهاد عملی در آمدو اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر نشان داده شد.
اساس تمام نگاری به این صورت است که باریکه لیزر بوسیله آینه که قسمتی از نور را عبور می دهد به دو باریکه ( بازتابیده و عبوری) تقسیم می شوند. باریکه بازتابیده مستقیما به صفحه حساس به نور برخورد می کند در حالی که باریکه عبوری جسمی را که باید تمام نگاری شود روشن می کند. به این ترتیب قسمتی از نوری که از جسم پراکنده شده هم روی صفحه حساس ( فیلم ) می افتد. به علت همدوس بودن باریکه ها یک نقش تداخلی از ترکیب دو باریکه روی صفحه تشکیل می شود حالا اگر این فیلم ظاهر شود و تحت بزرگنمایی کافی بررسی شود می توان این فریزهای تداخلی را مشاهده کرد. فاصله بین دو فریز تاریک متوالی معمولا حدود 1 میکرومتر است. این نقش تداخلی پیچیده است و هنگامی که صفحه را به وسیله چشم بررسی می کنیم به نظر نمی رسد که حامل تصویر مشابه با جسم اولیه باشد اما این فریزهای تداخلی در واقع حامل ضبط کاملی از جسم اولیه است.
حال فرض کنید که صفحه ظاهر شده را دوباره به محلی که در معرض نور قرار داشت بازگردانیم و جسم تحت مطالعه را برداربم باریکه بازتابیده اکنون با فریزهای روی صفحه برهمکنش می کنند و دوباره در پشت صفحه یک باریکه پراشیده ایجاد می کندبنابراین ناظری که به صفحه نگاه می کند جسم را در پشت صفحه می بیند طوری که انگار هنوز هم جسم در آنجاست.
یکی از جالبترین خصوصیات تمام نگاری این است که جسم بازسازی شده رفتار سه بعدی نشان می دهد بنابراین با حرکت دادن چشم از محل تماشا می توان طرف دیگر جسم را مشاهده کرد. توجه کنید که برای ضبط تمام نگار باید سه شرط اصلی را براورد: الف) درجه همدوسی نور لیزر باید به اندازه کافی باشد تا فریزهای تداخلی در روی صفحه تشکیل شود. ب) وضعیت نسبی جسم – صفحه و باریکه لیزر نباید در هنگام تاباندن نور به صفحه که حدود چند ثانیه طول می شکد تغییر کند در واقع تغییر محل نسبی باید کمتر از نصف طول موج لیزر باشد تا از درهم شدن نقش تداخلی جلوگیری کند. ج) قدرت تفکیک صفحه عکاسی باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند فریزهای تداخلی را ضبط کند.
تمام نگاری به عنوان یک تکنیک ضبط و بازسازی تصویر سه بعدی بیشترین موفقیت را تاکنون در کاربردهای هنری داشته است تا در کاربردهای علمی . اما بر اساس تمام نگاری از یک تکنیک تداخل سنجی تمام نگاشتی در کاربردهای علمی به عنوان وسیله ای برای ضبط و اندازه گیری واکنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدی استفاده شده است.
کاربرد لیزر در بیماریهای پوستی و زیبائی :
انواع مختلف لیزر در درمان بیماریهای پوستی و زیبائی کاربرد دارد که بطور اختصار شامل:
۱- درمان ضایعات و خالهای عروقی که رنگ اینها معمولاْ قرمز می باشد که شامل: رگ های واریسی، رگهای قرمز زیر پوستی که معمولاْ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و یا به هر دلیلی که پوست نازک شده باشد بوجود می آیند، ماه گرفتگی، آنژیوم عنکبوتی، گرانولوم پیوژنیکوم و غیره … در این بیماریها نقطه هدف پرتو لیزر هموگلوبین می باشد که در گلبولهای قرمز وجود دارد.
۲- درمان انواع ضایعات رنگی و رنگدانه ای پوست که شامل: خال و خالکوبی. در اینجا نقطه هدف پرتو لیزر ملانین و رنگ های خالکوبی می باشد.
۳- درمان و کاهش موهای زائد و نا خواسته. در اینجا نیز نقطه هدف ملانین است که در ساقه و ریشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روسن و سفید که فاقد ملانین هستند با لیزر از بین نمی رود و نیاز به درمان های دیگر مثل الکترولیز دارند.
۴- کاهش چین و چروک، فرورفتگی ها و جای زخم و جوش
۵- درمان بعضی بیماریهای پوستی مانند: زگیل، کلوئید یا گوشت اضافه، ترک های پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترمیم زخم، داءصدف، پیسی و غیره …
۶- گاهی از لیزر برای برش بافت و یا برش در مواقع جراحی مشابه تیغ جراحی استفاده میکنند. در روش لیزر خونریزی کمتر است.
باید توجه داشت که روش های دیگری نیز بجز لیزر برای درمان بیماری های پوستی و زیبائی وجود دارد که کم هزینه تر هستند. بنابراین در صورت عدم موفقیت سایر روش ها؛ می توان نتایج لیزر را هم امتحان کرد.
استفاده از لیزر در هوانوردی و دریانوردی :
یکی از بدیعیترین وسایل لیزری ، ژیروسکوپ لیزری است . ژیروسکوپ معمولی اساساً چرخ دواری است که بسرعت می چرخد . به دلیل این چرخش ، محور چرخ همواره در یک صفحه باقی می ماند . محور ژیروسکوپ چرخنده همیشه در یک راستا باقی می ماند و تغییر مسیر کشتی تاثیری بر آن ندارد . این محور ، کار یک ((خط مبنا)) را انجام می دهد که تغییرات جهت کشتی را از روی آن می توان تشخیص داد . سفینه های فضایی که غالباً بی سرنشینند تنها به کمک ژیروسکوپ مسیر خود را حفظ می کنند . این ژیروسکوپ متشکل است از یک لیزر گازی مثلاً لیزر هلیوم ، نئون که از هر دو انتهایش نور همدوس خارج می شود . با نصب این ژیروسکوپ به سفینه فضایی ، انحراف سفینه از مسیر ، قابل تشخیص است .
نور لیزر برای روشنایی :
لیزرهای حالت جامد و لیزرهای تزریقی درخشهای کوتاه بسیار روشنی تولید می کند که برای عکسبرداری بسیار سریع ، ایده آل است . ما در عصری هستیم که سالانه میلیونها پوند صرف ساختن هوانوردهای سریع ـ اعم از موشک های بالستیکی ، قاره پیما یا هواپیما می شود . باید دانست که سرعتهای زیاد چه بر سر اجسام متحرک می آید و یکی از بهترین راههای این کار عکسبرداری از جسم در حال حرکت است . سرعت بعضی از پرتابه ها بقدری زیاد است که اغلب چندین کیلومتر در ثانیه که حتی عکسی که به کمک سریعترین فلاشهای متداول از آنها گرفته می شود ، چیزی جز تصویری محو نیست . از آنجایی که حتی سریعترین پرتابه ها هم در این مدت فاصله بسیار کمی را خواهند پیمود ، عکسی که با درخشش لیزری از اجسام تیز پرواز گرفته می شود ، واضح و دقیق خواهد بود . ارتش آمریکا سرگرم آزمایش با تلویزیون لیزری برای استفاده در گشتهای شبانه مخفی با هواپیماست و طراحان نظامی درصدد ساختن کلاهک بمب هایی هستند که هدف را با استفاده از پرتو لیزری نامرئی مادون قرمز پیدا کنند .
سلاحهای لیزری و نحوه مقابله با سلاحهای لیزری :
غیر قابل اجتناب است که میدان جنگ لیزری به طور محسوسی سالهای آینده جنگ را تهدید نکند . این نتیجه نه تنها توسعه و استفاده از سلاحهای لیزری مفید است بلکه نتیجه شمار فزاینده ای از وسائل لیزری از قبیل مسافت یاب و هدف یاب می باشد . بنابراین در نیروهای مسلح لازم است که از حساسه ها و توسط اقدامات عامل و غیر عامل الکترومغناطیسی حفاظت شود . تهدید اولیه لیزری از خود سلاحهای لیزری بوجود می آید . نگهداری و نحوه مقابله با سلاحهای لیزری مسائل مشکلی است که تاکنون حل نشده باقی مانده اند .
کاربرد لیزر در ارتباطات :
در 1880 الکساندر گراهام بل فکری را که به عنوان طریق جدید در ارتباطات در ذهن خود داشت به مورد آزمایش گذاشت. تلفنی را که او چهار سال قبل اختراع کرده بود، از تپ ها الکتریسیته استفاده می کرد که برای انتقال صدای انسان در فواصل دور از سیم های مسی می گذشتند. وسیله ی جدید او از باریکه ی نور خورشید که در هوا حرکت می کند بهره می گرفت تا صدا را از محلی به محل دیگر انتقال دهد.
چاپگرهای لیزری :
در چاپگرهای لیزری، برای تشکیل تصاویر حروف الفبا و سایر علامت ها روی استوانه ی گردان از لیزرهای کم توان استفاده می کنند. گرد جوهرمانند خشکی، به تصاویر کشیده شده روی استوانه می چسبد، که بعد برای چاپ نوشته ی مورد نظر روی کاغذ انتقال می یابد.
چاپگرهای لیزری از سایر چاپگرها بی صداترند و می توانند متجاوز از 1300 خط را در دقیقه یا 10000 ورقه ی کاغذ با اندازه ی حروف را در یک ساعت چاپ کنند. کیفیت حروف چاپی خیلی عالی تر از چاپگرها با ماتریس نقطه ای است و خیلی شبیه به کیفیت حروفی است که جداگانه روی کاغذ با کیفیت عالی چاپ شده باشند.
لیزر یک نوع نور برانگیخته شده و پرانرژی است که در شرایط عادی در طبیعت دیده نمی شود ولی با تکنولوژی و وسایل خاص می توان آن را ایجاد کرد. لیزر با نور معمولی تفاوتهایی دارد که این ویژگیها باعث توانایی و کاربردهای خاص لیزر می شود.
به گزارش خبرگزاری دانشجویان ایران واحد علوم پزشکی تهران کاربرد لیزر در پزشکی و از جمله بیماری های پوستی از حدود 40 سال پیش به صورت تحقیقاتی شروع شده و با آمدن دستگاههای جدیدتر که موثرتر و کم عارضه تر هستند جایگاه ویژه و وسیعی در درمان بیماری ها، پیدا کرده است.
مکانیسم اثر لیزر جذب انرژی نورانی توسط مولکول های بافتی است. همانطوری که در اثر تابش نور خورشید اشیاء به تدریج گرم می شوند، تابش لیزر نیز باعث گرم شدن، داغ شدن و نهایتاً تخریب بعضی مولکولهای حساس بافتی می شود.
از آنجایی که لیزر تک طول موج می باشد، فقط باعث داغ شدن و تخریب ساختمان های خاصی می شود. درحالی که افزایش حرارت در ساختمان های مجاور که حساس نیستند زیاد قابل توجه نمی باشد. لذا با انتخاب لیزر مناسب و با دانستن ویژگیهای بافتی می توان ضایعه موردنظر را تخریب کرد در حالی که کمترین صدمه ممکن به ساختمان های مجاور آن وارد شود. به طور مثال لیزری که طول موج حدود 585 نانومتر می باشد (Pulse dye Laser) بیشتر روی ساختمان عروقی اثر می کند. لذا در مورد عروق واریسی پوست، ضایعات همانژیومی و لکه ها و خال های عروقی به کار می رود.
انواع دستگاه های لیزر و کاربرد آنها
برای درمان ضایعات عروقی که شامل رگ های واریسی پوست (درصورت، اندام ها و بدن)، لکه های قرمز عروقی و خال های عروقی (ماه گرفتگی های قرمز) و بعضی تومورهای عروقی (گرانولوم پیوژنیکوم) می باشد، لیزرهای (Pulse dye laser)P.D.L، Nd-YAG، آرگون قابل استفاده هستند که P.D.L مناسب تر می باشد.
برای درمان خال ها و لکه های تیره پوستی (ماه گرفتگی آبی و یا قهوه ای)، خالکوبی ها (آبی، سیاه، گاهی قرمز) از انواع این لیزرها می توان استفاده کرد:
Q- Switch Ruby, Q- Switch Alexandrite, Q- Switch Nd-YAG
برای درمان و کاهش موهای ناخواسته نیز از انواع لیزرهای Ruby laser، Alexandrite، Diode، Nd-YAG می توان استفاده نمود.
همچنین یک سیستم جدید به نام (I.P.L) Intense Pulse Light که نور پرانرژی معمولی است و از جنس لیزر نمی باشد در کاهش موهای ناخواسته موثر است اما تاثیر لیزر در کاستن موهای زائد، دائمی نمی باشد.
برای کاهش چین و چروک و فرورفتگی های جای زخم آکنه و سایر بیماری ها می توان از لیزرهای CO2 و Erbium YAG استفاده کرد.
لیزر CO2 پوست را عمیق تر می تراشد و درکاهش چین و چروک موثرتر است ولی عوارض آن از جمله ایجاد جای زخم و لکه های تیره شایع تر می باشد لذا برای کاهش عوارض ناخواسته، Erbium YAG مناسب تر است. نتیجه این لیزرها هیچکدام صددرصد نمی باشد ولی درکاهش عمق چین و چروک و زخم ها موثر هستند.
انواع مختلف لیزر در درمان بیماریهای مختلف پوستی کاربرد دارند ولی باید توجه داشت که برای این بیماری ها، درمان ها و روش های دیگر و ارزان تر نیز وجود دارند، لذا درصورت عدم موفقیت سایر روش ها می توان نتایج لیزر را نیز امتحان کرد.
استفاده از لیزر در پزشکی
لیزر به عنوان یک منبع قوی انرژی، در پزشکی نیز به کار گرفته شده است. بخصوص در آمریکا که زادگاه لیزر بوده و هنوز هم موطن آن است. به عقیده ی برخی جراحان، لیزر برای بریدن اعضایی که رگ های خونی بسیار پیچیده دارد مانند مغز، فوق العاده مناسب است. تابه ی لیزر در حین قطع کردن رگ های خونی، یا سوزاندن، دهانه ی آنها را می بندد. از آنجا که جراحان معمولاً وقت زیادی را صرف بستن یا گره زدن مویرگ ها می کنند و همیشه سعی بر این است که زمان جراحی را حتی الامکان کوتاه تر کرد، این کاربرد لیزر بسیار مهم است.
یکی از جراحان لندن امکان پاک کردن جرم شریان های اکلیلی (شریان هایی که خون را به ماهیچه های قلب می رساند) را با استفاده از هدایت نور لیزر به وسیله الیاف شیشه ای بررسی کرد. این روش ممکن است سودمند باشد، گرچه هنوز در عمل پیاده نشده است. پزشکان همچنین کوشیده اند که از لیزر برای سوزاندن سلول های سرطانی استفاده کنند، خصوصاً در ملانوما (تومورهای بدخیمی که از رشد رنگدانه ها ایجاد می شود. رنگدانه ها بیش از بافت های سالم دیگر، نور را جذب می کنند. به ادعای برخی از پزشکان، نتایج امیدوار کننده ای از کاربرد لیزر در این زمینه حاصل شده است.
از کاربرد لیزر در پزشکی، بیش از چند سال نمی گذرد و در مورد سرطان، نکته بریدن تومور نیست. بلکه این است که آیا می توان آن را چنان ریشه کن کرد که امکان ظهور مجددش نباشد و درعین حال چندان آسیبی هم به بافت های سالم وارد نشود. چون از شروع درمان سرطان با لیزر، زمان نسبتاً کوتاهی می گذرد، هنوز زود است که در مورد کارآیی این روش، در مقایسه با سایر روش های متداول از قبیل عمل جراحی یا رادیوتراپی، قضاوت شود. برخی از پزشکان هم اکنون مدعی اند که با تابش مستقیم نور لیزر به بافت بدخیم ممکن است بعضی از یاخته های سرطانی بی آنکه از بین بروند، به اطراف پراکنده شوند و به این ترتیب زمینه ی بازگشت شدیدتر بیماری، فراهم آید. لیزر ممکن است جای خود را در جراحی و درمان سرطان باز کند، اما شاید کارآیی اش محدودتر از آن باشد که گهگاه ادعا می شود . نخستین لیزر طبی به نام Robust که در قالب یک ماشین ثابت با حجمی سنگین و در اندازه ای بزرگ طراحی شده بود در درمانهای جراحی مورد استفاده قرار گرفت.
پس از آن جهان طب شاهد تکامل سریع و غیر منتظره در تولید انواع لیزر طبی و ارائه شدن نسلهای مختلف لیزر به جامعه پزشکی بوده به رغم اشکال متنوع و چند کاره بودن دستگاه لیزر در حوزه های مختلف پزشکی یک اصل اساسی از ابتدا تا کنون هرگز تغییر نکرده و آن بکار گیری بهینه از انرژی حاصل از لیزر در حوزه های مختلف علمی ، پزشکی ، جراحی و زیباسازی پوست می باشد.
استفاده از لیزر در درمان بیماریها
• کاربرد در درماتولوزی: درمان سوختگیها و زخمهای مقاوم به درمان آکنه ، اگزما ، پسوریاسیس ، ضایعات و اقدامات پیشگیرانه مثل جلوگیری از پیر شدن پوست توسط لیزر امکان پذیر شده است.
• بیماریهای عضلانی – اسکلتی و ارتوپدی: در درمان کشیدگیهای تاندونی آرتریت روماتوئید ، رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلانی کمر دردها و کشیدگیها بکار می رود.
• بیماریهای دهان و دندان: درمان پوسیدگیهای دندانی پریودنتیتها بیماریهای مخاط دهان اختلالات جویدن و … توسط لیزر صورت می پذیرد.
• در حوزه عصبی:درمان سردردها و میگرن توسط لیزر امکان پذیر می باشد.
• بیماریهای عروقی:درمان واریسهای وریدی ضایعات عروقی حاصله از بدو تولد و … .
انواع لیزرهای پزشکی کم توان یا Low Out Put Lasers
انواع معمول لیزرهای درمانی و طول موج آنها
* He Ne Laser (633nm)
* InGa Al P Laser (633-635 nm)
* Ga Al As Laser (780-830 nm)
* Ga As Laser (904 nm)

