کاربردهای لیزر

صفحه 1:


صفحه 2:
Lie is tke ridtag ‏وه‎ bicycle, to keep pour bore, pou weet Keep wovicr! ۵ ([ندگی مثل دوچرخه سواری است. اگر \ حرکت نکنی. تعادلت را از دست می دهی! 

صفحه 3:
کاربرد های لیزر , تم ندری فرد 

صفحه 4:
‎٠‏ تاریخچه ‎ 

صفحه 5:
زر را آلبرت اينشتین در سال 6909 میلادی طی ای نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعت فراهم كند. 3-5 

صفحه 6:
مسنل۳) آن برگزید. ز گذار میکروویو در ‎at joni‏ ساخته ت آزمایشات خود را حول جایگزینی نور مرتی به 7 ادامه دهد و هم زمان این امر بین آزمایشگاه‌های ن به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد. قاله‌ای از گوردون هولد» دانشجوی 9900 اولین ) تشکیل شده بو اولین میزر با استف 1 شد. تاونز میخ جای مادون قرمز هلیوم- نتون که لیزری پیو بود) در سال 4950 آن ساخته شد. 

صفحه 7:


صفحه 8:
کاربردهای صنعتی د لیزر در جداسازی ایزوتوس‌ها ‎ee‏ 

صفحه 9:
کاربرد لیزر در جداسازی ایزوتوپ ها اهمیت ایزوتوپ ها: کاربرد آنها در پزشکی؛ صنعت نظامی و مسائل علمی جداسازی اورانیوم 290 از 0۵060 : ۰ روش متداول: استفاده از اختلافی که ایزوتوپ وجود دارد. مثل روش پخش تقظیر جشدگانه و جداسازی الکترومعتاطیسی ش ار خواص از یی <رم ۶ ‎a‏ دو ازی» روش مركز رم گازی» hae nee او 

صفحه 10:
۰ با استفاده از لیزر: ایزوتوپ ها ی مختلف يك اتم یا مولکول از نظر ترازهای انرژی اندکی با هم تفاوت دارند ولذا طیف جذبی آنها نیز قدری متفاوت خواهد بود. بنابراین ایزوتوپ های مختلف در فرکانس های متفاوتی تابش موج الکترومغناطیسی را جذب می کنند. در نتیجه» تابشی با فرکانس بخصوص می تواند به صورت انتخا ایزوتوپ مورد نظر را به ترازهای انرژی بالاتر ‎ees,‏ ‏عین حال سایر ایزوتوپ ها را دست نخورده باقی بگذارد. اگر خطوط دوایزوتوپ برهم منطبق شوند»جداسازی امکان پذیر نیست. خطوط طیفی نمونه ها در فاز گازی کمترین پهنا را دارند. 

صفحه 11:
روش های مختلف جداسازی: فوتویونش دو مرحله ای تم تجزیه ی فوتونی دو مرحله ای پیش تجزیه ی فوتونی واکنش شیمیایی مولکول های برانگيخته تجزیه ی فوتونی چند مرحله ای در طول موج در ناحیه ی فروسرخ ak wee ‏حور‎ 

صفحه 12:
اپجاد گداخت هسته ای بوسیله ی لیزر رآکتورهای شکافت: شکسته شدن اورانیوم برای رهاشدن انرژی هسته ای رآکتورهای گداخت: فشردن عناصر سبک دوتریوم و تریتیوم- برای ایجاد انرژی (مستلزم ایجاد دمایی بیش از (10) میلیون کلوین رو + + ورب 0 برای آنکه بتوان دمای محفظه های- ساچمه ی میکرونتی- حاوی ایژوتوپ های فوق را بالا برد از لیزرهای پرقدرت استفاده مسی شود لیزرهای مورد استفاده: لیزر شیشه: 600 لیزر 20آم شم و هد 

صفحه 13:


صفحه 14:
فلزکاری با لیزر اثر تابش لیزری روی مواد باریکه لیزر را می توان توسط یک سیستم نوری به قطر حدود 400-0 یر روی ماده متمرکز کرد. که باعث ایجاد شدت بسیار بالای نوری در نقطه ی کوچکی روی ماده خواهد شد. مثلا اگ پیوسته کاری به توان 4 0 در نقطه ای به قطر ‎por OD‏ گانونی شود» شدت درنقطه ی کانونی شده 0007 ‎٩/0‏ می شود. اگز: شدت باریکه ی نوری 0۶ 077/60 باشد جسم جامد شروع به ذوب شندن م کند. با جذب بیشتر انرژی در ماده مرز بین مذاب و جامذ به تدریج به درون ماده نفوذ مى كند. 4 انتقال گزما از طریق هدایت گرمایی به لایه های عمیق ‎a‏ ‏می‌يابذ کاابلارتخره به حالت پایا نزدیک شود. جح 

صفحه 15:
اگر شدت باریکه را بیشتر انتخاب کنيی ماده به نقطه ی جوش می رسد و تبخیر صورت می گیرد. ماده ی تبخیر شده روی سطح حفره هایی را بوجود می آورد و با افزایش تبخیر حفره ها به روزنه های بزرگتری تبدیل می شوند. لیزرهایی که غالبا برای فلزکاری به کار برده می شوند: > ‏یاقوت لیزرهایلگزلیمر‎ 5 ١» CO ۵۶ کاربردهای فلزکاری: سوراخ کاری» برش, لحیم کاری» حکاکی» سخت سازی کاربرد. لیزر درسایرمواد: سرامیک» عایق هاء فیبرهاء شیشه. الماس» پارچه کاغذ و.... حور هد 

