امپراتور همکاری در فروش فایل
  • بازدید : 172 views
  • بدون نظر

خرید و دانلود
با قیمت 7,000 تومان
این فایل قابل ویرایش می باشد وبه صورت زیر تهیه شده:

ليزر…. از اعجاز آميزترين موهبتهاي طبيعت است كه براي مصارف گوناگون سودمند است. و يكي از پديده هاي شگرف قرن بيستم كشف و توسعه ليزر (laser) است. قرن بيستم را شايد بتوان به جاي قرن اتم و يا قرن ماشين, «قرن ليزر» هم ناميد. اين اختراع شگرف و پردامنه فيزيكي روز به روز توسعه بيشتري مي يابد و كاربردهاي آن در زمينه هاي مختلف بسيار متعدد است. در حوزه پزشكي نيز در حال حاضر ليزرها در درمان انواع مختلفي از بيماريها شركت داده مي شوند. اگرچه ليزرهاي باليني جديد و كاربردهاي آنها احتمالاً در حال گذران دوران نوباوگي پزشكي ليزري هستند ولي در آينده نه چندان دور ليزرهاي ديگري پديد خواهند آمد كه جايگاه خود را در بيمارستانها و مراكز پزشكي خواهند يافت بنابراين تحقيق علمي آينده به اندازه كاربردهاي باليني حاصل از آن, زيربنايي خواهند بود.
به علت تنوع سيستم هاي ليزر موجود و تعداد پارامترهاي فيزيكي آنها و همينطور علاقه چندين گروه تحقيقاتي در واقع انواع مختلف ليزر بصورت ابزار بي رقيبي در پزشكي مدرن درآمده اند و اگرچه كاربردهاي باليني در ابتدا محدود به چشم پزشكي بوده اند، ولي امروزه قابل ملاحظه ترين و جاافتاده ترين جراحي ليزري در خصوص انعقاد خونریزی عروق با استفاده از ليزر يون آرگون Ar+ است. لذا تقريباً تمام شاخه هاي جراحي پزشكي معطوف به اين قضيه شده اند. البته نبايد اين گفته را به عنوان انتقاد برشمرد ولي اشكالات زيادي در برخي از موارد ايجاد شده است،‌ بخصوص در زمينه تحريك زيستي biostimulation. لذا به نظر اين بنده حقير لازمست براي كسب پيروزيهاي جديد، محققان عزم خود را در ساير زمينه ها پژوهش پزشكي ليزر و تكنيك هاي فني و حرفه اي مربوط به آنها نيز مجدانه جذب كنند و در پي وسعت دادن ابعادي به اين امر مهم باشند. البته در كل، بسياري از تكنيكهاي ليزري واقعاً مفيد، كه از لحاظ باليني محقق شده اند، به كمك انواع دانشمندان قرن حاضر توسعه يافته اند. اين روشهاي معالجه توسط محققان ديگر تأييد شده و در مجلات علمي معتبر به نحوه مناسب به نوشتار درآمده است. حتي اخيراً در رابطه با كاربردهاي اوليه ليزر كه اساساً بر نتايج درماني متمركز شده بودند, چندين روش جالب تشخيصي نيز اضافه شده است. براي نمونه مي توان تشخيص تومورها توسط رنگهاي فلورسانس و يا تشخيص پوسيدگي دندان بوسيله تحليل طيف سنجي بارقه پلاسمايي حاصل از ليزر را نام برد.