لیزر هلیوم – نئون (He – Ne )
قدیمی ترین نوع لیزر برای استفاده در LLLT بوده که شامل یک تیوب لیزر بزرگ شیشه ای حاوی مخلوطی از گاز با فشار پایین است که به منبع ولتاژ بالا متصل می باشد و نور مرئی با طول موج 633 nm از خود ساطع میکند. این نوع لیزر عموماً نور پیوسته دارد ولی می تواند با وسایلی به حالت پالسی نیز تابش نماید که در این صورت نصف قدرت آن از بین می رود. ( اگرduty cycle آن 50% باشد ). خروجی طبیعی آن 1 – 10 mw بطور مستقیم و یااز طریق فیبر نوری به موضع درمان میرسد. لیزرهای هلیوم – نئون بخاطر تیوب شیشه ای آن معمولاً شکننده و بزرگ می باشند. تیوب های لیزری نیز وجود دارند که به خوبی با مواد خاصی محافظت شده اند ولی اندازه آن هنوز هم مشکل ساز است.
در وسایل درمانی نور لیزر هلیوم – نئون باید با فیبر نوری هدایت شود. اتلاف نور در این وسایل هدایتی هم 20 تا 50 % بسته به نوع آن می باشد. هدایت کننده های با کیفیت خوب وجود دارند ولی قیمتی نسبتاً گران دارند. پس همانطور که می بینیم لیزرهای هلیوم-نئون دارای معایبی هستند.
عمق نفوذ مفید لیزر هلیم – نئون بین 8-6 میلی متر در توان 3.5 میلی وات و 10- 8 میلی متر در توان 7 میلی وات (در حالتی که پروب را به پوست بچسبانیم) می باشد.

لیزر ایندیوم – گالیم – آلومینیوم – فسفاید (In Ga Al P )
اینها لیزرهای نیمه هادی هستند که کریستال آنها دارای گالیوم، ایندیوم و فسفر می باشند و نزدیک به لیزرهای Ga Al As هستند و طول موج 630 – 685nm از خود ساطع می کنند. نوع کوچک آن (معمولاً 1 میلی وات ) لیزر In Ga Al P ( یا به عبارت دیگر Ga Al In P ) که با طول موج 650 – 670 nm کار می کنند و اغلب در نشانگر های سخنرانان برای نشاندادن چیزی روی پرده استفاده میشود. با توسعه این نوع لیزر کم کم لیزرهای هلیوم نئون با این نوع لیزرها جایگزین می شوند چون سبکتر ، ارزانتر و کوچکتر وراحت تر هستند ونگهداری آنها هم آسانتر است و دارای یک تیوب گازی حساس هم نیستند. فقط باید بخاطر داشت که نور دیودهای لیزر دارای همدوسی کمتری نسبت به لیزرهای گازی است و از نظر فیزیکی ممکن است آثار بیولوژیکی آنها متفاوت با آنچه انتظار داریم باشد.
لیزرهای گالیوم آلومینیوم آرسناید (Ga Al As)
این نوع لیزر تقریباً تمام خانواده لیزرهای نیمه هادی را در بر می گیرد. طول موج میتواند در محدوده 870 – 880nm انتخاب شود ولی در محدوده درمانی معمولاً بین 820 و 830 نانو متر که غیر قابل دیدن است و درست در طیف مادون قرمز قرار دارد می باشد. ( اگر کسی پیدا شد که مستقیماً به درون این نوع دیود لیزر روشن نگاه کند تا کور نشده میتواند یک نقطه قرمز بسیار مطبوع را مشاهده نماید.)
این نوع لیزرها عمل پیوسته دارند یا Continuous هستند ولی می توانند بصورت پالسی هم وجود داشته باشند اما این پالس super pulse نیست ولی سویچ شده می باشد یعنی نصف قدرت خروجی ( 50 % duty cycle ) می تواند خروجی متوسط داشته باشد ویا قدرت آنرا اگر بخواهیم شبیه Continuous تصور کنیم باید قدرت اسمی آن را تقسیم بر دو کنیم . عمق نفوذ آنها 3 – 2 سانتی متر است.
از دهه 1990 این نوع لیزر بخاطر راه اندازی راحت و قابل حمل بودن آنها و کوچک بودن محبوبیت خاصی پیدا کرده است. لیزرهای Ga Al As نیز در بازار پیدا می شوند که قدرت حدود 1000 میلی وات داشته باشند.اخطاری جدی را باید مد نظر داشت که با این چنین قدرتهایی خطر آسیب چشمی حتماً وجود دارد. یک راه جلوگیری از این خطرات استفاده ازآن نوع لیزرهای Ga Al As است که فقط در تماس با پوست یا بافت روشن شوند. خیلی از لیزرهای Ga Al As دارای طراحی خوب قابل حمل و قابل استریل هستند. Out put menter یا قدرت سنج ضروری است چون نور این لیزر قابل دیدن نیست . قیمت این نوع لیزر که در حدود30 میلی وات قدرت داشته باشد بین 1000 تا 5000 دلار است تفاوت قیمت بستگی به فاکتورهایی از قبیل قدرت خروجی ، خوش دست بودن ، استاندارد بهداشتی و دوز سنج الکترونیک آن دارد.
در سال های اخیر لیزرهای Ga Al As با قدرت های 500 تا 1000 میلی وات در بازار یافت میشود که قیمت آنها 4000 تا 8000 آمریکا می باشد. این لیزرهاحفاظت خاصی را برای چشم لازم دارند وبخصوص در قسمتهای مودار و تیره حرارت قابل توجهی ایجاد مینمایند.
لیزر و پوست
کاربرد لیزر در علم پزشکی و از جمله در بیماری های پوستی از حدود چهل سال پیش شروع شده و با پیشرفت دستگاه های دقیق، منظم، موثرتر و کم عارضه تر جایگاه ویژه و وسیعی در درمان بیماریها پیدا کرده است. مکانیسم اثر لیزر جذب نور پر انرژی توسط بافت هدف می باشد. با تابش نور پر انرژی لیزر بافت هدف شدیدآ گرم می شود و بعضی سلولها را تخریب می کند در حالی که بافت اطراف بدون صدمه سالم می مانند. برای هر ضایعه و بیماری خاصی باید در انتخاب نوع لیزر دقت فراوانی داشت. در لیزر بیماری های پوستی دو رنگدانه مورد هدف قرار می گیرند. ملانین و هموگلوبین دو نقطه هدف این گونه لیزر ها است. و با تاباندن یک نور از یک دستگاه خاص با طول موج مشخص، نور به نقطه هدف برخورد کرده و هدف را با سوزاندن تخریب می کند.
کاربرد های لیزر در دندانپزشکی :
بخش دیگری از پزشکی که در آن از لیزر استفاده می شود دندانپزشکی است. دکتر تری مایر از بیرمنگام میشیگان یک لیزر تپی دستی Nd:YAG سه واتی با سر تار نوری برای استفاده در دندانپزشکی طراحی کرده است. در دندانپزشکی با لیزر از نور مرئی به عنوان باریکه ی راهنما استفاده می کنند و با باریکه ی لیزری نامرئی کار را انجام می دهند. لیزر Nd:YAG دکتر مایر در کانادا، انگلستان، ژاپن، مکزیک، بلژیک ،ایتالیا، ترکیه، سنگاپور، سوئیس و استرالیا نیز به کار گرفته شده است. صدها دندانپزشک آمریکایی از آن استفاده می کنند. باریکه ی لیزری 064/1 میکرونی آن می تواند به شبکیه چشم آسیب رساند. از این نظر هم بیمار و هم دندانپزشک باید از عینک های حفاظتی خاصی بزنند تا موقع کار با لیزر مانع عبور باریکه ی Nd:YAG شود.
در روشی به نام تراشیدن زیر لثه با لیزر، بافت معیوب لثه برداشته می شود. دندانپزشک برای فعال کردن لیزر، کنترل پایی را می فشارد که در هر ثانیه 10 تا 30 تپ به دست می آید. هر تپ که فقط میلیونم ثانیه دوام دارد بافت معیوب لثه را بدون آسیب زدن به بافت سالم زیر آن بخار می کند.
بیمار صداهای مثل ترقه های کوچک را می شنود ولی هیچ دردی احساس نمی کند زیرا تپ های لیزر کوتاه تر از آن هستند که واکنش های عصبی ایجاد کنند. تپ های لیزری نه فقط بافت آسیب دیده را بخار می کنند بلکه هر باکتری موجود مولد بیماری را نیز از بین می برند.
اگر همین جراحی یعنی تراشیدن لثه، با تیغ جراحی انجام گیرد، بیمار به داروی بیهوشی نیاز دارد و ممکن است هفته ها مشکل غذا خوردن داشته باشد. درد بعد از جراحی لثه و زمان لازم برای بهبودی با جراحی لیزری به مقدار خیلی زیادی کم می شود.
مورد استفاده ی دیگر لیزر در دندانپزشکی درمان زخم های دهان است. اغلب بیماران پس از لیزر درمانی از درد آبسه، زخم های آکله، ضایعات ویروسی، زخم های دندان معنوعی و غده های کوچک غیرسرطانی فوری بهبود می یابند.
در کاربرد دیگر، لیزر دندانپزشکی برای غیر حساس کردن عاج دندان های بی حفاظ مورد استفاده قرار می گیرد. بیماران ممکن است از حساسیت زیاد عاج در ناحیه هایی که مینای دندان هایشان دیگر از عاج زیر آن محافظت نمی کند، مثل خطوط کناری لثه در رنج باشند. لیزر درمانی لوله ی ظریف میکروسکوپی در عاج را که به شبکه ی اعصاب داخل دندان منتهی می شوند مسدود می کند.
حتی وقتی که جراحی معمولی دندان با چاقوی جراحی لازم باشد، سطوح بافت بریده شده را می توان با لیزر درمان کرد تا درد کاهش یابد و اغلب به تجویز داروهای مسکن پس از جراحی احتیاجی نیست.
فرنوم غشایی کوچکی است که در دهان لب بالایی را به لثه وصل می کند. گاهی فرنوم به دندان ها فشار می دهد و آن ها را از ترتیب می اندازد. با لیزر می توان بدون درد و خونریزی فرنوم را بخار کرد.
لیزرها در حال دگرگون کردن روش ساخت روکش دندان و پل ها هستند. اداره ی کل غذا و داروی امریکا برای این منظور با استفاده از لیزر هدایت شده ای موافقت کرده است. باریکه ی لیزر به اطراف دندان هدایت می شود و داده های جمع آوری شده را به کامپیوتر می دهند. آن گاه کامپیوتر روکش را طراحی و ساخت آن را کنترل می کند.
LDF و کاربرد آن در دندانپزشکی
ارزیابی وایتالیتی پالپ دندان بواسطه اینکه پالپ در یک بافت کلسیفیه احاطه شده، دارای مشکلاتی می باشد و روشهای ارزیابی وایتالیتی پالپ که بطور رایج بکار می روند، این عمل را بطور غیرمستقیم انجام می دهند.(1) تستهای موجود در دندانپزشکی بدین منظور، Subjective بوده و پاسخ الیاف عصبی حسی را نشان می دهند. اساس تستهای رایج این است که اگر اعصاب پالپ به تغییرات حرارتی یا الکتریکی پاسخ گویند، ساختار عروقی پالپ سالم فرض می شوند که این مساله همیشه صادق نیست. در مورد تستهای حرارتی، برطبق فرضیه هیدرودینامیک، توبولهای عاجی باید باز باشند تا حرکت مایع توبولار امکان پذیر باشد. بنابراین این نوع تست در افراد مسن(که معمولا مدخل توبولها کلسیفیه و مسدود است) کارآیی ندارد.(2)