صفحه 16:
جوشکاری با لیزر ديه های معمولی: جوشکاری با قوس الکتریکی» مقاومتی؛ 9 0 ىو لکتر ‎os.‏ 

صفحه 17:
جوشکاری لیزری جوشکاری توسط پرتو لیزر در تولیدات صنعتی به شکل روزافزونی در حال گسترش است و دامنه ی استفاده آن از میکرو الکترونیک تا کشتی سازی کسترده شده است. ‎٠‏ جوشکاری لیزری بدون تماس اجرا می شود پس هیچ ناخالصی به ‏جوش وارد نخواهد شد. ‎٠‏ برخلاف جوشکاری با باریکه ی الکترونی که در خلا اجراً میٌ شود جوشکاری لیزری را می توان در هوا انجام داد. . , ., ‏* جوش دادن نقاط غیر قابل دسترس را امکان پذیر می سازد: , ‏۰ بسيار سريع است و در امتداد خطی که منظورجوشکاری أن است» ذونب شدكى بسيار دقيقى را مى توان ايجاد كرد. : ‎ee ee Ae ۰‏ ی ی ور ‎algal‏ های حساس به گرم ‎Clase a os‏ 

صفحه 18:
تکنیک های جوشکاری ۰ جوش نقطه ای: با لیزرهای تپی قدرت متوسط حالت جامد. (برای جوشکاری دقیق در نقاطی که به گرما حساس اند: اتصال سیم های مسی به همدیگر» اتصال قطعات میکرو الکترونی) Gye ‏جوش درزی: با لیزرهای پرقدرتبا توان چند صد وات-‎ ٠ 9 ‏پیوسته و تپی تکرارپذیر ۷6۵0 :00) و ©©ن. (براى‎ ‏استیل به اره ی فلزبر» اتصال پره های توربین گازی)‎ ‎٠‏ کاربرد ها: ‏بستن در قوطی کنسروء اتصال ورقه های تیتانیوم و رتیت آتصال خطوط لوله به همدیگر؛ الى بدنه اتومبیلها» قسمت‌هاي حمل ‎ile Ces‏ ‎wee ‏حور‎ 

صفحه 19:
۰ ۰ Cre سخت سازی با لیزر باریکه ی لیزر با توان زیاد در برخورد با سطوح موجب گرم شدن سریع سطوح می شود. با حرکت دادن باریکه به نقطه ی دیگری از سطح, نقطه ای که گرما دیده است به سرعت سرد می شود. برای سخت کردن نقاطی از سطح که آسیب پذیر هستند. یت 5 سوپاپ هط یزان تشکیل آلیاژ سطحی: پودر آلیاژ روی سطح فلز نشانده می شود. وقتی باریکه ی لیزر سطح را گرم می کند» پودر وسطح قطعه "ذوب شده و مخلوط می شوند. لیزر (26)ی موج پیوسته با توان 4 100 کم حور هد 

صفحه 20:
. » برش با لیزر * مواد متنوعی را می توان با لیزر برش داد: پارچه کاغذ» چوب» شیشه سرامیک ورقه ها ی فلزی. ۶ برش لیزری بسیار دقیق و ظریف است و سرعت بالایی هم دارد. * تغییر شکل مکانیکی و صدمه دیدگی حرارتی در قطعه ميد اص 0 ‎٠‏ برش را مى توان در © يا © بعد اجرا كرد. ‎٠‏ توان مورد نياز به نوع ماده بستكى دارد. ‎ 

صفحه 21:


صفحه 22:
سوراخ کاری با لیزر * چون از ابزار مکانیکی مثل مته استفاده نمی شود نگرانی کند شدن مته یا شکستن آن وجود ندارد. + با قطرهای کوچک می توان عمق سوراخ بلندی را ایجاد کرد. ‎٠‏ سرعت بسیار زیادی دارد. ‏* لیزریی برای سوراخ کاری فلزی و غیرفلزی(شيشه» پلاستیک» سرامیک) ‏۰ لیزر۷)66 :4( فقط بوسیله ی فلزات به خوبی جذب می شود و به دلیل توان محدودش, در کارهایی که نیازمند دقت بالا و کمترین "نی" حرارتی مواد هستند کاربرد دارد: جوشکاری اجزای میکرو الکترونی و سوراخ كردن مواد سختى مثل الماس و ياقوت ‎ 

صفحه 23:


صفحه 24:
مصارف دیگر ۰ لیزرهای نیم‌هادی بطورگسترده ای برای ضبط و بازخوانی اطلاعات در لوح فشرده (0000) , 200)) مورد استفاده قرار می‌گیرند. هنكام ضبط دیسک فشرده صوتی هر صدا به یک کد دیجیتال تبدیل می شود. اين کد توسط لیزر به صورت میلیون ها حفره میکروسکوپی روی دیسک فشرده حک می شود. وقتی دیسک باز نواخته یک پرتو لیزر در داخل دستگاه روی دیسک حرکت می 7 آشکارساز که با سیستم مربوط است. پالس هایی را که نماینده الگوی جخفزة هاى حك شده بر روى ديسك است ايجاد مى كند :مدارهاى الكتزونيكى دستكاه ديسك اين يالس ها را به نسخه اى از مؤسيقى اصلی تبدیل می کند. 