همانطور كه ميدانيم در اواخر دهه ۱۹۶۰ ليزر در زمينه هاي پزشكي بکار رفت. امروزه تعداد بسياري از روش هاي كاربرد ليزر در سراسر جهان بكارگرفته مي شود. بيشتر اين روشها متعلق به خانواده جراحي با كمترين تهاجم (MIS) minimally invasive surgery مي باشند. اين اصطلاح جديد که در دهه حاضر پديد آمده است به تكنيك هاي جراحي اي اطلاق مي شود كه در آنها تماس با بدن و خونريزي صورت نمي گيرد. لذا اين دو مشخصه بطور عمده باعث شده اند كه ليزر به عنوان يك تيغ جراحي و وسيله درمان جهاني بكار گرفته شود. در واقع بسياري از بيماران و همچنين جراحان بر اين باورند كه ليزر وسيله اي اعجاب انگيز است. البته اين شيوه تفكر منجر به نگرشهاي گمراه كننده و توقع هاي نابجا نيز شده است. در حقيقت قضاوت دقيق در مورد پيشرفتهاي جديد هميشه لازم است. مثلاً وقتي كه يك روش درمان توسعه ليزر معرفي مي شود, تا هنگام تأييد شدن آن توسط مطالعات مستقل ديگر، نبايد مورد قبول واقع شود. اثرات ناشي از ليزر همانطور كه مي دانيم بسيار متعدداند. بيشتر آنها را مي توان بطور علمي توضيح داد. البته برخي اثرات كه براي يك درمان ويژه مفيد هستند, براي موارد ديگر ممكن است خطرناك باشند بعنوان مثال گرم كردن يك بافت سرطاني توسط پرتوي ليزر مي تواند منجر به اثر مطلوب نكروز (تخريب) تومور شود. و بالعكس بكار بردن پرتوي ليزري براي قطع خونريزي شبكيه چشم با پارامترهاي فوق، مي تواند منجر به سوختن خود شبكيه و نابینایي غيرقابل برگشت شود. به هرحال با توجه به تسهيلاتي كه پديده ليزر در امر تشخيص و درمان در علم پزشكي فراهم نموده, آينده روشن تري را مي توان براي نسل بشر پيش بيني كرد.

تاريخچه ليزر: 
اساس ليزر در سال ۱۹۶۰ با ساختن ليزر ياقوت توسط مايمن (Maimen) شناخته شد. اين اكتشاف ابتدا به ساكن اتفاقي نبوده, بلكه خود دنباله اي از مجموعه جريانات و تحولات علم فيزيك به شمار مي آيد و محصول پژوهش هاي پيگیر دانشمنداني كه سالهاي متمادي دورتر از آن, در اين زمينه كندوكاو مي كردند, محسوب مي شود. دانشمنداني از قبيل «وبر»، «تاونز»، «انيشتن»، «باسوف»، «پروخوف»، «ميمن» و سايرين بر مبناي اين نظريه بود كه در سال ۱۹۵۴ تاونز و شاگردانش اولين تقويت كننده نور را بوسيله نشر تابش برانگيخته در دانشگاه كلمبيا ساختند.  
Microwave Amplification by stimulated Emission of Radiation (MASER)
اساس نظري ليزر از سال ۱۹۱۷ توسط آلبرت انيشتن (Einstein) شناخته و بيان شد. اما امكان توليد پرتوي ليزر بين سالهاي ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۰ تحقق يافت. بعداً در سال ۱۹۵۴ يك گروه از محققين در آمريكا تحت مدیریت تاونز و بر اساس تئوری انیشتن، اولین تقویت کننده نور برانگیخته را با استفاده از مولكولهاي آمونياك مورد آزمايش قرار دادند و بالاخره اولين دستگاه ميرز Maser با فركانس (حدود Hz1011× ۳/۲) هرتز ساخته شد. در سال ۱۹۵۸ شاولو (schawlow) به اتفاق تاونز ضمن يك مطالعه مشترك نظري امكان به كاربردن يك ميزر با فركانس در ناحيه اپتيكي (حدود فركانس هاي نور مرئي) را تحقق بخشيدند و آنرا ليزر «Laser» ناميدند و بالاخره در سال ۱۹۶۰ اولين دستگاه ليزر توسط ميمن (Maimen) با استفاده از كريستال ياقوت (Rubylaser) که در درمان گلوکوم استفاده شد، ساخته شد. پس از مدت كوتاهي, پروفسور علي جوان دانشمند ايراني و همكارانش اولين ليزر گازي هيليوم نئون,‌ در ناحيه مادون قرمز I.R. (نزديك μm5/1 ميكرومتر) را مورد بهره برداري قرار دادند و از سال ۱۹۶۰ تا كنون عده بيشماري از دانشمندان و محققين جهان، با هزينه 
ساليانه ميلياردها دلار, براي تحقيق روي دستگاه هاي مختلف ليزر و نيز كاربردهاي آن كوشش كرده اند.