در مورد تستهای الکتریکی باید گفت که آستانه الکترومتریک دندانهایی که به بلوغ کامل نرسیده اند، بالاتر است و این تست در دندانهای با آپکس نابالغ قابل اطمینان نیست. نکته مهم این است که شبکه عصبی Rashkow تا موقعی که آخرین مراحل تکاملی ریشه دندان طی نشود، به تکامل نمیرسد.

نقطه تاریک و مشکل اصلی در ارتباط با تستهای وایتالیتی، ارزیابی وضعیت پالپ بدنبال تروماست. تستهای الکتریکی و حرارتی بدنبال صدمات تروماتیک قابل اطمینان نمیباشند و ممکن است حتی با وجود ترمیم سیرکولاسیون پالپی،پاسخ به این تستها منفی باشد(2) با اینکه امکان صدمات دندانی در هرسنی وجود دارد، اما بیشتر آنها، دندانهای دائمی را در سنین بین 8 تا 12 سال متاثر می سازند(2) یک دنداان نابالغ با دیواره های عاجی نازک از نظر تشخیص، درمان و پرگنوز با مشکل مواجه است. از آنجا که وجود یک پالپ سالم برای پیشرفت تکامل ساختار ریشه لازم است، باید تلاش کرد تا بدنبال صدمات تروما، تاحدممکن پالپ وایتال را حفظ مرد و این مستلزم دستیابی به تکنیکهای نوین در بعد تشخیصی است و اهمیت این موضوع با محدودیتهای تستهای موجود در تناقض است. شاید امروزه با تکنیکهای رایج تنها راه تشخیص قطعی نکروز پالپ بدنبال تروما، نمای رادیوگرافی یک ضایعه رادیولوسنت پری آپیکال باشدکه حاکی از سیر روبه افزایش واکنشهای التهابی در ناحیه پری آپیکال می باشد. درعین حال Anderson در سال 1986 بیان کرده است که در تروماهای متوسط یک رادیولوسنسی یل تغییررنگ گذرای تاج ممکن است پیش بیاید که متعاقب آن وایتالیتی پالپ حفظ شود(3)
Laser Doppler Flowmetry یا L.D.F یک روش الکترواپتیکال غیرتهاجمی برای ارزیابی وایتالیتی پالپ با استفاده از تعیین وجود یا عدم وجود جریان خونی پالپی می باشد(1) LDF جریان خون پالپی را با استفاده از Blood PerfusionFlux و غلظت خون نشان داده و بنابراین درجه وایتالیتی پالپ را تعیین مینماید(4). اساس کار این است که فوتونهای نورلیزر پس از تابش با گلبولهای قرمز درحال حرکت برخورد می کنند. فوتونهایی که با RBC ها برخورد کرده اند، دچار تفرق شده و براساس اصول داپلر دچار شیفت فرکانس میشوند. اما فوتونهایی که به اجزای ساکن برخورد میکنند، دچار شیفت فرکانس نمیشوند. در نور منعکس شده نسبت نوری که دچار شیفت شده به نوری که دچار شیفت فرکانس نیست، یک معیار نیمه کمی برای اندازه گیری جریان خون در بافت است. بخشی از نور به دستگاه Photodetector بازمی گردد و تبدیل به یک Signal می شود(Flux Signal) که آنرا با واحد قراردادی (PU=Perfusion Unit) می سنجند. از آنجا که گلبولهای قرمز جزء غالب متحرک درخون هستند لذا کمیت بدست آمده را می توان بعنوان ایندکسی برای جریان خون پالپی به حساب آورد.
مشخصات لیزر مورد استفاده در LDF
از زمان معرفی این تکنیک لیزرهایی با طول موجهای متفاوت به این منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. در تکنیک اصلی که برای اندازه گیری جریان خون در بافت پوست، کورتکس کلیه و مزانتر روده ارائه شد از لیزر He-Ne با طول موج 632.8 نانومتر استفاده میشود. اما در دندانپزشکی بعلت وجود دومانع یعنی مینا و عاج بر سر راه نور برای رسیده به پالپ، لیزر های Infra red (طول موج بین 780 و 810 نانومتر) که توانایی بیشتری نسبت به لیزرهای دارای طول موج کوتاهتر مثل He-Ne برای نفوذ از مینا و عاج دارند مناسب تر می باشد.
"لیزر" ترس از مراجعه به دندانپزشک را کاهش داده است
به کمک لیزر، درمان های دندانپزشکی ساده تر و برای بیماران قابل تحمل تر شده تا جایی که این شیوه توانسته است از ترس ناشی از آمپول بی حسی که بسیاری از افراد را از مراجعه به دندانپزشک منصرف می کند تا حد زیادی کم کند
به گزارش روابط عمومی انجمن دندانپزشکان عمومی ایران ، دکتر "ناصر نبوی" دندانپزشک که درجریان برپایی دومین کنگره علمی سراسری انجمن دندانپزشکان عمومی افزود: در حال حاضر از روش لیزر برای درمان بافت های سخت مانند دندان و استخوان کلیه انساج سخت در دهان وبافت های نرم می توان بهره گرفت.
وی با اشاره به اینکه از لیزر در کلیه امور دندانپزشکی به غیر از برخی جراحی ها مانند کشیدن دندان ها یا پرکردنی های فلزی داخل دندان می توان گرفت خاطر نشان ساخت : بهره گیری از لیزر به ویژه برای روش های زیبایی در دندانپزشکی کاربرد فراوان داشته و در چنین مواقعی می توان به راحتی لیزر را جانشین تیغ جراحی فرزهای متداول کرد.
به گفته دکتر نبوی ،از آن جایی که لیزر دارای ارتعاش نبوده و ایجاد حرارات و درد نمی کند در کار ترمیم دندان ،از تیغ و فرز موفق تر بوده و بافت نرم را دچار خونریزی نمی کند.
وی گفت:روش استفاده از لیزر،احتیاج کمتری به آمپول بی حس کننده داشته و در آینده نه چندان دور استفاده از لیزر جزو لاینفک شیوه های درمانی به شمار خواهد رفت
بنابر اظهارات این دندانپزشک که خود برای اولین بار از لیزر در امر دندانپزشکی در کشور بهره جسته است ،قدمت این روش به بیش از سه سال می رسد.
وی گفت:اکثر مراجعه کنندگان از کار با لیزر اظهار رضایت کرده،اما همچنان به دلیل آن که این روش نیازمند تجهیزات گرانتری نسبت به روش سنتی است ،هزینه های درمانی آن به مراتب بیش از روش های هایی است که در گذشته استفاده می شده است
دکتر نبوی در پایان تصریح کرد:با ورود دستگاه های جدید لیزر ،با فن آوری پیشرفته و تکمیلی این تجهیزات ،امکان کاهش قیمت این تکنولوژی در آینده پیش بینی می شود.
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. با توجه به تجربیات سودمندی که در زمینه علم جدید لیزردرمانی بدست آمده است روش ماهرانه ای برای درمان دیابت نوع یک و دو بکمک لیزردرمانی Bioresonance Information یا (BILT) ابداع شده است که در آن بیماران دیابتی بدون نیاز به انسولین و قرص قند و یا رژیم غذایی شدید به زندگی طبیعی بازمیگردند. جراحی و درمانهای شیمیایی هیچکدام نتوانسته اند بیماری قند را درمان نمایند. طب لیزری بکمک طب کوانتوم آمده و تاثیر پیشرونده و سودمندی در درمان بیماری ها گذاشته است. لیزردرمانی کم توان (Low Level Laser Therapy) یا LLLT ابتدا بمنظور انرژی بخشیدن به ارگانیزم بیمار مورد استفاده قرار گرفت. بعدهادر طی کار LLLT پدیده جذب رزونانس (resonance absorption phenomenon)کشف شد .در همان اوایل کاربرد لیزردرمانی کم توان پدیده جذب رزونانس بعنوان راه رسیدن ادراکی به ماهیت بیماری، به جهت اثر گذاری مستقیم بر آن ارگانیزم در سطح اتمی و مولکولی توسعه پیدا کرد . لیزردرمانی کم توان میتواند بصورت لیزردرمانی Bioresonance Information انجام شود از آن جهت که اولا هیج عارضه خطرناکی ندارد ثانیا میتواند بصورت یک درمان بسیار موثر در برطرف نمودن هر قسمتی از بیماری و حتی قوی تر کردن ارگانهای سالم نیز بکار رود.با مشاهده نتایج LLLT انجام شده در گروه دیابتی های با سنین مختلف ،این عقیده را که هر بیماری ( با توجه به سطح عملکرد و وسعت ضایعه و نوع آسیب به آن ارگان) قابل برگشت است ثابت میشود.