صفحه 25:
در فروشگاه ها : از لیزرهای کم توان برای خواندن ‎aS‏ میله ای(بار کد) روی کالاها استفاده می شوند. این کد از یک سری خطوط سیاه با ضخامت متغیر تشکیل می شود. نواحی سیاه پرتو لیزر را جذب و نواحی سفید آن را منعکس می کنند. جلوه های ویژه در کنسرت های موسیقی پرینترهای لیزری پویینترهای لیزری| برای نوشتن زیرنو ليزر براى تراز 

صفحه 26:
هولوگرافی انبرک نوری ‎lal‏ بررسی آلودگیٍ در نجوم به عنوان لیز ارتباطات نوری(از « 

صفحه 27:


صفحه 28:
جراحی در سال 96۴ اولین لیزر با کاربرد چاقوی جراحی ساخته شد. در جراحی ها اکثرا از لیزر (26), استفاده می شود. باریکه ی فروسرخ لیزر ‎(CO‏ بوسیله ی مولکول های لب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع اين مولکول ها و در نتیجه برش بافت می , نه تنها عمل برش را انجام متى دهد ‎٠‏ هاى بريده شده بهم مى شود. _اندن موضعی زگ های خونی درحین _ درجراحی هایی که بیمار دارای انعقاد شود | است کاملا استرلیزه خواهد بود. * جرا در ریس عزمييهء, رن _ نجام می گیرد. 

صفحه 29:
* امروزه لیزر در درمان برخی سرطانها نیز استفاده می‌شود. در تبخیر" غده های بدخیم : با انتخاب مناسب طول موج لیزر» تبخیر فقط شامل نقاطی می شود که هدف» از بین بردن آنهاست. و بافت های سالم مصون نگه داشته می شوند(به علت ضریب جذب متفاوت بافت های سالم و ناسالم), ‎٠»‏ امكان عمل در نواحى غير قابل دسترس. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را كه با يى دستكاه نورى مناسب( مثلا عدسى ها و آينه ها) قابل مشاهده باشد مى توان به وسيله ليزر جراحى كرد. ‏ء و فواید دیگری مثل: دقت در محدودة جراحى؛,كاهش زمان بهبودى. کاهش مصرف دارو کنترل دقیق در اعمال جراجی. ‏۶ اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت : ‏الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری ‏ب) سترعت کمتر چاقوی لیزری 

صفحه 30:
ae » چشم پزشکی ‎٠»‏ در این مورد اغلب از لیزرهای +07* ۰ ) یا لیزرهای رزینه ای استفاده می شود. نور سبز لیزر*97) قادر است در بیماری های ته چشمی(جدا شدن شبکیه و یا خون ریزی داخل چشمی) به کار آید. نور پس از آنکه از عدسی چشم و ‎oe‏ ‏این نواحی جذب شود) روی سلول خونی شبکیه متمرکز می شود. به دلیل ضریب جذب بالای نواحی خونریزی شده در طول موج سبز لیزر*0» اثر حرارتی نور لیزر باعث اتصال مجدد شبکبه و یا سوزاندن رگ های خونریزی شده خواهد شد. اين عمل با تپ های 0( انجام مى شود و به علت كوتاهى زمان تپ دردی به همراه ندارد. ‎ 

صفحه 31:
۰ برای بیماری آب سیاه نیز از لیزر ‎Od VOD‏ استفاده می شود. دراین بیماری فشارمایع داخل چشم افزایش می یابد و برای عمل جراحی کافی است که با لیزر سوراخی به قطر (0)© میکرون درعنبیه ایجاد کرد. 

صفحه 32:
دندان پزشکی We-Oe ‏ليزر‎ ٠ ‎٠‏ یکی از کاربردهای جدید لیزر در دندانپزشکی تشخیص پوسیدگی های پنهان دندان است. ‏* دربسیاری از درمان های دندان پزشکی, لیزر با کاهش تعداد باکتریها در حفره ی دهان و کنترل خونریزی با دخالت بر انعقاده سیب کاهش درد می گردد. این امر موجب می شود که ضرورت استفاده از تزریق بی حسی کاهش یابد. همچنین لیزر مرحله ترمیم را تسریع کرده و از التهاب بعد از عمل می کاهد. ‎ 

صفحه 33:
درماتولوژی ۰ درمان سوختگی هاء زخم های مقاوم به درمان» آکنه» اگزماء 5 شت حلي لست کر ی لكي از يير شدن يوست توسط ليزر امكان يذير است. 

صفحه 34:
بیماریهای عضلانی» اسکلتی و اورتوپدی: در درمان کشیدگی های تاندونی» رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلانی و کمر دردها. در حوزه عصبی: درمان سردردها و میگرن. بیماریهای عروقی: درمان واریس های وریدی» ضایعات عروقی حاصل از بدو تولد. گوش و حلق و بینی : استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای» خلق و.گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. شکستن سنگ کلیه» سوزاندن زخم های معده یا آتنی عشر با هدایت نور لیزر ‎bes Od: VOD‏ تار نوری به نواحی داخلی بدن. (آندوسکوپی) 

صفحه 35:
کاربرد های نظامی ۰ فاصله یاب های لیزری ۰ علامت گذارهای لیزری ۰ سلاح های هدایت انرژی 

صفحه 36:
فاصله یاب های لیزری فاصله یاب لیزری مبتنی برهمان اصولی است که در رادارهای معمولی از آنها استفاده می شود. یک تپ کوتاه لیزری(معمولا با زمان 40 تا 000 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 اين تپ لیزری به دست می اید. 