ليزر یک پدیده بزرگ زمان ماست. موارد كاربرد ويژه خود را دارد و اثر آن عاری از عوارض جانبی هم نيست. هميشه نمي تواند جاي روش هاي جراحي و دارويي يا راديوتراپي را بگيرد. با اين همه اگر آنرا معجزه قرن بيستم بناميم, گزاف نگفته ايم.
تعريف ليزر:
واژه ليزر مخفف Light Amplification by stimulatesd Emission of Radiation است و اساس كار آن در واقع نشر برانگيخته تابش و گسيل كردن نور برانگيخته كه براي تقويت امواج پر فركانس استفاده مي شود. پرتو ليزر ماهيتاً همان فوتون ها يا ذرات نوراني هستند كه اين فوتونها بعد از گردهمايي و دسته شدن و هم راستایی، تشكيل يك دسته اشعه پيوسته و بسيار قوي را مي دهند. بنابراين دستگاه ليزر مولد نور و حكم يك منبع تابش كننده را دارد و شامل يك قسمت تقويت كننده نور كه بصورت گاز,‌ مايع, جامد و يا نيمه رسانا و همينطور قسمتي داراي آينه هايي است كه اينها نقش تشديد كننده اپتيکي را ايفا مي كنند. اين تشديد كننده را كاواك و يا حفره ليزري مي نامند در واقع امواج تختي كه بردار انتشارشان عمود بر سطح آينه هاست, در اثر رفت و برگشت بين در آينه, امواج ساكني را تشكيل مي دهند بنابراين يك ليزر را نوسان كننده چند مدي نيز مي نامند يعني علاوه بر مدهاي طولي در يك كاواك ليزر, مدهاي عرضي نيز وجود دارد كه از نظر شدت پرتويي و فركانس متغيرند. شدت پرتويي يعني همان توزيع فضايي كه در آن بهره ليزري داراي گستردگي فركانسي است كه به قسمت تقويت كننده بستگي دارد و هرچه پهناي فركانسي بيشتر باشد 
تعداد مدهاي طولي كه به نوسان در مي آيند بيشتر خواهند بود. ليزري كه تنها در يك مد طولي نوسان كند به آن ليزر تك مدي گويند كه از طريق گذاشتن يك ميان بند توزيع ميدان الكتريكي در كاواك مشخص مي شود.
هر دستگاه ليزر از (۱) يك محيط فعال, (۲) يك سيستم منعكس كننده (تشديد كننده هاي ليزري) (۳) و يك سيستم دُمِش تشكيل شده است. 
 
فيزيك ليزر: 
قبل از شرح قسمتهاي مختلف يك دستگاه ليزر, لازمست مختصري در مورد فيزيك اتمي و پديده جذب و گسيل یادآوری گردد. در مورد فيزيك ليزر هر اتم بسته به ترتيب و نظم الكترونهاي آن روي مدارات آن, داراي انرژي خاصي است كمترين ميزان انرژي ممكن براي يك اتم در سطح پايه Eo است كه الكترون ها به هسته نزديك هستند. در واقع ميزان اين انرژي وقتي تغيير مي كند كه يك الكترون از مدار خود به مدار مجاورش جهش كند. بنابراين,‌ يك اتم وقتي دست خوش تغيير وضعيت انرژي مي شود كه يا به آن فوتون اعمال كرد و يا در اثر اصابت يك الكترون به آن, موجب تحريك شويم يعني از آنجايي كه فوتون يك ذره نوراني عاري از وزن و بار الكتريكي است وقتي اين فوتون كه با سرعت نور C‌ حركت مي كند و داراي انرژيE, كه به فركانس تابش   بستگي دارد,  E=h كه h همان ثابت پلانك است, در برخورد با اتم جذب آن شده و آن اتم را به حالت تحريك شده يعني سطح انرژي E1 انتقال مي دهد بنابراين اگر انرژي فوتون يك اشعه حادث (محرك) E باشد اختلاف انرژي دو سطح اتم برابر با آن خواهد بود يعني  E1-  E= E0
بنابراين در حالت تحريك شده اتم ثباتي ندارد و خودبخود در پايان يك زمان معين به حالت اوليه خود بر مي گردد يعني از يك سطح انرژي بالاتر به يك سطح انرژي پايين بر مي گردد و در طي همين گذر يك فوتون آزاد ميكند و به حالت اوليه خود بر مي گردد.