تاثیر لیزر گالیم آرسناید در درمان کمردرد مزمن
پروفسور سوریانو در روزاریو آرژانتین(Prof. Soriano)
یک تحقیق دوسوکور از افراد سالمند که از درد مزمن کمر ( Chronic LBP ) رنج می بردند انجام داد. پس از معاینه بالینی ، بیماران به دو گروه تقسیم شدند. یک گروه لیزر گالیم آرسناید 4ژول در هر نقطه دریافت نمود و گروه دیگر تشعشع کاذب دریافت کرد. 10 بار به صورت روزی یک بار انجام شد. درد با مقیاس VAS در ابتدا و انتهای دوره درمان اندازه گیری شد. درمان در 71 در صد گروه لیزر و 36 درصد گروه کاذب موثر بود . درد در 45 درصد گروه لیزر و 15% گروه کاذب کاملا" از بین رفت. در طی پیگیری 35% بیماران گروه لیزری که بهبود درد تا میزان 60 % داشتند در مقایسه با 70% گروه کنترل دچار عود شدند.عوارض جانبی وجود نداشت.
تاثیر لیزرکم توان بر روی سلولهای عصبی
در مطالعه ای که با استفاده از اشعه لیزر هلیوم- نئون 632.8 نانومتر برای تعیین اثر نور لیزر برروی سلولهای مغز جنین موش و سلولهای مغز موش بالغ انجام شد مشخص گردید که نور مستقیم لیزر هلیوم- نئون به میزان 3.6 ژول بر سانتی متر مربع سبب تسریع در پروسه های سلولی رشد و نمو گرد ید که در نمونه کنترل نور لیزر ندیده فقط مقدار کمی رشد دیده میشد. این مشاهده پیشنهاد میکند که اشعه لیزر کم توان را میتوان در موضعی که بطور آزمایشی باعث آسیب عصب محیطی در آن شده ایم بکار برده و باعث تسریع پروسه های رشد در آن شویم و در نتیجه آن باعث تسریع در ترمیم جراحت عصب شویم.مکانیزم لیزر کم توان در بافت عصبی بطور کامل فهمیده نشده است ولی بعضی آزمایشات بطور ضمنی اثرات فتوشیمیایی نور لیزر را در سیستمهای بیولوژیک توضیح میدهد. سیتوکرومها تاثیر پذیرفته وباعث تحریک فعالیت Redox در زنجیره تنفس سلولی میگردد ودر نتیجه سبب افزایش در تولیدادنوزین تری فسفات شده که بنوبه خود باعث فعالیت Na,k-ATPase و دیگر حامل های یونی میشود که در نها یت باعث افزا یش فعالیت سلولی میگردد.
مطالعه بر روی حیوا ن- تاثیر لیزر درمانی بر آسیب شدید اعصاب محیطی
روش اشعه دادن برای درمان آسیبهای سیستم اعصاب محیطی و مرکزی در سال1978 توسط روکیند ابداع وسپس طی سالهای بعدی تغییراتی نمود. مدل مورد استفاده در این کار عصب سیا تیک موش بود. سپس تشعشع لیزر کم توان جهت جراحت شدید اعصاب محیطی چه بطور مستقیم و چه بصورت روی پوستی بکار رفت. اثر این دو نوع لیزر درمانی در کوتاه مدت اندازه گیری شد یعنی هم پس از چند دقیقه و هم پس از طولانی مدت(روز ها و ماهها) .
در نمونه کوتاه مدت : از طریق زخم باز به عصب جراحت دیده تشعشع مستقیم صورت گرفت و پتانسیل عمل اندازه گیری شد. طول موجها و قدرتهای مختلفی بکار برده شد و مشخص گردید که طول موجهای 540 ، 632.8 و780 نانومتر بیشترین اثر را دارند . (P=0.01)
در نمونه طولانی مدت : مشخص شد همانطور که انتظار می رفت فعالیت الکتروفیزیولوژیک در نمونه آسیب دیده ای که اشعه ندیده بود کاهش داشت . اما استفاده از لیزر کم توان از کاهش فعالیت الکتروفیزیولوژیک جلو گیری کرد ویا پیشرفت آن را کند نمود. (P=0.001) این خاصیت هم بلافاصله بعد ازآسیب و هم در طولانی مدت بروز کرد. این تحقیق نشان داد که وقتی درمان با لیزر کم توان برای هر دو قسمت عصب محیطی آسیب دیده و بخش نخاعی آن انجام شود در مقایسه با کاربرد لیزردر محل ضایعه به تنهایی مدت زمان بهبودی و کیفیت ترمیم عصب سیاتیک اسیب دیده بهتر میشود .مطالعات بافت شناسی نیز یافته های الکتروفیزیولوژیک را تایید می کنند بدین صورت که لیزر کم توان باعث کاهش ویا جلوگیری از پیدایش بافت اسکار در محلهای آسیب دیده می شود. تشعشع لیزر باعث افزایش جوانه زدن(Sprouting) اکسونها در عصب آسیب دیده سیاتیک شده و باعث تسریع در بهبودی اعصاب محیطی آسیب دیده می شود . بعلاوه اثر سودمند تشعشع لیزر کم توان نه تنها در عصب درمان شده با لیزر دیده میشود بلکه در سگمنت مطابق آن در نخاع نیز بروز میکند . درمان با لیزر کم توان بطور چشمگیری باعث کاهش تغییرات دژنراتیو در محل عصب درنخاع شده و افزایش تکثیر نوروگلیا هم از نوع استروسیتها و هم از نوع الیگودندروسیتها را بدنبال دارد. این مطلب نشاندهنده این است که متابولیسم نرونها بالاتر رفته و توانایی تولید میلین بواسطه درمان لیزری بهتر میشود . همچنین تشعشع لیزر کم توان باعث ایجاد اثرات سیستمیک در اعصاب محیطی بشدت آسیب دیده و مطابق آن در نخاع میشود .
مطالعه تصادفی دو سویه کور میزان ترمیم عصب سیاتیک موش بعد از بخیه کردن و لیزر درمانی بعد از عمل
بتازگی اثر درمانی تشعشع لیزر کم توان برروی ترمیم اعصاب محیطی پس از قطع کامل و آناستوموز مستقیم ان در عصب سیاتیک موش بررسی شده است . لیزر با طول موج 780 نانومتر ترانس کوتانئوس روزی 30 دقیقه برای 21 روز پی درپی برروی محل اسیب عصب سیاتیک و مطابق آن در نخاع بلافاصله بعد از بستن زخم تابانده شد . پاسخ مثبت سوماتوسنسوری در 55% موشهای اشعه دیده ودر 11% موشها اشعه ندیده مشاهده شد . رنگ آمیزی ایمنوهیستوکمیکال در گروه درمان شده با لیزررشد بیشتر آکسون و کیفیت بهتر پروسه ترمیم بدلیل افزایش تعداد اکسونهای با قطر متوسط و قطر زیاد را نشان داد .
مطالعه بالینی پیلوت در گروه بیماران بستری شده در بخش جراحی مغز و اعصاب مرکز پزشکی سوراسکی و در افرادی که از جراحت شدید اعصاب محیطی و براکیال پلکسوس برای مدت بیش از دو سال رنج می بردند .- هرکدام از 59 بیمار با لیزر CW 780 nm برای 5ساعت درروز بمدت 21 روز پیاپی با استفاده از سیستم لیزری بخصوصی که مخصوص روش خودمان طراحی شده بود، درمان شدند . ملاک درمان با لیزر دراین افراد بقرار زیر بود:
بیمارانی که از اختلالات جزیی حرکتی و حسی در رنج بودند و جراحی مثمر ثمر نبود . 56% بیماران درمان شده با لیزر نتایج خوب و عالی در اعمال موتور نشان دادند .
مطالعه اتفاقی دوسویه کور گروه کنترل و پلاسبو درخصوص تاثیر لیزر کم توان در درمان جراحت اعصاب محیطی : این مطالعه در افرادی که آسیب ناقص اعصاب محیطی در شبکه براکیال از 6 ماه تا چند سال قبل داشته اند انجام شد . پروتکل این درمان با مجوز کمیته هلسینکی دانشگاه سوراسکی و وزارت بهداشت و باهمکاری بخش توانبخشی انجام شد . این مطالعه بهبودی فانکشنال این بیماران را پس از درمان بالیزر کم توان و یا پلاسبو مورد بررسی قرارداد . بهبودی این بیماران با مقایسه اشکال موجود قبل و بعد از جراحی طبقه بندی شد . درجه بندی پس از لیزر درمانی یاپس از پلاسبو با مقایسه تغییر در قدرت پس از درمان و قبل از درمان انجام شد . تقریبا در همه موارد سطح عمل موتور قبل از درمان حداقل تا خیلی ضعیف بود. از نظر آماری در گروه درمان شده با لیزر درمقایسه با گروه پلاسبو بهبودی قابل ملاحظه ای در فعالیت موتوری دیده شد (P=0.0001) . یافته های الکتروفیزیولوژیک از لحاظ اماری نشاندهنده بهبودی قابل ملاحظه در گروه درمان شده بالیزر بود . تجربیات 25 ساله ما نشان داد که لیزردرمانی روشی ارزان و غیرتهاجمی بوده و به عنوان درمان اضافی و استاندارد برای بهبودی کارکرد در بیماران داراری آسیبهای اعصاب محیطی و شبکه براکیال محسوب میشود . بر اساس تجربیات بالینی ما مزیت اصلی لیزردرمانی تقویت و شتاب گرفتن بهبودی در بافت عصبی آسیب دیده میباشد . نتایج درمانی نشان میدهد که بهبودی پیشرونده در کارکرد عصب باعث بهبودی قابل توجه میگردد.
لیزردرمانی داخل وریدی
بتازگی روشهای مختلف فتوهموتراپی شامل تاباندن اشعه لیزر و غیر لیزر( شامل incoherent monochromic, narrow band , broad band ) بطور گسترده ای در درمان پاتولوژیهای مختلف بکار می روند . خون بطور مستقیم از طریق داخل وریدی (قرمز ، UV ، نورآبی ) ویا ازطریق پوست ( قرمز و مادون قرمز) تحت تاثیر اشعه قرار میگیرد برخلاف لیزر درمانی موضعی اثرات درمانی فوتوهموتراپی از یک نقطه، باعث بهبودی سیستمیک شده و سیستمهای عروقی ، تنفسی ، ایمنی و دیگر سیستمهای بدن را تحت تاثیر قرار میدهد .
روش لیزردرمانی داخل وریدی HeNe (LBI) ازسال 1981 در شوروی و توسط E.N. Meshalkin و V.S Sergievskiy بصورت آزمایشی و بالینی شروع شد . این روش ابتدا برای درمان بیماریهای قلبی- عروقی بکار رفت . بعضی از مولفین گزارش کرده اند که گستره درمانی این روش بسیار وسیع بوده و باعث بهبود خصوصیا ت رولوژیک و میکروسیرکولاسیون خون شده و موجب طبیعی شد ن پارامترهای هورمونا ل ، ایمنی ، تولید مثل و بسیاری از سیستمهای دیگرمیشود .
لیزر HeNe (632.8 nm) بطور معمول در لیزر درمانی داخل وریدی (IV LBI) مورد استفاده قرار میگیرد . پارامترهای معمول در لیزردرمانی داخل وریدی شامل : قدرت خروجی از لایت گاید و ورودی به داخل خون از یک تا سه میلی وا ت برای مدت 20 تا 60 دقیقه . جلسات درمانی بصورت روزانه بوده و دوره درمان از 3 تا10 جلسه میباشد .
مشخص شده است که IV HeNe LBI پاسخ ایمنی را تحریک میکند ، ا ریتروژنز را فعال نموده و از دفرمیتی غشاء اریتروسیتها جلوگیری مینماید، دارای فعالیت آنتی هیپوکسیک وآنتی توکسیک سیستمیک درپروسه های مختلف پاتولوژیک ا ست . IV LBI بعنوا ن یک بیواستیمولاتور ، ضددرد ، ضد حساسیت ، immunocorrective ، آنتی توکسیک ، آ نتی هیپوکسیک ، ضد اسپاسم ، وازودیلا تیو ، آنتی آریتمیک ، انتی باکتریا ل ، ضد ا لتهاب و… مورداستفاده قرارمیگیرد .
IV LBI مکانیسمهای غیر اختصاصی ضد عفونت سیستم ایمنی را فعال میکند . تشدید فعا لیت باکتری سیدا ل سرم خون و سیستم کمپلمان ، کاهش میزا ن CRP و سطح مولکولها و توکسیسیته پلا سما ، افزا یش میزان IgA ,IgM,IgG در سرم خون ، همچنین کاهش سطح کمپلکسهای ایمنی در گردش از د یگر خوا ص این روش است . بعضی از مطالعات نشاندهنده افزایش فعالیت ایمنی سلولی بدنبا ل IV LBI هستند (N. F. Gamaleya et al., 1991) . بر اثر IV LBI فعالیت فاگوسیتیک ماکروفاژها بطور مشخص افزایش می یابد، غلظت میکروبها در اگزودای حفره شکم در بیماران دچار پریتونیت کاهش میابد، ایجاد ا لتهاب توسط بیماریها کاهش میابد، و میکروسیرکولاسیون مشخصا فعال میشود .
اثرات با لینی IV LBI بواسطه فعالیت immuno-corrective و از طریق طبیعی شدن ارتباطات بین سلولی با افزایش تعداد لمفوسیتهای T و افزایش میزان سلولهای ایمنی در خون ایجاد میشود . افزایش فعالیت لمفو.سیتهای B ، قدرتمند شدن پاسخ ایمنی ، کاهش میزان intoxication باعث بهبود حال عمومی بیمار میشود (V. S. Sergievsky et al., 1991)
IV LBI باعث بهبود خواص rheologic خون شده ، سیا لیت(fluidity) و عملکرد انتقال در خون را بالا میبرد. این پدیده با افزا یش سطح اکسیژن خون ، و نیز کاهش فشار دی اکسید کربن همراه ا ست. اختلا ف بالای فشار اکسیژن بین شریان و ورید بیان کننده این ا ست که هیپوکسی بافتی از بین رفته و اکسیژناسیون بهتری صورت می پذیرد. وا ین یعنی طبیعی شدن متابولیسم بافتی. احتمالا علت افزایش فعالیت ترانسپورت اکسیژن در IV LBI اثر برروی هموگلوبین در مراحل مختلف اکسیژنا سیون است. افزا یش میزان اکسیژن باعث بهبود متابولیسم بافت میشود. علاوه بر این اشعه لیزر سنتز ATP و تولید انرژی در سلولها را فعال میکند(A. S. Krjuk et al., 1986). IV LBI در کاردیولوژی دارای اثر ضد درد و افزایش مقاومت بیمار نسبت به تستهای تحمل فیزیکی (تست ورزش ) است.
ثابت شده است که IV LBI با کاهش فعالیت انعقادی پلاکتها و افزایش فعالیت فیبرینولیز باعث افزا یش جریان خون محیطی و اکسیژناسیون بافتی میشود. بهبود میکروسیرکولاسیون و مصرف بیشتر اکسیژن توسط بافت بواسطهIV LBI با اثر مثبت بر متابولیسم و بصورت افزایش اکسیداسیون ملکولهای حمل کننده انرژی شامل گلوکز ، پیروا ت ، و دیگر مواد ایجاد میشود.