صفحه 37:
* چندین نوع از فاصله یاب های لیزری با بردهایی تا حدود ۳۳9 مورد استفاده اند: الف) فاصله یاب های دستی برای استفاده ی سرباز پیاده ‎a‏ 1 انک ها ج( ۲/۹ ضدهوایی 

صفحه 38:
+ با فرستادن پرتوی لیزر به ماه و انعکاس آن توسط آینه نصب‌شده روی ماه توسط سفینه آپولو » می‌توان فاصله ی دقیق زمین تا ماه را اندازه گرفت. 

صفحه 39:
‎٠‏ اولین لیزرهای که در فاصله یابی از آنها استفاده شد لیزرهای یاقوتی با سوئیچ ) بودند. امروزه فاصله یاب های لیزری اغلب بر اساس لیزرهای نئودمیم با سوئیچ © طراحى شده اند. كرجه لیزرهای )ری نوع 100200 در بعضی موارد(مئل فاصله یاب تانک ها) جایگزین جالبی برای لیزرهای نتودمیم است. ‏۰ مزایای اصلی فاصله یاب لیزری: ‏الف) وزن» قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است. ‏ب) توانایی اندازه گیری فاصله حتی برای هنگامی که هدف درحال پرواز در ارتفاع بسیار کمی ازسطح 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 . ‎ 

صفحه 40:
علامت گذارهای لیزری لیزری که در یک مکان قرار گرفته است هدف را روشن می سازد. به خاطر روشنایی شدید نور هنگامی که هدف بوسیله یک صافی نوری با نوار باریک مشاهده شود به صورت یک نقطه روشن به نظر خواهد رسید. سلاح که ممکن است بمب موشک پا اسلحه منفجر شونده دیگری باشد بوسیله یک حسگر مناسب مجهز شده است. این حسگرمی تواند یک عدسی باشد كه تصوير 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. 

صفحه 41:
دقت هدف گیری حدود 0)متراز يك فاصله ‎IDM‏ کیلومتری است. معمولا لیزر از نوع 0:7069() می باشد. در حالی که لیزرهای 00ن به خاطر پیچیدگی آشکارسازهای نوری(که مستلزم استفاده در دماهای سرمازایی است) نامناسب اند. علامت گذاری ممکن است از هواپیماه هلیکوپتر ویا از زمین انجام شود. 

صفحه 42:
سلاح های هدایت انرژی ء اکنون کوشش قابل ملاحظه ای هم در آمریکا و هم در روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سلاح های هدایت انرژبی به كار مى روند اختصاص يافته است. در مورد سیستم های قوی لیز نظر با توان در حدود مگا وا ت(حداقل برای چند ده ‎eee‏ سر ‎SE‏ یا موشک) 0 ل رم ‎Ss iy er lees CS eee fees‏ تن وارد کند و يا اینکه چنان آسیبی به سطح ن وارد کند که نهایتا در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود. * اطلاعات موجود در اين زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند. مناسب ترین لیزرها برای اینگونه کاربرد ها احتمالا لیزرهای شیمیایی اند(06۴) یا 71۷,6۲). لیزرهای شیمیایی به ویژه برای سیستم های مستقر در فضا جالب اند زیرا توسط لن ها می توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخیره فشرده به شکل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد. 

صفحه 43:
منابع لیزر و کاربردهای آین» اکبر حریری اصول لیزر» اوراسیو سوولتو» ترجمه ی اکبر حریری لیزر» اصول و کاربردها» ویلسون» ترجمه ی دکتر عباس بهجت اپتیک» پدروتی .سمل ۰ عون ۰ لمیر ۰ * irbwe.ir 

صفحه 44:
:با تشکر از ۰ جناب آقای دکتر درودی + جناب آقای رمضانی Ce 2 4 X 

صفحه 45:


Life is like riding a bicycle, to keep your balance, you must keep moving! اگر.زندگی مثل دوچرخه سواری است تعادل ت را از دست،حرک ت نکن ی !می دهی کاربرد های لیزر شبنم ندری فرد مریم خاتمی • • • • تاریخچه کاربرد صنعتی کاربرد پزشکی کاربرد نظامی تاریخچه واژه لیزر ،راس کلمه‌های عبارت :LASER ‏Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است. مبان ی نظری لیزر را آل برت اینشتی ن در س ال 1916میالدی طی مقاله‌ای مطرح کرد ،ولی سال‌های نسبتا ً زیادی طول کشید تا صنعت و فناوری امکان ساخت اولین لیزر را فراهم کند. در سال 1953چارلز تاونز ،میزر(تقویت کننده ی موج میکروویو) را اختراع کرد. تاونز ،نام میزر را که ازابتدای نام حروف :MASER ‏Microwave Amplification by Stimulated Emission of ‏Radiation تشکیل شده بود برای آن برگزید. اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکول های آمونیاک ساخته شد .تاونز می‌خواست آزمایشات خود را حول جایگزینی نور مرئی به جای مادون قرمز ادامه دهد و هم‌ زمان این امر بین آزمایشگاه‌های مختلف در سراسر جهان به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد. عبارت لیزر در همان زمان در مقاله‌ای از گوردون هولد ،دانشجوی دکترای دانشگاه کلمبیا ،پیشنهاد شد و در سال 1960اولین لیزر(که لیزر پالس ی یاقوت بود) و ب ا موفقی ت کار کرد توس ط تئودور میمن ساخته شد. اولین لیزرگازی(هلیوم -نئون که لیزری پیوسته کار بود) در سال 1961 توسط علی جوان ساخته شد. Theodore Maiman Ali Javan کاربردهای صنعتی • • • • • • • • کاربرد لیزر در جداسازی ایزوتوپ ها ایجاد گداخت هسته ای بوسیله ی لیزر فلزکاری با لیزر جوشکاری با لیزر سخت سازی برش با لیزر سوراخ کاری و مصارف دیگر کاربرد لیزر در جداسازی ایزوتوپ ها اهمیت ایزوتوپ ها :کاربرد آنها در پزشکی ،صنعت ،نظامی و مسائل علمی جداسازی اورانیوم 235از : 238 • روش متداول :اس تفاده از اختالف ی ک ه در خواص فیزیک ی -جرم -این دو ایزوتوپ وجود دارد .مث ل روش پخ ش گازی ،روش مرکز گريزی گازی، تقطیر چندگانه و جداسازی الکترومغناطیسی. • با استفاده از لیزر :ایزوتوپ ها ی مختلف يك اتم يا مولكول از نظر ترازهای انرژی اندکی با هم تفاوت دارند ولذا طیف جذبی آنها نیز قدری متفاوت خواه د بود .بنابراين ایزوتوپ های مختلف در فرکانس های متفاوتی تابش موج الکترومغناطیسی را جذب می کنند. در نتیجه ،تابشی با فرکانس بخصوص می تواند به صورت انتخابی ایزوتوپ مورد نظر را به ترازهای انرژی باالتر برانگیزد و در عین حال سایر ایزوتوپ ها را دست نخورده باقی بگذارد. اگر خطوط دوایزوتوپ برهم منطبق شوند،جداسازی امکان پذیر نیست. خطوط طیفی نمونه ها در فاز گازی کمترین پهنا را دارند. روش های مختلف جداسازی: • فوتویونش دو مرحله ای اتم • تجزیه ی فوتونی دو مرحله ای • پیش تجزیه ی فوتونی • واکنش شیمیایی مولکول های برانگیخته • تجزیه ی فوتونی چند مرحله ای در طول موج در ناحیه ی فروسرخ ایجاد گداخت هسته ای بوسیله ی لیزر رآکتورهای شکافت :شکسته شدن اورانیوم برای رهاشدن انرژی هسته ای رآکتورهای گداخت :فشردن عناصر سبک -دوتریوم و تریتیوم -برای ایجاد انرژی (مستلزم ایجاد دمایی بیش از 100میلیون کلوین) ‏D + T  4He + n + Energy برای آنک ه بتوان دمای محفظ ه های -س اچمه ی میکرون ی -حاوی ایزوتوپ های فوق را باال برد از لیزرهای پرقدرت اس تفاده م ی شود. ليزرهای مورد استفاده :ليزر شيشه ، Nd :ليزر . 2CO فلزکاری با لیزر اثر تابش لیزری روی مواد باریکه لیزر را می توان توسط یک سیستم نوری به قطر حدود μm 100-10روی ماده متمرکز کرد .که باعث ایجاد شدت بسیار باالی نوری در نقطه ی کوچکی روی ماده خواهد شد .مثال اگر لیزر پیوسته کاری به توان kW 1در نقطه ای به قطر μm 100کانونی شود ،شدت درنقطه ی کانونی شده 2cm/W 107می شود .اگر شدت باریکه ی نوری 2cm/W 105باشد جسم جامد شروع به ذوب شدن می کند .با جذب بیشتر انرژی در ماده مرز بین مذاب و جامد به تدریج به درون ماده نفوذ می کند .