پس اين انرژي جذب كرده از فوتون اشعه حادث را به صورت فوتون با همان فركانس آزاد مي كند اين پديده را گسيل خودبخودي Spontaneous Emission مي گويند بنابراين انتشار نور زماني صورت مي گيرد كه ذرات منتشر شده از يك سطح بالاتر به يك سطح پايين تر انرژي بروند چون معمولاً آنها در حالت اصلی خود Fondamental state و با انرژي حداقل بسر مي برند حال براي آنكه الكترون به تراز بالاتر برود, انرژي فوتون اشعه حادث باعث اين ارتقاء مي شود ولي اتم تمايلي ندارد  در اين حالت باقي بماند پس در بازگشت خود به حالت انرژي حداقل, فوتون را آزاد مي كند كه اين فوتونها به صورت تابشي نوراني پس داده مي شوند. اين عمل دريافت انرژي پس داده شده توسط اتم را جذب گويند.
مي دانيم بر طبق قانون بولتزمن, مولكولها و اتمها در پايين ترين سطح الكتروني هستند و براي ايجاد يك انتشار نوراني لازمست اتم را تحريك نمود تا يك نوع وارونگي جمعيت Population Inversion به دست آيد اين تحريك همانطور كه گفته شد توسط فوتون يك اشعه حادث با انرژي E صورت مي گيرد. بنابراين در يك انتشار نوراني از يك فوتون, دو فوتون به دست مي آيد كه هر كدام از اينها به نوبه خود با يك اتم تحريك شده ديگر برخورد خواهند كرد و در نتيجه, چهار فوتون مشابه توليد خواهند كرد و اين تسلسل به ميزان و تعداد اتمهاي معكوس شده ادامه مي يابد پس بدين طريق انرژي اوليه تقويت قابل ملاحظه اي پيدا خواهد كرد و از آنجايي که فوتونهاي آزاد شده داراي فركانس و فاز و جهت يكسان هستند, منجر به پديده تشعشع تحريك stimulated Emission مي شود كه وقتي در يك كاواك يا حفره ليزري قرار گيرد, نور كاملاً يكرنگ و هدايت شده بوجود خواهد آمد. 
نكته قابل توجه اينست كه بايد ماده اي انتخاب شود تا ضريب تقويت آن بالا باشد تا در نتيجه, با وجود تلفات انرژي, بتواند انرژي مفيد قابل توجهي ايجاد كند. حال براي تفسير كامل مطالب فوق يعني نحوه توليد نور ليزر, ابتداً قسمتهاي اصلي يك دستگاه ليزر را بررسي مي كنيم:
(۱) محيط فعال Active Medium: اين محيط داراي ماده واسط كه ماده اصلي قابل يونيزه شدن است تا بتوانند توسط تشعشع تحريكي از يك منبع نوري انرژي گرفته و اشعه نوراني توليد كند، اين ماده را ماده فعال نيز مي نامند. اتمهاي اين ماده فعال قابل تحريك و معمولاً يك يا دو كوانتوم انرژي بيشتري از اتم در حالت اصلي خود دريافت كرده اند و به حالت نيمه پايدار Meta stable state مي رسند و در اين حالت به مدت نسبتاً طولاني باقي مي مانند تا بقيه اتم هاي اين ماده نيز تحريك شده و در نتيجه تعداد اتم هاي تحريك شده از اتم هاي سطح زمينه بيشتر شود كه اين همان وارونگي جمعيت Population Inversion چون اين اتم هاي تحريك شده تمايل به بازگشت به سطح اوليه خود را دارند به محض بازگشت اتم به حالت عادي, انرژي دريافت كرده را به صورت فوتون آزاد مي كند كه بصورت گسيل خودبخود  (spontaneous Emission) از آن ياد مي برند. زيرا اين فوتون به طريق آزادسازي خودبخودي (فلورسانس) پديد آمده است.