بهبود سیستم میکروسیرکولاسیون همچنین بعلت وازودیلاتاسیون و تغییر در خوا ص rheologic خون در نتیجه کاهش ویسکوزیته ، کاهش فعالیت انعقادی گلبولهای قرمز ناشی از تغییر در خواص فیزیکی – شیمیایی ، بخصوص افزا یش شارژمنفی ، بوجود می اید. بالاخره فعالیت میکروسیرکولاسیون، باز بودن مویرگها و کلترا لها ، بهبود تغذیه بافتی ، طبیعی شدن فعالیت عصبی نیز حا صل میشود (N. N. Kapshidze et al., 1993) .
بعلت خواص ضد درد ،ا سپاسمولیتیک و سدا تیو تاباندن اشعه لیزر بر خون ، توصیه میشود IV LBI قبل از جراحی و نیز در مرحله بعد از عمل جراحی مورد استفاده قرار بگیرد.
انجام IV LBI در بیماران با گلومرولونفریت مزمن باعث کاهش مقاومت نسبت به درمان دارویی میشود (داروها شامل گلوکوکورتیکوییدها، سیتوستاتیکها، هیپوتنسیوها، و دیورتیکها)
IV LBI باعث افزا یش غلظت آ نتی بیوتیکها د رناحیه ملتهب میشود. این خاصیت بر اثر بهبود میکروسیرکولاسیون د رناحیه ملتهب و نیز طبیعی شدن مورفولوژی و فعالیت کلی با فت ایجاد میشود.
IV LBI با اثر بر پروسه های التهابی در ارگانهای ژنیتال داخلی ، برای فعال کردن جریان خون رحمی – جفتی و جلوگیری ا زپاتولوژیهای حین زایمان ، در بیماریهای زنان و زایمان نیز کاربرد دارد .
IV LBI تولید گونا دوتروپینها را طبیعی میکند ، میکروسیرکولاسیون را بهبود می بخشد ، فشار اکسیژن را در خون و بافت بالا میبرد ، و پروسه های تکثیر و ترمیم را تسهیل مینماید.
بعلت اثرا ت عمومی و چند عاملی IV LBI و اثر مثبت آن روی کلیه بافتها و سیستمهای فعال بدن، واثرات بالینی در درمان بیماریهای مختلف ، بعضی از مولفین معتقدند که بهبود میکروسیرکولاسیون بعد از IV LBI روی تمام ساختمانهای سیستم اعصاب مرکزی تا ثیر میگذارد، و این تا ثیر بیشتر در هیپوتالاموس دیده میشود که این به خاطر زیاد بودن واسکولاریته هیپوتالاموس ا ست. مویرگهای هیپوتالاموس مشخصا نفوذ پذیری زیادی نسبت به پروتیینهای ماکرومولکول دارند که ا ین نفوذ پذیری با تابانیدن اشعه بر روی خون در هسته ساب تالامیک بیشتر میشود. بنابراین بنظر میرسد که IV LBI فعالیت هیپوتالاموس و تمامی سیتم لیمبیک را افزایش میدهد، و نتیجه آ ن افزایش عملکرد انرژتیک، متابولیسم ، سیستم ایمنی ، پاسخهای نباتی ، و تطابق ارگانیسم ا ست.
استفاده نادرست از لیزر خطر آفرین است
استفاده نادرست از لیزر داخل چشمی ، در کمتر از یک صدم ثانیه شبکه چشم را از بین می برد.
دکتر " عباس مجد آبادی " عضو هیئت علمی سازمان انرژی اتمی ایران ، در گفتگو با ایسنا ، واحد علوم پزشکی ایران ضمن بیان این مطلب گفت : متاسفانه جایگزینی برای بافتهای موجود در بدن که از راه لیزر برداشته می شود ، وجود ندارد حتی لیزر باعث آسیب رسانی به بافتهای سالم بدن نیز می شود.
وی افزود : سرطانهایی که از راه لیزر ایجاد می شوند بیشتر از نوع کنسرهای پوست است که با دارو و درمان کنترل ورفع می شود ؛ ولی بطور کلی سرطان زا بودن لیزر بسیار نادر است .
وی در باره تاثیرات مثبت لیزر اظهار داشت : " عمل جراحی لیزری " در صورتی که جایگاه مشخصی داشته باشد و بوسیله پزشک متخصص صورت بگیرد مفید است ولی در غیر این صورت می تواند خطرات جدی را برجای بگذارد .
دکتر " مجدآبادی " گفت : جراحی با لیزر بدلیل اینکه سرعت و دقت عمل را افزایش داده ، بدون درد و ایجاد ناراحتی برای بیماران است توصیه می شود؛ ولی هیچ زمانی جایگزین تکنیک ها و رو شهای جراحی نیست. برای مثال ؛ لیزر درباز کردن حفره اشکی کارایی زیادی داشته ، عمل جراحی را سرعت می بخشد.
وی خاطر نشان کرد : آموزش قبل از کاربرد با لیزر می تواند ضایعات را بطور جدی کاهش دهد.
این عضو سازمان انرژی اتمی ایران افزود : کشور ما خصوصا" جهاد دانشگاهی در زمینه های کاربرد لیزر " کم توان " و " پوست " بسیار فعال عمل می کند و حتی مقالات ایرانی که سال گذشته در همایش لیزر تراپی در ایتالیا ارائه شد ، بعنوان مقالات برتر شناخته شد.
وی در خاتمه گفت : کلیه پزشکان باید قبل از کاربرد با لیزر ، با گذراندن دوره های آموزشی اصول ایمنی آن را فرا بگیرند
کاربرد لیزری در نوسازی صنعت :
گسترش تکنولوژی لیزر در دهه گذشته در تمامی شاخه های زندگی رشد فزاینده ای داشته است به گونه ای که امروزه لیزر جزء لاینفک زندگی انسان محسوب می شود یکی از شاخه هائی که لیزر از ابتدای اختراع آن بیش از دیگر زمینه های کاربردی مورد توجه محققین و متخصصین قرار گرفت ، کاربرد صنعتی لیزر بوده است .
برش کاری توسط لیزر از همان روزهای آغازین تولد لیزر مورد توجه بسیاری از علاقه مندان و صنعتگران که به آینده درخشان کار خود امید داشتند قرار داشت . پرتو لیزر با توجه به ویژگیهای منحصر خود که شامل تک رنگی ، همدوسی ، شدت بالا و واگرائی کم است نشان داد که با بکارگیری آن می توان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلکه به تحول کیفی محصولات آن امید فراوانی پیدا نمود . بدنبال ساخت اولین لیزر گازکربنیک در سال 1964 این امکان فراهم شد که بتوان با حداقل امکانات لیزرهای پرقدرتی در ناحیه حرارتی مادون قرمز ، همان منطقه ای که موردنیاز صنعت است تهیه و به بازار عرضه نمود . اینک وسیله ای پا به عرصه وجود گذاشته بود که امکان فراهم نمودن یک منبع حرارتی قابل کنترل و در عین حال بسیار باریک به راحتی در دسترس کاربران قرار می گرفت . با یک نگاه گذرا اما عمیق به نقش لیزر در صنعت می توان به این نکته واقف شد که لیزر تحولی بی سابقه در این عرصه ایجاد کرده است که دامنه رشد آن هر روزه گسترش می یابد . امروزه اگر شاهد محصولاتی باشیم که به جهت کیفی و مرغوبیت در کمترین زمان به بازار عرضه می شوند ، متوجه نقش و اهمیت لیزر در صنعت خواهیم بود .
اثربخشی لیزر در تمامی زیرشاخه های صنعت امری محسوس و غیرقابل انکار است . برای مثال برش کاری، سخت کاری ، سوراخکاری ، علامت زنی ، بیشترین کاربردها را در خانواده صنعت عهدا دار بوده است . آمارها نشان می دهد بیش از 85% فعالیت های صنعتی در همین موارد خلاصه می شود .
امروزه بکارگیری لیزر در شاخه های مورد اشاره بالا امری طبیعی ، روتین و با یک سابقه 20 ساله مملو از تحقیقات و تجربیات فراوان است .
در خصوص برشکاری این امکان فراهم می شود که پرتوی لیزر توسط یک عدسی بر روی قطعه کار متمرکز شده بطوریکه در زمانی نزریک به یک هزارم ثانیه درجه حرارتی بیش از 4000 درجه سانتی گراد بر روی قطعه کار (فلز) ایجاد می کند .
نتیجه این عمل ذوب شدن لحظه ای فلز در یک باریکه ای به قطر 1/0 میلی متر است . اینک با حرکت دادن 2 آینه که نقش هدایت پرتو لیزر بر روی عدسی مورد نظر را دارد این امکان فرهم می شود که پرتو لیزر در جهت x و yحرکت نموده و براحتی هر شکلی را که مایل باشیم بر روی قطعه کار ایجاد نماییم . از دیگر مزایای بکارگیری لیزر در برش کاری می توان به : افزایش سرعت کار ، دقت بالا ، کمترین خسارت حرارتی به قطعه کار اشاره کرد . در زمینه جوشکاری نیز بکارگیری لیزر مزایای قابل ملاحظه ای را در صنعت بدنبال داشته است .
در نگاه اول جوشکاری با لیزر بنظر می رسد که قادر است براحتی و در کمترین زمان ممکن نه تنها فلزات را در ابعاد و اندازه های مختلف به یکدیگر جوش دهد بلکه با این تکنیک این امکان فراهم شده است که فلزات غیرهمنام نیز به یکدیگر جوش داده شوند . لیزر در کنار یک CNC یک سیستم کامل لیزر جوش را ایجاد می کند که با کمک آن صنعت گران قادرند با سرعت زیاد ، دقت بالا و حداقل هزینه مصرفی از قابلیت های آن استفاده نمایند . یکی از شاخه های صنعت که در دو دهه اخیر مورد توجه و بسط فراوان قرار گرفته است پدیده بهینه سازی و بکارگیری مواد با آلیاژهای مختلف با طول عمر بالاست . هر قطعه مکانیکی بعد از یک دوره مشخص بر اثر صدمات مختلف از رده خارج شده و باید قطعه های نو جایگزین آن شود . قطعاتی مانند مته ها ، توربین ها ، تیغه اره ها و سیلندرها دچار بیشترین ساییدگی و پوسیدگی هستند لذا بیش از عناصر تشکیل دهنده مورد توجه قرار گرفته اند . امروزه با کمک لیزر می توان عمل سخت کاری بر روی لایه های سطحی فلزات انجام داد . به گونه ای که طول عمر آنها به میزان قابل توجه ای افزایش پیدا کند . این عمل نه تنها صرفه جویی فراوانی را به همراه دارد بلکه در حداقل زمان ممکن صورت می پذیرد . امروزه عمل سخت کاری با دیگر روش ها نیز صورت می پذیرد اما عملاً هیچیک از آنها نتوانسته جایگزین خوبی برای لیزر باشد .علامت زنی بر روی قطعات مختلف با مواد مختلف از نکات حائز اهمیت حوزه صنعت بشمار می رود بسیاری از تولیدکنندگان مایلند جهت جلوگیری از سوءاستفاده محصولات تقلبی به گونه ای محصولات اصلی را از نمونه تقلبی متمایز نمایند . حک کردن علامت و یا یک آرم مشخص با دقت بالا یک راه حل خوبی به نظر می رسد که سالیان سال مورد استفاده قرار گرفته است . به همین خاطر با متمرکز کردن پرتو لیزر در ابعادی حدود 50 میکرون با کمک 2 اسکنر مکانیکی میتوان هر شکل دلخواهی را در اندازه های مختلف بر روی محصولات حک نمود .
سرعت حکاکی به قدری بالاست که این فرایند ظرف چند ثانیه به اتمام خواهد رسید . امروزه حک نمودن 300 حرف در یک ثانیه توسط لیزر امری عادی بنظر می رسد . از آنجا که تمامی کنترل و هدایت این فرایند توسط کامپیوتر صورت می گیرد ، کاربران با حداقل مهارت قادر به انجام آن خواهند بود . حکاکی با لیزر هیچگونه محدودیتی جدی به جهت نوع جنس فراهم نخواهد کرد . دستگاههای حکاکی لیزری با قیمت های نازلی قابل تهیه از سازندگان آن می باشند . یکی از کاربردهای پرطرفدار لیزر در صنعت در امر سوراخکاری می باشد . ایجاد نمودن سوراخهای بزرگ و ریز بر روی موادی مانند چوب ، فلز امری عادی بنظر می رسد . اما همین که مایل باشیم این عمل را در ابعاد چند میکرون و بر روی موادی مانند سرامیکها ، شیشه و پلاستیک انجام دهیم خود پی می بریم که اگر نگوییم غیرممکن ، بسیار مشکل خواهد بود . اما امروزه به کمک لیزر این عمل در کمتر از ثانیه و با آهنگ بالا قابل اجرا و تکرارپذیر است . و این همان چیزی است که صنعتگران سالیان سال بدنبال آن بوده اند . امید است در آینده ای نه چندان دور شاهد بکارگیری این فناوری جدید در عرصه صنعت بوده و با این کار بر دامنه فعالیت های لیزر ، این نور شگفت انگیز بیافزاییم .
پاکسازی دیوار نوشته ها به کمک لیزر
آیا پاکسازی نوشته های بی معنی روی دیوارها آنهم بکمک اشعه لیزر پر توان عاقلانه است؟. "دیوید ماتیو" اولین کسی است که به فکر استفاده از لیزر برای پاکسازی دیوارها افتاد.او که در خلیج "هاف مون" که در حدود نیمساعت با سن فرانسیسکو فاصله دارد زندگی می کند؛ اول بار از یک لیزر آزمایشگاهی برای آزمودن این ایده استقاده کرد و از نتیجه حاصله شگفت زده شد!.هنوز پیشرفتهای حاصل از محصولات جانبی این کاربرد در نیمه راه است.این پیشرفت مدیون گروه متخصصان برنامه های لیزری به سرپرستی"لوید هاکل" می باشد. با پیشرفتهای آتی در این زمینه جدا سازی لایه های سطحی حساس از سطوح غـیر حساس امکان پذیر خواهد بود.
ایده استفاده از لیزرجهت پاک کردن حروف چاپی ازروی کاغـذ سالها پیش به مرحله عـمل درآمده بود. مشکل عمده ای که با آن مواجه ایم هزینه های تلف شده مالیات دهنده گان و آثارمخرب محیطی است که پاکسازی رنگها مانند دیوار نوشته ها و رنگهای سربی از روی سطح ساختمانها به جا میگذارند. بندر سن فرانسیسکو هر ساله حدود 10 میلیون دلارهزینه و نیو یورک پنج بار بیش از آن صرف مبارزه با دیوار نوشته ها میکنند که در نهایت هر دو بازنده اند!.