سطح مذاب نیز افزایش یافته بدین ترتیب انتقال گرما از طریق هدایت گرمایی به الیه های عمیق تر ماده شدت می یابد تا باال خره به حالت پایا نزدیک شود. اگر شدت باريكه را بيشتر انتخاب كنيم ،ماده به نقطه ی جوش می رسد و تبخير ص ورت م ی گيرد ،ماده ی تبخير شده روی سطح حفره هايی را بوجود می آورد و با افزايش تبخير حفره ها به روزنه های بزرگتری تبديل می شوند. لیزرهایی که غالبا برای فلزکاری به کار برده می شوند: ، 2CO ،Nd:YAGل یزر ی اقوت ،ل یزرهایاگزایمر کاربردهای فلزکاری: سوراخ کاری ،برش ،لحیم کاری ،حکاکی ،سخت سازی كاربرد ليزر درسایرمواد :سرامیک ،عایق ها ،فیبرها ،شیشه ،الماس، پارچه ،کاغذ و.... جوشکاری با لیزر جوشکاری های معمول ی :جوشکاری ب ا قوس الکتریک ی ،مقاومتی، باریکه ی الکترونی جوشکاری لیزری جوشکاری توسط پرتو لیزر در تولیدات صنعتی به شکل روزافزونی در حال گسترش است و دامنه ی استفاده آن از میکرو الکترونیک تا کشتی سازی گسترده شده است. • جوشکاری لیزری بدون تماس اجرا می شود پس هیچ ناخالصی به محل جوش وارد نخواهد شد. • برخالف جوشکاری ب ا باریک ه ی الکترون ی ک ه در خال اجرا می شود ،جوشکاری لیزری را می توان در هوا انجام داد. • جوش دادن نقاط غیر قابل دسترس را امکان پذیر می سازد. • بسیار سریع است و در امتداد خطی که منظورجوشکاری آن است، ذوب شدگی بسیار دقیقی را می توان ایجاد کرد. • نقاط گرما دیده بسیار کوچک است و این ویژگی ،جوشکاری در نزدیکی مولفه های حساس به گرما(مثل الكترونيك ميكرونی) را میسر می سازد. تكنيک های جوشكاری • جوش نقطه ای :با لیزرهای تپی قدرت متوسط حالت جامد( .برای جوشکاری دقیق در نقاطی که به گرما حساس اند :اتصال سیم های مسی به همدیگر ،اتصال قطعات میکروالکترونی) • جوش درزی :ب ا لیزرهای پرقدرت-ب ا توان چن د صد وات -موج پیوس ته و تپ ی تکرارپذی ر Nd: YAGو ( .2COبرای اتصال استیل به اره ی فلزبر ،اتصال پره های توربین گازی) • کاربرد ها: بستن در قوطی کنسرو ،اتصال ورقه های تیتانیوم و آلومنیوم ،اتصال بدنه اتومبیلها ،قسمت‌های حمل خطوط لوله به همدیگر ،جوشکاری ٔ و نقل ،مبادله کننده‌های حرارتی. سخت سازی با لیزر باریکه ی لیزر با توان زیاد در برخورد با سطوح موجب گرم شدن سریع سطوح می شود .با حرکت دادن باریکه به نقطه ی دیگری از سطح ،نقطه ای که گرما دیده است به سرعت سرد می شود. برای سخت کردن نقاطی از سطح که آسیب پذیر هستند. مثال در صنایع خودروسازی :سخت کردن پیستون ،سوپاپ ها ،دنده ها و... ليزربرای تشکیل آلیاژ سطحی :پودر آلیاژ روی سطح فلز نشانده می شود .وقتی باریکه ی لیزر سطح را گرم می کند ،پودر وسطح قطعه ذوب شده و مخلوط می شوند. لیزر 2COموج پیوسته با توان kW 1 برش با لیزر • • • • • مواد متنوعی را می توان با لیزر برش داد :پارچه ،کاغذ ،چوب، شیشه ،سرامیک ،ورقه ها ی فلزی. برش لیزری بسیار دقیق و ظریف است و سرعت باالیی هم دارد. تغییر شکل مکانیکی و صدمه دیدگی حرارتی در قطعه ،مینیموم است. برش را می توان در 2یا 3بعد اجرا کرد. توان مورد نیاز به نوع ماده بستگی دارد. سوراخ کاری با لیزر • • • • • چون از ابزار مکانیکی مثل مته استفاده نمی شود ،نگران ی کن د شدن مت ه ی ا شکس تن آن وجود ندارد. ب ا قطرهای کوچ ک م ی توان عم ق سوراخ بلندی را ایجاد کرد. سرعت بسیار زیادی دارد. لیزر 2COبرای سوراخ کاری فلزی و غیرفلزی(شیشه ،پالستیک ،سرامیک) لیزر Nd: YAGفق ط بوس یله ی فلزات به خوب ی جذب م ی شود و ب ه دلیل توان محدودش ،در کارهایی که نیازمند دقت باال و کمتری ن آس یب حرارت ی مواد هستند کاربرد دارد :جوشکاری اجزای میکرو الکترونی و سوراخ کردن مواد سختی مثل الماس و یاقوت مصارف دیگر • لیزرهای نیم‌هادی بطورگس ترده ای برای ضب ط و بازخوان ی اطالعات در لوح فشرده ( )CD , DVDمورد استفاده قرار می‌گیرند. هنگام ضبط دیسک فشرده صوتی هر صدا به یک کد دیجیتال تبدیل می شود .این کد توسط لیزر به صورت میلیون ها حفره میکروسکوپی روی دیسک فشرده حک می شود .وقتی دیسک باز نواخته می شود یک پرتو لیزر در داخل دستگاه روی دیسک حرکت می کند .یک آشکارساز که با سیستم مربوط است ،پالس هایی را که نماینده الگوی حفره های ح ک شده بر روی دیسک اس ت ایجاد می کند .مدارهای الکترونیکی دستگاه دیسک این پالس ها را به نسخه ای از موسیقی اصلی تبدیل می کند. • • • • • • • در فروشگاه ها :از لیزرهای کم توان برای خواندن کد میله ای(بار کد) روی کاالها استفاده می شوند .این کد از یک سری خطوط سیاه با ضخامت متغیر تشکیل می شود .