براساس اين روند فوتون آزاد شده از يك اتم,‌ در برخورد با اتم تحريك شده ديگر, باعث پيدايش دو فوتون مشابه مي شود. به همين طريق فوتون هاي پديد آمده, در برخورد با دو اتم تحريك شده و ديگر, سبب ايجاد چهار فوتون شده و اين روند به طور تصاعدي ادامه پيدا مي كند و منجر به توليد فوتون هاي بسياري مي گردد كه اين پديده را گسيل تحريكي stimulated Emission مي نامند. بنابراين مجموع بسته های انرژی فوتون ها كه داراي فركانس و فاز و جهت يكسان هستند، همان طيف نور ليزر را تشكيل مي دهد. چون كوانتوم هاي انرژي مساوي است, طول موج حاصل نيز, همرنگ و بستگي به نوع ماده فعال يعني سطوح انرژي لايه هاي خارجي الكتروني آن دارد. در واقع نوع ماده فعال مورد استفاده, مقدار انرژي فوتون يا طول موج آن را تعيين مي كند.
(۲) تشديد كننده ليزري Laser Medium فوتون هاي جاري به موازات محور اپتيكي به آينه تمام بازتابان كه در انتهاي محيط فعال تعبيه شده برخورد و منعكس مي شود در نتيجه فوتونها به داخل محيط فعال رانده مي شوند تا با برخورد با اتم هاي تحريك شده ديگر در ايجاد فوتون هاي جديد شركت كنند. فوتون گسيل شده از طرف ديگر محيط فعال كه داراي آينه نيمه شفاف مي باشد به خارج منتشر مي شود (آينه نيمه بازتابان).
قسمتي از فوتون ها كه در جهت محور محفظه حركت نمي كنند به ديواره اطراف برخورد كرده و انرژي خود را بصورت گرما به اطراف آزاد مي كنند و از دور فعاليت خارج مي گردند.
(۳) سيستم دمش (Pumping) در واقع بعنوان يك منبع انرژي براي آماده ساختن (پمپاژ) ماده فعال و تزريق انرژي به اتم ها و مولكولهاي آن استفاده می شود و با روش هایی كه به صورت پمپاژ نوري (Optical pumping) و يا پمپاژ شيميايي (chemical Pumping) و يا پمپاژ حرارتي (heat Pumping) و يا پمپاژ الكتريكي (electrical Pumping) استفاده مي شود. در مورد آخري، پمپاژ برقي توسط تخليه الكتريكي فوق العاده شديد در مخزن گازي صورت مي گيرد. اين تخليه، اتم ها و مولكول هاي گاز را به الكترون هاي فعال تبديل نمود. تراكم فشرده تر در تراز بالا را سبب مي شود. برخورد Collision اتم ها و مولكولها گاز به خاطر اينكه موجبات تشديد (رزونانس) انرژي مي شود از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اثر پمپاژ ماده فعال در حفره ليزري (كاواك), دسته طيف نوراني ليزر توليد مي شود كه حفره را از طريق آينه نيمه بازتابان در مي نوردد. يعني به محض اينكه پمپاژ شروع مي شود مقدار زيادي از اتم ها از مخزن ليزر حالت تهييجي خود را افزايش مي دهند. نشر تابش در تمام جهات صورت مي گيرد و نور صادره بوسيله بازتاب هاي متعدد آينه هاي موازي ابقاء و حفظ مي شود و شدت آن از طريق پديده نشر برانگيخته افزایش پيدا ميكند. اين نشر برانگيخته با هر عبور طول موج از حفره ليزر به مقياس فزاينده اي مي رسد و بين تابشي كه حفره از طريق آينه نيمه بازتابان مي نوردد و ميزان پمپاژ براي ايجاد تراكم معكوس population Inversion به سرعت تعادل برقرار مي شود و اين اشعه توليد شده صفات مميز اي چون همدوسي و تكفامي از خود نشان مي دهد. البته نسبت توان اشعه به توان پمپاژ را بازده ليزر (Efficiency of laser) تعريف مي كنند.

خرید و دانلود

با قیمت 7,000 تومان
  • انتشار : ۰۱ اردیبهشت ۹۵
  • دسته بندی :
  • نویسنده :

عتیقه زیرخاکی گنج