تمام روشهایی که در حال حاضربرای زدودن دیوار نوشته ها بکار میرود نواقصی دارند. حتی کارگرانی که با رنگ آمیزی سطوح سر وکار دارند نیزدراین خرابکاریها دست دارند!. رنگهای"سند بلاست"مقدار زیادی ذرات ماسه و رنگ را از طریق هوا منتقل میکنند.روشهای شیمیایی همچون پاشیدن سودا(بیکربنات سدیم) مقدارزیادی ضایعات مایع از خود به جا میگذارد که مستلزم صرف زمان زیادی برای پاکسازی آنها میباشد. وجود سطوح خشن زیرین رنگ و همچنین بکار بردن روشهایی که با ملایمت با این مساله برخورد می کنند؛هر دو به شکست منجر می شوند، چرا که مستلزم مراقبتهای مضاعـف میباشند.
اصل اساسی استفاده از سیستم لیزر زدایی رنگها کندن رنگ بوسیله فشار امواج "فوتو اکوستیک" است.هنگامی که اشعه لیزر از نظر قدرت و پالس تنظیم گشته و به سطح رنگی می تابد انرژی حاصله بصورت گرما و امواج صوتی تغییر شکل می دهد.امواج صوتی از میان لایه رنگ عبور کرده و به سطح محکم زیرین برخورد می نماید و بر می گردد.امواج بازگشتی با امواج ورودی برخورد نموده تداخل مخربی را در لایه رنگ ایجاد می نمایند که در نهایت منجر به انفجار لایه رنگ و تبدیل آن به پودر می شود.
کلمه لیزرخلاصه شده عبارت‎ ‎‏ ‏Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation‏ به معنی تقویت نور به وسیله گسیل تحریکی تابش است. در 16 مه 1960 دکترتئودورمایمن ‏‎ Theodor Maimen)‎‏) اولین لیزر را در آزمایشگاههای شرکت هوایی هیوز در کالیفرنیای آمریکا با موفقیت به کار انداخت. در این آزمایش میله ای از یاقوت مصنوعی در درون لامپ درخش مارپیچی قرار گرفته بود و دو انتهای تخت یاقوت به دقت صیقلی و با نقره پوشش داده شده بود. ظهور ناگهانی نور قرمز لیزر که روشنتر از نور خورشید بود، از انتهای یاقوت بیرون جست و به این طریق انرژی مهار شده ولیزر اختراع شده بود. اولین لیزر گازی در سال 1961 توسط پروفسور علی جوان و همکارانش در آزمایشگاه بل ساخته شد که در آن از مخلوط گازهای هلیوم ونئون به عنوان محیط لیزری، استفاده شده بود. در همان آزمایشگاه اولین لیزر نئودمیوم ( ‏neodmium‏) توسط جانسون و همکارانش ساخته شد. لیزر نیمه رسانا نیز برای اولین بار در سال 1962 توسط هال در آزمایشگاه تحقیقات الکتریکی عمومی طراحی و پیاده سازی شد. همزمان با آن، تحقیقات گسترده ای برای ساخت لیزر اگزایمر در سال 1975 توسط اوینگ ( ‏Ewing‏) انجام شده است. سرانجام در سال 1985 مهمترین نوع لیزر، لیزر اشعه ایکس، توسط
ماتئوس (‏Matteus‏) و همکارانش در لیورمور ساخته شد. ‏
کاربرد لیزر در پزشکی
در حال حاضر کاربرد لیزر در پزشکی به خصوص در جراحی ها به قدری زیاد و متنوع است که بحث در مورد تمام آنها از حوصله این مقاله خارج است. مزایای جراحی لیزری بر حسب نوع عمل، نوع لیزر و بعضی اوقات از حالتی به حالت دیگر متفاوت است. حصول تمامی این مزایا به شرطی مقدور است که لیزر به طور صحیح مورد استفاده قرار گیرد. بعضی از این مزایا عبارت است از:‏
‏- میدان جراحی خشک (بدون خونریزی)،
‏- کاهش اتلاف خون، ‏
‏- کاهش تورم،
‏- محدودیت فیبروز وتنگ شدگی مجرا، ‏
‏- انتقال از طریق رشته های نوری، ‏
‏- تداخل نداشتن با لوازم تحریک کننده،
‏- توانایی حذف سلولهای نئوپلازیک باقیمانده و کاهش برگشت عوارض،
‏- دقت،
‏-کاهش وسایل جراحی در زمینه عمل جراحی،
-کاهش درد های بعد از عمل ( به طور انتخابی ) و‏
‏- ضد عفونی ناحیه جراحی. ‏
در حال حاضر رایجترین لیزری که در اطاق عمل مورد استفاده قرار می گیرد، لیزر دی اکسید کربن است. از کاربرد های گسترده این لیزر می توان از توانایی آن در برش و تبخیر نام برد. اخیرا از انعقاد ثانویه آن نیز در مواردی استفاده شده است. ‏
لیزر نئودیمیوم – یاگ نیز یکی از لیزر هایی است که به سرعت جای خود را در اطاق های عمل پیدا کرده است. قابلیت انتقال این لیزر از طریق رشته های اپتیک توان بالای آن ( در موقع نیاز)، وجود پروب های تماسی (برای برش های ظریف ) و تبخیر به وسیله آن، لیزر نئودیمیوم- یاگ را به صورت یکی از دستگاه های بسیار با ارزش برای متخصصان در آورده است. در جراحی های عمومی، که به ندرت از لیزر ها استفاده می شود، نیز کاربرد های چشمگیری برای لیزر نئودیمیوم – یاگ تماسی به وجود آمده است. در چند سال اخیر لیزر نئودیمیوم- یاگ سوئیچ شده ‏Q‏ کاربرد های قابل ملاحظه ای نیز در چشم پزشکی پیدا کرده است.
‏جراحی مغز
‏ اولین لیزر به کار گرفته شده در جراحی مغز، لیزر دی اکسید کربن بوده است و به همان دلایلی که در میکرولارنکوسکپی بیان شده، هنوز توانسته است موجودیت خود را در این رشته حفظ کند. لیزر دی اکسید کربن به علت کانونی شدنش به یک سوراخ کوچک از فاصله دور و همچنین دقت این دستگاه در کاربرد های میکروسکوپی ایده آل است. لیزر نئودیمیوم-یاگ یک لیزر الحاقی بسیار مفید در این زمینه است. این لیزر برای از بین بردن بسیاری از تومور های عروقی به کار رفته است و اخیرا از آن در درمان بعضی از آنوریسم ها و ناهنجاری شریانی و وریدی ( ‏AVMS‏) استفاده می کنند. ‏
چشم پزشکی ‏
‏ چشم پزشکان در جراحی با لیزر پیشگام بودند. از اواسط سال 1960 لیزر ها برای فتوکوآگولاسیون دقیق شبکیه مورد استفاده قرار گرفته است. لیزر آرگون جزءوسایل اولیه جراحی برای مصارف چشم پزشکی است و همچنین لیزرهای کریپتون با طول موج زرد و قرمزشان توسط متخصصان شبکیه مورد استفاده قرار می گیرد. این رنگ ها اجازه کنترل بیشتری را در منطقه ما کولا می دهد. استفاده از لیزرها ی نئودیمیوم- یاگ سوئیچ شده ‏Q‏ و قفل زنی مدی به طور چشمگیری افزایش یافته است. همه این لیزر ها می تواند به عنوان یک سیستم واحد به کار گرفته شود یا نظیر لیزر آرگون و کریپتون به صورت ترکیبی واحد از طریق اسلیت لمپ انتقال داده شود. بعضی از کمپانی ها لیزر نئودیمیوم- یاگ سوییچ شده ‏Q‏ را نیز با لیزر آرگون- کریپتون از طریق اسلیت لمپ در هم ادغام می کند. در لیزر های آرگون و کریپتون معمولا لوله های لیزری را به جای تعویض، پاک نموده و مجددا استفاده می کنند. تا حال در چشم پزشکی از لیزر دی اکسیدکربن استفاده کمتری شده است. این لیزر به عنوان یک دستگاه تبخیر کننده برای قطع تومورهای صلبیه و شبکیه مورد استفاده قرار گرفته است. لیزر دی اکسید کربن همچنین برای ایجاد فلپ های بدون خونریزی صلبیه استفاده شده است. لیزر دی اکسید کربن به علت طول موج خاصی (10600 نا نومتر) که دارد، بر خلاف لیزر ها ی آرگون و نئودیمیوم – یاگ نمی تواند به داخل چشم انتقال یابد، لذا از آن در قسمتهای داخلی چشم، فقط در جراحی های باز استفاده می کنند. لیزر دی اکسید کربن از طریق پروپ به داخل چشم انتقال داده می شود. این لیزر، بعد از عبور از پروپ هایی که در نوک آن ها پنجره ها ی ما دون قرمز قرار دارد، برای قطع رشته های ویتره آل، تبخیر تومورهای کوچک و جوش شبکیه های پاره یا کنده شده استفاده شده است. ولی امروزه خیلی به ندرت برای منظور های فوق مورد استفاده قرار می گیرد. آرگون یک لیزر متداول در چشم پزشکی است که هم در پزشکی و هم در درمانگاه های سر پایی به وسیله اسلیت لمپ یا پروپ های داخل حفره ای استفاده می شود. ‏
درماتولوژی و جراحی پلاستیک
‏ لیزرهای دی اکسیدکربن و آرگون کاربرد های وسیعی در درماتولوژی دارد. کاربرد لیزر ‏KTP‏ شبیه لیزر آرگون است. اخیرا استفاده تحقیقاتی از لیزر نئودیمیم- یاگ آغاز شده و ممکن است در درمان مقداری از همانژیوم های غاری و باز ایمنی های کلوئید بسیار مفید باشد. استفاده از لیزر رزینه پالسی در طول موج 577 نانومتر (زرد رنگ) به عنوان یک انتخاب بسیار مناسب برای فتوکوآگولاسیون در حال شروع است. این طول موج تحت پالس های با پهنای کم، توانایی انعقاد عروقی دقیقی داردکه ماوراء توانایی امواج پیوسته آرگون است. لیزر آرگون، به علت انتخاب رنگ، در انعقاد نوری ضایعات پوستی حاوی رنگدانه مانند لکه های شرابی، همانژیوم کادریو، همانژیوم کاپیلری، ترانژکتازی، خال های استرابری، انژیوم های سنیل کامبل دی مورگان و اکنه روزاسه مورد استفاده قرار می گیرد. از این لیزر برای برداشتن خال کوبی ها، درمان گرانولوم چرکی سیاسه و سندروم پوتز-جیگر استفاده می کنند. کاربرد های تحقیقاتی شامل اسکارهای کلوئید، ورید های واریسی زیر جلدی، سوختگی های خالها، زگیل و خال های سندروم اوسلر -وبر -رندونیز می شود. از لیزر ‏KTP‏ نیز می توان نظیر ارگون برای منظور های فوق استفاده نمود. خالکوبی ها را می توان به وسیله لیزر برداشت. نتیجه عمل خوب بوده ولی کافی نیست. لیزرهای مرئی به طور انتخابی، رنگ خال را از بین می برد. خالکوبی هایی که به وسیله افراد حرفه ای انجام می گیرد آسان تر از خالکوبی های آماتوری برداشته می شود. زیرا در حالت اول تجمع مواد رنگی به طور عمیقی از یکنواختی بیشتری برخوردار است. ‏
کاربرد لیزر در دندانپزشکی
‏ امروزه لیزر در دندان پزشکی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. به عنوان نمونه، با روشی به نام تراشیدن زیر لثه، بافت معیوب لثه برداشته می شود. دندانپزشک برای فعال کردن لیزر، کنترل پایی را می فشارد که در هر ثانیه 10 تا 30 تپ به دست می آید. هر تپ که فقط چند میلیونیم ثانیه دوام دارد بافت معیوب لثه را بدون آسیب زدن به بافت سالم زیر آن بخار می کند. بیمار صداهایی مثله ترقه های کوچک را می شود ولی هیچ دردی احساس نمی کند زیرا تپ ها ی لیزر کوتاهتر از آن است که واکنش های عصبی ایجاد کند. تپ های لیزری نه فقط بافت آسیب دیده را بخار می کند بلکه هر باکتری موجود مولد بیماری را نیز از بین می برد. اگر همین جراحی، یعنی تراشیدن لثه با تیغ جراحی انجام گیرد، بیمار به داروی بیهوشی نیاز دارد و ممکن است هفته ها مشکل غذا خوردن داشته باشد. درد بعد از جراحی لثه و زمان لازم برای بهبودی با جراحی لیزری به مقدار بسیار زیادی کم می شود. در آمریکا، دکتر دلوین مکارتی یکی از اولین محققانی است که لیزر را به طور آزمایشی مورد استفاده قرار داده است. نظر وی چنین است: "با لیزر می توان حفره های ناسالم بافت لثه را تا جایی تمیز کرد که بدن خودش بتواند آن را بهبود دهد. همچنین می توان دندان ها را با ضد عفونی کردن عمیق به طوری که مسواک نیز نمی تواند به آنجا ها برسد در مقابل کرم خوردگی های آتی مقاوم کرد. مورد استفا ده دیگر لیزر در دندانپزشکی درمان زخم های دهان است. اغلب بیماران پس از لیزر درمانی از درد آبسه، زخم های آکنه، ضایعات ویروسی، زخم های دندان مصنوعی و غده های کوچک غیر سرطانی فوری بهبود می یابند. در کاربرد دیگر، لیزردر دندانپزشکی برای غیر حسا س کردن عاج دندان های بی حفاظ مورد استفاده قرار می گیرد. بیماران ممکن است از حساسیت زیاد عاج در ناحیه هایی که مینای دندان هایشان دیگر از عاج زیر آن محافظت نمی کند، مثل خطوط کناری لثه در رنج باشد. لیزر لوله های ظریف میکروسکوپی در عاج را که به شبکه اعصاب داخل دندان منتهی می شود مسدود می کند. لیزردردندانپزشکی برای انجام دادن عمل روی روت کانال نیز به کار می رود. دکتر روبرت پیک استاد پریودونتیکس (بخشی از دندانپزشکی که به التهاب بافت های پیرامون دندان مربوط است) دانشکده دندانپزشکی دانشگاه نورث وسترن می گوید: "در درمان به وسیله روت کانال، می توان تار لیزر را در مجرای ریشه دندان قرار داد، بافت عفونی را با بخار کردن آن بر داشت و باکتری های به وجود آورنده عفونت را از بین ببرد. به نظر من که این روش برتری عمده ای بر روش های موجود دارد. روش های موجود برای از بین بردن باکتری ها کاملا موثر نیست." حتی وقتی که جراحی معمولی دندان با چاقوی جراحی لازم باشد، سطوح بافت بریده شده را می توان با لیزر درمان کردتا درد کاهش یابد واغلب به تجویز دارو های مسکن پس از جراحی احتیاجی نیست. فرنوم غشاء کوچکی است که در دهان لب بالایی را به لثه وصل می کند. گاهی فرنوم به دندان ها فشار می دهد و آنها را از ترتیب می اندازد. با لیزر می توان بدون درد و خونریزی فرنوم را بخار کرد. ‏