نواحی سیاه پرتو لیزر را جذب و نواحی سفید آن را منعکس می کنند. جلوه های ویژه در کنسرت های موسیقی پرینترهای لیزری پویینترهای لیزری برای نوشتن زیرنویس فیلم ها روی پرده ی سینما لیزر برای ترازکردن های خطی در کارهای ساختمانی انواع مختلفی از روش های تداخل سنجی • • • • • هولوگرافی انبرک نوری لیدار ،بررسی آلودگی های جوی در نجوم به عنوان لیزر های راهنمای مکان ستارگان ارتباطات نوری(از طریق فیبر نوری یا ارتباطات فضایی) لیزر در پزشکی • • • • • • • • جراحی چشم پزشکی بیماری های دهان و دندان درماتولوژی بیماری های عضالنی و اورتوپدی حوزه ی عصبی بیماری های عروقی گوش و حلق و بینی جراحی در سال 1964اولین لیزر با کاربرد چاقوی جراحی ساخته شد. در جراحی ها اکثرا از لیزر 2COاستفاده می شود .باریکه ی فروسرخ لیزر 2COبوس یله ی مولکول های آ ب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این مولکول ها و در نتیجه برش بافت می شود. • لیزر به عنوان چاقوی جراحی نه تنها عمل برش را انجام می دهد بلکه موجب جوش خوردن رگ های بریده شده هم می شود. • برای کنترل خونریزی (با سوزاندن موضعی رگ های خونی درحین عمل جراحی) .بنابراین از لیزر درجراحی هایی که بیمار دارای انعقاد خونی ضعیفی است استفاده می شود. • چون جراحی با لیزربدون تماس است کامال استرلیزه خواهد بود. • جراحی با لیزر تپی بدون درد انجام می گیرد. • امروزه لیزر در درمان برخی سرطانها نیز استفاده می‌شود. در تبخیر غده های بدخیم :با انتخاب مناسب طول موج لیزر ،تبخیر فقط شامل نقاطی می شود که هدف ،از بین بردن آنهاست .و بافت های س الم ،مص ون نگ ه داشت ه م ی شون د(ب ه عل ت ضریب جذب متفاوت بافت های سالم و ناسالم). • امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس .بنابراین عمال هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب( مثال عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد. • و فواید دیگری مثل :دقت در محدودۀ جراحی ،کاهش زمان بهبودی، کاهش مصرف دارو ،کنترل دقیق در اعمال جراحی. • اما در مقابل این برتریها باید اشکاالت زیر را هم در نظر داشت : الف)هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری چشم پزشکی • در این مورد اغلب از لیزرهای Ar ، +Kr+یا لیزرهای رزینه ای استفاده می شود .نور سبز لیزر Ar+قادر است در بیماری های ته چشمی(جدا شدن شبکیه و یا خون ریزی داخل چشمی) به کار آید. نور پس از آنکه از عدسی چشم و زجاجیه عبور کرد(بدون آنکه در این نواحی جذب شود) روی سلول خونی شبکیه متمرکز می شود. ب ه دلی ل ضری ب جذب باالی نواحی خونریزی شده در طول موج سبز لیزر ،Ar+اثر حرارتی نور لیزر باعث اتصال مجدد شبکیه و یا سوزاندن رگ های خونریزی شده خواهد شد .این عمل با تپ های s0.01انجام م ی شود و ب ه عل ت کوتاه ی زمان ت پ دردی به همراه ندارد. • برای بیماری آب سیاه نیز از لیزر Nd:YAGاستفاده می شود .دراین بیماری فشارمایع داخل چشم افزایش می یابد و برای عمل جراحی کافی است که با لیزر سوراخی به قطر 50میکرون درعنبیه ایجاد کرد. • از لیزرهای اگزایمر در برش قرنیه و برای درمان نزدیک بینی استفاده شده است. با این برش بسیار دقیق و ظریف قوه ی بینایی شخص تصحیح خواهد شد. دندان پزشکی • لیزر He-Ne • یک ی از کاربردهای جدی د لیزر در دندانپزشک ی تشخی ص پوس یدگی های پنهان دندان است. یاری از درمان های دندان • دربس پزشك ی ،لیزر ب ا كاه ش تعداد باكتریه ا در حفره ی دهان و كنترل خونریزی ب ا دخال ت بر انعقاد ،س بب كاه ش درد م ی گردد .ای ن ام ر موج ب م ی شود ك ه ضرورت اس تفاده از تزری ق ب ی حس ی كاه ش یابد .همچنی ن لیزر مرحل ه ترمی م را تسریع کرده و از التهاب بعد از عمل می كاهد. درماتولوژی • درمان س وختگی ه ا ،زخ م های مقاوم ب ه درمان ،آکن ه ،اگزما، برداشتن ماه گرفتگی و خالکوبی ،اقدامات پیشگیرانه مثل جلوگیری از پیر شدن پوست توسط لیزر امکان پذیر است. • • • • • بیماریهای عضالنی ،اسکلتی و اورتوپدی :در درمان کشیدگی های تاندونی ،رفع اختالالت موجود در اتصاالت عضالنی و کمر دردها. در حوزه عصبی :درمان سردردها و میگرن. بیماریهای عروق ی :درمان واری س های وریدی ،ضایعات عروقی حاصل از بدو تولد. گوش و حل ق و بین ی :اس تفاده از لیزر در ای ن شاخ ه از جراح ی جذابی ت خاص ی دارد .