تئوری ساخت لیزر CO2 :
اکنون پس از توضیحاتی که در مورد لیزر ها و انواع آنها داده شد ، به بررسی ساخت یک نمونه از لیزر دی اکسید کربن با جریان گاز می پردازیم .
اجزای سازنده لیزر CO2 با جریان گاز :
تیوپ لیزر ،آینه های لیزر،منبع گاز CO2 و N2 و He،پمپ خلا،منبع ولتاژ بالا،آند و کاتد،سیستم خنک کننده،
پیچ ها و پایه های تنظیم
در ادامه به برسی هریک از اجزای لیزر به طور مجزا می پردازیم و با ارائه آمار و ارقام و روش های پیشنهادی ، تئوری کاملی از ساخت لیزر CO2 با جریان گاز ارائه خواهیم داد .

نقشه های لیزر با جریان گاز :

سیستم خلا و گازهای لیزر :
همان طور که در طرح ساخت بیان شد ، از سیستم جریان گاز با تخلی الکتریکی ولتاژ بالا استفاده می شود. در ادامه نکات مهمی در مورد راه اندازی سیتم خلا و جریان گاز بیان می شود
– تمام هوای داخل لوله باید تخلیه شود . تخلیه باید تقریبا به طور کامل انجام شود چرا که وجود هوای پس ماند در لوله باعث ضعیف شدن پرتوی خروجی یا عدم خروجی لیزر می شود.
– هر گونه آلودگی را از روی تیوپ لیزر پاک کنید چرا که ممکن است باعث اختلال در پرتوی خروجی شود . توجه شود که برخی از مواد خلا مانند گریش و مواد پوشاننده درز ها مشکلی ایجاد نمی کند.
– فشار گاز لیزر را به صورت تکی یا مخلوط ، چه در ابتدای کار و چه به هنگام عمل لیز کنترل کنید .
درصد ترکیب گاز ها در لیزر co2 به صورت زیر است:
گاز ها
حجم (لیتر)
فشار (بار)
دی اکسید کربن
16% تا 4%

7930 – 280

167 – 2400
نیتروژن
20% تا 10%

5664 – 200

2124 – 75
هلیوم
به میزان تعادل

2124 – 75

146 – 2100
با توجه به نقشه ساخت لیزر به صورت زیر عمل می کنیم .
ابتدا ورودی گاز لیزر را میبندیم و سپس از طرف دیگر توسط پمپ تخلیه کاواک را به طور کامل تخلیه می کنیم . منبع گاز را با توجه با جدول بالا پر میکنیم و سپس آن را به ورودی کاواک متصل می کنیم . سپس شیر ورودی را باز کرده تا مخلوط گاز وارد کاواک شود به منظور برقرار کردن جریان گاز در طول کاواک باید خروجی لیزر را به پمپ خلا متصل کنیم تا با مکشی که ایجاد میکند ، گاز در طول لوله جریان یابد .
راه دیگر برای ایجاد جریان گاز این است که خروجی کاواک را به یک مخزن خالی گاز با فشار کمتر از مخزن ورودی متصل کنیم . توجه شود که باید مسیر جریان گاز در طول لوله از آند به کاتد باشد تا تخلیه الکتریکی هم مسیر با عبور جریان انجام شود . لوله هایی که مخزن گاز و پمپ خلا را به لیزر متصل می کنند باید انعطاف پذیر باشند . محل اتصال لوله ها به لیزر باید کاملا عایق بندی شود تا هیچ گونه نشط به بیرون نداشته باشد و باعث افت فشار نشود .

تیوپ لیزر :
مهمترین قسمت لیزر co2 تیوپ آن می باشد . تیوپ های لیزر را معمولا از جنس لوله تخلیه پلاسما یا از جنس شیشه می سازند . اما کاواک های شیشه ای مرسو تر هستند زیرا دست رسی و ساخت آنها آسان تر است .
بهترین شیشه به منظور ساخت کاوا لیزر ، شیشه پریکس نسوز است که در مقابل تغییر دما مقاومت بالایی دارد . چرا که سیستم لیزر با تولید گرمای زیادی همراه است.
با توجه به طرح ساخت ، طول تیوپ لیزر را 45 سانتی متر و قطر مقطع آن را 2.5 سانتی متر در نظر می گیریم . جهت اتصال لوله های ورودی و خروجی گاز ، دو سوراخ در قسمتهای ابتدا و انتهای تیوپ لیزر تعبیه می کنیم یا اینکه تیوپ را به هنگام ساخت به گونه ای می سازیم که قابلیت اتصال دو لوله به ابتدا و انتهای ان وجود داشته باشد. تیوپ لیزر ابتدا در یک لوله شیشه ای بزرگتر که همان لوله سیستم خنک کننده است قرار می گیرد و سپس بر رویه پایه های نگه دارنه لیزر محکم می شود.

سیستم خنک کننده :
از انجا که عمل لیز گرمای زیادی ایجاد می کند و توان لیزر را تا حد زیادی کاهش می دهد پس باید به فکر راهی برای خنک کردن تیوپ لیزر و آینه ها باشیم.
یک روش خنک کردن سیستم استفاده از جریان گاز می باشد . و روش دیگر استفاده از سیستم خنک کننده ی گردش آب می باشد . به این منظور باید کاواک را در یک لوله شیشه ای بزرگ قرار دهیم . طرز کار به گونه ای است که تیوپ لیزر در وسط لوله بزرگتر قرار دارد و آب از اطراف آن جریان می یابد و آن را خنک می کند. جهت اجاد جریان اب در سیستم خنک کننده باید دو سوراخ در لوله شیشه ای بزرگ به منظور اتصال لوله های ورودی و خروجی آب تعبیه کنیم . و با اتصال آن از طریق لوله ها به یک پمپ ، آب را از یک مخزن درون لوله شیشه ای به جریان بیندازیم . جهت پمپ آب میتوان از پمپ آکواریوم یا پمپ کولر های آبی استفاده کرد که اب را از یک منبع به داخل سیستم خنک کننده جریان می دهند.
در بستن لوله های آب و سیستم خنک کننده به هم سعی شود تا هیچگونه نشط آب به بیرون وجود نداشته باشد.
طبق طرح طول لوله شیشه ای سیستم خنک کننده 30 سانتی متر و قطر آن 5 سانتی متر می باشد .

آینه ها و نصب آنها در لیزر:
همانطور که در قسمت تشدید کننده های نوری بیان شد برای افزایش توان لیزر و موازی کردن مسیر بازتاب پرتوها در کاواک از آینه هایی با درصد بازتابش بالا استفاده می شد تا فوتونها بتوانند بین دو آینه بازتاب کننده برای جلوگیری از تلفات به دلیل جلوگیری از پراش در لبه های آینه ها از سیستمی استفاده می شود که در آن یک آینه تخت با در صد بازتابش تقریبا 100% و یک آینه مقعر با در صد بازتابش تقریبا 90%در دو طرف کاواک تعبیه شده باشد. با توجه به در صد بازتابش آینه مقعر با بازتابش 90% می باشد.
از آنجا که خروجی لیزرهای co2 در محدوده 10.6 میکرون است از قطعات اپتیکی مثل شیشه و یا کوارتز جهت ساختن آینه های لیزر نمی توان استفاده کرد .چون این مواد در محدوده 10.6 جذب زیادی دارند بنابراین خروجی لیزر را به شدت کاهش می دهند و در اثر گرمای زیادی که در اثر فرایند جذب در آنها ایجاد می شود ممکن است بشکنند یا ذوب شوند. بنابراین برای ساختن آینه های لیزر از موادی مانند ژرمانیوم – گالیوم – آرسناید- سولفید روی- طلا و هالوژن ها می توان استفاده کرد. در میان این آینه ها هالوژنها کمترین جذب را دارند ولی جذب رطوبت و نرم بودن آنها مشکلاتی را فراهم می کند. آینه های فلزی با در صد بازتاب 100% نیز می توانند برای استفاده در این طول موجها مورد استفاده قرار گیرند.
ما در ساخت لیزر co2 با جریان گاز از آینه ژرمانیوم و طلا استفاده می کنیم. به این صورت که آینه تخت را از جنس آینه ژرمانیوم و آینه مقعر را از جنس آینه طلا انتخاب می کنیم.

تقریبا بیشترین هزینه در ساخت لیزر co2 مربوط به تهیه آینه هاست.
لازم به تذکر است که آینه مقعر طلا که مورد استفاده قرار می گیرد دارای شعاع انحنای cm 120 باید باشد در ضمن خروجی لیزر هم از همین آینه هاست.
نکته دیگری که باید هنگام تهیه آینه ها در نظر گرفت این است که آینه ها باید از طرف جلوی آینه پوشش داده شده باشند یعنی پوشش طلا یا ژرمانیوم باید بر روسی سطح ِنه باشد نه پشت آینه.
در صورتی که در تهیه آینه طلا با مشکل مواجه شدیم می توانیم از آینه آلومینیوم نیز استفاده کرد.
گاهی اوقات نیز در ساخت آینه ها سطح آینه را با استفاده از چند ماده مختلف با در صد بازتابش بالا در طول موجهای متفاوت استفاده می شود. ولی ضخامت پوش هر ماده بر روسی سطح آینه برابر با نصف طول موج نوری است که آینه برای آن طراحی شده است.
در انتخاب آینه مقعر باید توجه کرد که شعاع انحنای آن باید بزرگتر از طول کاواک لیزر باشد. در ادامه جدولی از آینه ها و اطلاعات مربوط به آن ارائه شده است.
نصب آینه ها و پیچهای تنظیم:
نصب آینه ها به صورت ثابت ولی حرکت در دو انتهای کاواک ممکن است مشکلاتی از قبیل عدم موازی بودن پرتوها و یا ضعیف شدن توان خروجی لیزر برای ما ایجاد کند.
بنابر این بهترین کار این است که آینه ها را بر روی پایه های متحرک با پیچ تنظیم نصب کنیم تا بتوانیم ان را به راحتی حرکت داده و تنظیم کنیم. از انجا که تهیه یک تنظیم کننده ایدهآل که با سیستم خلا کاواک لیزر سازگار باشد بسیار هزینه بر است پس یک راهکار پیشنهادی ارائه می کنیم.
مطابق شکل ارائه شده با دوقطعه فلز در ابتدا ، نگهدارنده ای برای آینه ها می سازیم و برای تعبیه پیچ های تنظیم دو سوراخ در آنها ایجاد می کنیم .برای اتصال اینه ها به کاواک خلا ، به ورقه ای از جنس آلومینیوم انعطاف پذیر نیاز داریم . فویل الومینیوم را به صورت زیگ زاگ مطابق شکل به صورت استوانه ای که قطر سطح مقطع ان برابر با قطر کاواک است شکل می دهیم و لبه های آن را توسط چسب قابل انعطافی مانند چسب آکواریوم به هم می چسبانیم . سپس یک انتهای استوانه انعطاف پذیر ساختگی خود را به آینه می چسبانیم و طرف دیگر آن را به کاواک لیزر . با قرار دادن پیچ های تنظیم مطابق شکل پس از چک کردن عدم نشط گاز به بیرون با روشن کردن لیزر ، آینه ها را تنظیم می کنیم . لازم به ذکر است که این سیستم باید برای هر دو آینه تخت و مقعر به کار برده شود .

تنظیم پرتوی خروجی:
جهت استفاده از پرتوی لیزر باید قادر باشیم آن را در جهات مختلف هدایت کنیم.
قبل از هر چیزی باید از موازی بودن پرتو های خروجی اطمینان حاصل کنیم. برای این منظور کاغذی را از وسط سوراخ کرده به گونه ای در جلوی کاواک لیزر قرار می دهیم که محور مرکزی گذرنده از کاواک هم راستا با سوراخ باشد. سپس با دستکاری پیچ های تنظیم آینه ها پرتوی خروجی از لیزر را به گونه ای تنظیم می کنیم تا از مرکز سوراخ عبور کند . اکنون ما یک دسته پرتوی مستقیم داریم . از قبل لازم به ذکر است که به دلیل نوع اینه های استفاده شده و سیتم بازتابش رفت و برگشت فوتون بین دو آینه پرتوی خروجی یک پرتوی موازی است.اکنون می خواهیم پرتو را با قطر های متفاوت بر روی نقطه مورد نظر متمرکز کنیم. جهت این کار می توان از سیستم عدسی های مرکب استفاده کرد . چند نمونه از سیتم های عدسی مرکب به منظور هدایت پرتو در شکل نشان داده شده که باتوجه به انها می توانیم با استفاده از عدسی های گوناگون با فاصله کانونی ها وشعاع های انحنای مختلف پرتوی خروجی را به گونه ای که تمایل داریم هدایت کنیم .

نکته ی دیگر در تنظیم پرتوی خروجی استفاده از پهن کننده پرتو است . پهن کننده ها شعاع پرتو های نوری را افزایش داده و ما میتوانیم با عبور دسته پرتوی گسترده تر از عدسی ، سطح کانونی کوچک تری بدست آوریم و پرتو را بیشتر متمرکز کنیم .

راه دیگری که در انتقال پرتو ها مفید است استفاده از تارهای نوری موج بر است که می توانند با قابلیت انعطاف پذیری خود ، پرتو را به نقاط مختلف انتقال دهند.
اصولا این تارهای نوری دارای قطرهای کوچک ، از جنس شیشه یا کوارتز هستند و دارای یک هسته مرکزی با ضریب شکست بزرگتر از محیط اطراف خود می باشند.پرتو نور قادر به حرکت در داخل هسته مرکزی به صورت زیگ زاگ به دلیل بازتاب کلی از فصل مشترک هسته مرکزی با جداره می باشد.
متاسفانه این روش برای طول موجهای تا 1.6 میکرون به کار می رود . چون میزان جذب برای طول موج های بزرگتر زیاد است ، از این روش برای انتقال پرتو در لیزر co2 نمی توان استفاده کرد .

ولتاژها:
همان طور که قبلا نیز بیان شد ، دمش در لیزر های گازی از نوع تخلیه الکتریکی است که توسط ولتاژ های بالا انجام می شود .از آنجا که دمش در لیزر های co2 طی دو مرحله انجام می شود ، بنابر این ابتدا باید توسط تخلیه الکتریکی ولتاژ بالا اتم های نیتروژن را تحریک کنیم تا به حالت برانگیخته برسند و با انتقال انرژی خود به مولکول های co2 عمل لیز آغاز شود .
اوین حالت تحریکی ازت تقریبا در 0.3 الکترون ولت است . بنا بر تجربه برای شروع عمل لیز به 2 الکترون ولت انرژی نیاز دارد .
لازم به ذکر است که لیزر های co2 با جریانDC یا جریان متناوب AC با فرکانس خیلی پایین کار می کند. البته جریان های AC در لیزر هایی استفاده می شود که به صورت ضربانی دمش می شوند و خروجی ناپیوسته دارند .
در مورد لیزر های co2 ولتاژی را برابر با 10 تا 15 کیلو ولت DC به ازای هر متر تخلیه الکتریکی استفاده می کنیم . که حدود جریان الکتریکی ما بین 10 تا 15 میلی آمپر است .
برای ایجاد جریان DC می توانیم از یکسو کننده های جریان AC استفاده کنیم تا به ولتاژ آغازین 10 کیلو ولت برسیم .
در لیزر های co2 نیاز نداریم که از سیستم های ولتاژ بالا با قابلیت تنظیم استفاده کنیم . اما استفاده کردن از چنین سیستمی که قابلیت تنظیم ولتاژ خروجی را داشته باشد برای تنظیم قدرت خروجی لیزر مناسب ست.چرا که هر چه ولتاژ بالاتری به کار ببریم ، عمل لیز با قدرت بیشتری انجام می شود.
ولتاژ بالای اعمال شده به دو سر تیوپ لیزر اعمال می شود ، یک میدان یکنواخت در سر تا سر لوله ایجاد میکند و الکترونها در این میدان شتاب می گیرند و با برخورد به دیگر اتم ها آنها را تحریک می کنند.
گاهی اوقات قبل از عمل تخلی گاز را کمی یونیزه می کنند . این عمل به کمک یک پالس ولتاژ بالا که به یکی از الکترود ها اعمال می شود یا به کمک ی سیم کوتاه که به دور لوله پیچیده شده ، انجام می گیرد . در این روش هم الکترون ها و هم یون ها و هم مولکول های خنثی در محیط وجود دارند . الکترونهایآزاد توسط میدان الکتریکی شتاب گرفته و به سمت آنود حرکت می کنند.
نکته ای که به هنگام تنظیم ولتاژ مناسب در نظر می گیریم این است که ولتاژ اعمال شده را از مرز 15 کیلو ولت آغاز میکنیم . ولتاژ را اندک اندک افزایش میدهیم تا یک باریکه نوری موازی و درخشان در مرکز کاواک لیزر مشاهده شود . در چنین حالتی ولتاژ اعمال شده ولتاژ مناسبی است.
لازم به ذکر است که استفاده از ولتاژ های بالا به مراقبت بسیار زیادی نیاز دارد .
از سیم های رابط عایق استفاده کنید و هر جا که سیم پوشش خود را از دست می دهد آان را عایق کنید . سیستم ولتاژ بالا و خود دستگاه لیزر باید بر روی پایه های محکم و بدون لغزش نصب شده باشد تا از هر گونه لغزش و خطر احتمالی برخورد سیم ها جلو گیری شود.
به هنگام کار کردن با چنین سیستمی بسیار دقت کنید تا سیمهای کاتد و انود 2 اینچ به ازای هر 10 کیلو ولت از هم فاصله داشته باشند. تا از هر گونه جرقه زدن و اتصال کوتا اجتناب شود.
الکترود ها :
یکی از مهمترین اجزای یک لیزر الکترود های آن می باشد. همان طور که قبلا نیز اشاره شد ، الکترود ها با آزاد کردن الکترون هاب اولیه نقش مهمی در شروع عمل لیز ، ایفا می کنند . در لیزر های مختلف ، انواع متعددی از الکترودها استفاده می شود. در لیزر های co2 به طور معمول از الکترود هایی از جنس آلو مینیوم استفاده می شود. چراکه آلومینیوم دارای الکتونهای ظرفیت مناسب جهت ازاد شدن توسط ولتاژ بالا می باشد . همچنین از انجا که سطح الومینیوم همیشه پوشیده از یک لایه اکسید آلومینیوم است این امر به ازاد کردن الکترون های بیشتری کمک می کند. در طرح لیزر از ورقه های نازک و انعطاف پذیر آلومینیوم برای ساخت کاتد و آنود استفاده می کنیم . روش کار به این صورت است که درو قطعه ورقه الومینیوم با عرض 3 و طول 15 سانتی متر تهیه می کنیم . سپس این ورقه ها را به شکل استوانه هایی هم قطر با تیوپ لیزر یعنی به قطر 2.5 سانتی متر لوله می کنیم و در دو انتهای تیوپ لیزر فرو میکنیم . سپس یک سانتی متر از هر طرف را از لوله خارج کرده و بر روی خود تیوپ خم می کنیم . پس از اتصال سیم های رابط جریان به ورقه های آلومینیوم ، آن قسمت از تیوپ را که ورقه های آلومینیوم بر روی آن تا خورده به شدت عایق بندی می کنیم تا از هرگونه تماس با آن ها غیر ممکن شود .
لازم به ذکر است ، سیتم آینه ها و پیچ های تنظیم که قبلا توضیح داده شد باید پس از عایق بندی الکترود ها و لوله کاواک به انتهای لیزر متصل شود. چراکه اگر بدون عایق بندی عمل شود ، خطر برق گرفتگی وجود دارد.
محاسبه تقریبی توان لیزر :
لیزر های گونتگون با نوجه به سیستمی که در ساخت آنها به کار برده شده از قبیل : نوع ماده لیزی ، طول کاواک لیزر ، روش های گوناگون دمش و نوع سیستم خنک کننده دارای توان های خروجی متفاوتی هستند.
برای محاسبه توان خروجی لیزر روش های گوناگونی وجود دارد که بسیاری از آنها حاوی فرمول های سخت و پیچیده است و نیاز مند اطلاعات دقیقی از قسمت های مختلف دستگاه می باشد .
در اینجا یک راه پیشنهادی و ساده جهت محاسبه توان تقریبی لیزر ارائه می شود که می تواند مفید باشد .
جهت محاسبه توان خروجی، پرتوی لیزر را به یک مایع که ظرفیت گرمایی آن برای ما مشخص است می تابانیم و در مدت زمان تابش ، تغییرات دمایی را اندازه می گیریم . با محاسبه انرژی گرمایی می توان توان خروجی لیزر را از رابطه معروف p=w/t بدست آورد . یکی از مناسب ترین مایعاتی که می توان از آن استفاده کرد آب می باشد . چرا که ظرفیت گرمایی آن مشخص است و به راحتی در دسترس می باشد . اما برای محاسبه توان دقیق باید ضریب بازتابش سطح آب را نیز به هنگام محاسبات در نظر بگیریم .چرا که مقداری از پرتوی تابیده شده به سطح آب ، توسط سطح بازتابیده می شود . استفاده از مایعاتی با ظریب بازتابش کمتر ، محاسبات را دقیقتر می کند.
تلفات لیزر :
راه های متفاوتی برای اتلاف در لیزر وجود دارد که به کاهش توان خروجی لیزر منجر می شود . در زیر به برخی از آنها اشاره می شود که تلاش برای رفع هر کدام از موارد ذکر شده باعث افزایش توان خروجی لیزر است .
-جذب و پراکنده کردن نور توسط آینه ها .
– پراش از لبه آینه ها .
– عبور نور از آینه ها قبل از رسیدن به حد آستانه تابش .
– پخش و پراکندگی پرتوها توسط ماده لیزری به دلیل عدم یک نواختی ماده از نظر اپتیکی .
– جذب ماده لیزری و گسیل تابش هایی که مورد نظر ما نیست.
– کاهش توان خروجی به دلیل گرمای حاصله از عمل لیز که میتواند باعت بالا رفتن دمای آینه ها ، کاواک لیزر و یا الکترود ها شود .
-کاهش توان خروجی به دلیل عدم وجود خلا کامل در کاواک قبل از جریان دادن گاز درون کاواک.
تعدادی از عوامل اتلاف ذکر شده از جمله تلفات ناشی از گرم شدن سیستم و یا پراش از لبه های آینه ها قابل رفع است که قبلا در مورد آنها توضیح داده شد . تعدادی دیگر از عوامل نیز با استفاده از مواد مناسب در ساخت لیزر قابل رفع است .
به طور کلی هر جه بیشتر بتوانیم در رفع عوامل بالا تلاش کنیم ، توان خروجی بیشتری خواهیم داشت .
ایمنی لیزر :
بیشتر لیزر ها تابشی گسیل می کنند که با احتمال خطر همراه است . درجه خطرناکی لیزر به مشخصات خروجی لیزر ، طریقه استفاده و تجربه فردی که از آن استفاده می کند بستگی دارد .
از مشخصه های تابش لیزر جمع شوندگی پرتوی آن است . این امر به همراه انرژی بالای لیزر می تواند انرژی زیادی به بافت های فیزیو لوژیکی بدن منتقل کند.از آنجا که پرتو های لیزر دارای طول موج های متفائتی هستند ، می توانند به بافت های مختلف بدن با توجه به قابلیت جذب آنها آسیب برسانند . جذب تابش باعث افزایش دما می شود و به قطع شدن اتصالات مولکولی می انجامد .
یکی از آسیب پذیر ترین قسمت های بدن تا آنجا که به تابش لیزر مربوط می شود ، چشم انسان است . این امر به این دلیل است که عدسی چشم ، پرتوی تابیده شده از لیزر را در ناحیه ای به شعاع حدود چندین برابر طول موج لیزر با چگالی بالای انرژی متمرکز می کند .
میزان خسارت به طول موج بستگی دارد به طوری که تابش در نواحی ماورائ بنفش و مادون قرمز که توسط قرنیه جذب می شود ، باعث صدمه دیدن آن می شود و جذب در ناحیه مریی باعث آسیب دیدن شبکیه می گردد.
این جذب ها توسط چشم می تواند به سوختگی یا نقص بینایی منجر شود .
پوست می تواند بیشتر از چشم مورد تابش قرار گیرد . پوست ممکن است در تابندگی سطح بالا تاول بزند و یا آسیب کمتری ببیند . در مورد پوست هم میزان خسارت به طول موج تابش و میزان جذب بستگی دارد به یژه در محدوده پرتوهای ماورائ بنفش .
معمولا مکان هایی که دستگاه های لیزر در آن ها قرار دارد ، با چراغ های اخطار و متوقف کننده های پرتو تجهیز می شوند . در این مکان ها از موادی که بازتاب کننده پرتو هستند نیز استفاده می گردد . به هنگا کار کردن با لبزر ها باید از عینک های محافظ چشمی استفاده کرد و با توجه به اینکه در لیزر ها معمولا از مولد های ولتاژ بالا استفاده می شود ، رعایت نکات ایمنی در این مورد نیز ضروری می باشد .

منابع:

" آشنائی با اپتیک " ،فرانک ال.پدروتی،لئون اس.پدروتی. ترجمه:محی الدین شیخ الاسلامی،
"مرگ مخترع، تولد تاریخ"
http://www.hupaa.com8
www.physicsir.com
‏‏1) لیزر، تکنولوژی جدید نور، تالیف: چارلن بیلینگز، ترجمه: ناصر مقبلی
‏2) لیزر در پزشکی، تالیف: استفان جوفی، ترجمه: دکتر حبیب تجلی
خبرگزاری دانشجویان ایران -واحد علوم پزشکی تهران
خبرگزاری دانشجویان ایران- واحد علوم پزشکی تهران
سرویس بهداشت ودرمان : دانشنامه رشد
کارگاه هواشناسی و پژوهشگاه لیزر و نانو تکنولوژی