زیرا ب ا اعضای ی مانن د نای ،حل ق و گوش میان ی س روکار دارد ک ه ب ه عل ت عدم دس ترسی ب ه آ ن ه ا جراح ی معمولی مشکل است. شکستن سنگ کلیه ،سوزاندن زخم های معده یا اثنی عشر با هدایت نور لیزر Nd: YAGتوس ط تار نوری ب ه نواح ی داخلی بدن. (آندوسکوپی) کاربرد های نظامی • فاصله یاب های لیزری • عالمت گذارهای لیزری • سالح های هدایت انرژی فاصله یاب های لیزری • فاص له یاب لیزری مبتن ی برهمان اص ولی اس ت ک ه در رادارهای معمول ی از آنه ا اس تفاده م ی شود .ی ک ت پ کوتاه لیزری(معموال ب ا زمان 10تا 20نانوثانیه) به سمت هدف نشانه گیری می شود و ت پ پراکنده برگشت ی بوس یله ی ک دریاف ت کننده مناس ب نوری ک ه شام ل آشکارس از نوری اس ت ثب ت م ی شود .فاص له مورد نظ ر ب ا اندازه گیری زمان پرواز این تپ لیزری به دست می اید. • چندین نوع از فاصله یاب های لیزری با بردهایی تا حدود km15 مورد استفاده اند: الف) فاصله یاب های دستی برای استفاده ی سرباز پیاده ب) سیستم های فاصله یاب برای استفاده در تانک ها ج) سیستم های فاصله یاب مناسب برای دفاع ضدهوایی • ب ا فرس تادن پرتوی لیزر ب ه ماه و انعکاس آ ن توس ط آین ه نص ب‌شده روی ماه توسط سفینه آپولو ،می‌توان فاصله ی دقیق زمین تا ماه را اندازه گرفت. • اولی ن لیزرهای ک ه در فاص له یاب ی از آنه ا اس تفاده ش د لیزرهای یاقوتی با سوئیچ Qبودند .امروزه فاصله یاب های لیزری اغلب بر اس اس لیزرهای نئودمی م ب ا س وئیچ Qطراح ی شده اند .گرچ ه لیزرهای 2COنوع TEAدر بعض ی موارد(مث ل فاص له یاب تانک ها) جایگزین جالبی برای لیزرهای نئودمیم است. • مزایای اصلی فاصله یاب لیزری: الف) وزن ،قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است. ب) توانای ی اندازه گیری فاص له حت ی برای هنگام ی ک ه هدف درحال پرواز در ارتفاع بسیار کمی ازسطح 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 . عالمت گذارهای لیزری • لیزری که در یک مکان قرار گرفته است هدف را روشن می سازد. ب ه خاط ر روشنای ی شدی د نور هنگام ی ک ه هدف بوس یله ی ک ص افی نوری ب ا نوار باری ک مشاهده شود ب ه ص ورت ی ک نقط ه روش ن ب ه نظ ر خواه د رس ید .س الح ک ه ممک ن اس ت بم ب ،موش ک ،ی ا اس لحه منفج ر شونده دیگری باش د بوس یله ی ک حس گر مناس ب مجه ز شده است .این حسگرمی تواند یک عدسی باشد که تصویر هدف را به ی ک آشکارس از نوری رب ع دایره ای ک ه سیستم فرمان حرک ت س الح را کنترل می کند انتقال می دهد و بنابراین می تواند آن را به سمت هدف هدای ت کند .ب ه ای ن ترتی ب هدف گیری ب ا دق ت بس یار زیاد امکان پذیر است. • دق ت هدف گیری حدود 1متراز ی ک فاص له 10کیلومتری اس ت. معموال لیزر از نوع Nd:YAGم ی باشد .در حال ی ک ه لیزرهای 2COب ه خاط ر پیچیدگ ی آشکارس ازهای نوری(ک ه مس تلزم اس تفاده در دماهای س رمازایی اس ت) نامناس ب اند .عالم ت گذاری ممک ن است از هواپیما ،هلیکوپتر ویا از زمین انجام شود. سالح های هدایت انرژی • اکنون کوشش قابل مالحظه ای هم در آمریکا و هم در روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سالح های هدایت انرژی به کار می روند اختصاص یافته است .در مورد سیستم های قوی لیزری مورد نظ ر ب ا توان در حدود مگ ا وات(حداق ل برای چن د ده ثانی ه) ی ک س یستم نوری باریک ه لیزر را ب ه هدف(هواپیم ا ،ماهواره ی ا موش ک) هدای ت م ی کن د ت ا خس ارت غی ر قاب ل ج برانی ب ه وس ایل حس گر آ ن وارد کند و یا اینکه چنان آسیبی به سطح آن وارد کند که نهایتا در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود. • اطالعات موجود در این زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناق ص و پراکنده اند .مناس ب تری ن لیزره ا برای اینگون ه کاربرد ه ا احتماال لیزرهای شیمیای ی ان د( DFی ا .)HFلیزرهای شیمیای ی ب ه ویژ ه برای س یستم های مس تقر در فضا جال ب ان د زیرا توس ط آ ن ه ا م ی توان انرژ ی الزم را ب ه ص ورت انرژ ی ذخیره فشرده ب ه شک ل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد. منابع • • • • لیزر و کاربردهای آ ن ،اکبر حریری اص ول لیزر ،اوراس یو سوولتو، ترجمه ی اکبر حریری لیزر ،اصول و کاربردها ،ویلسون، ترجمه ی دکتر عباس بهجت اپتیک ،پدروتی • Wikipedia.org • Corbis • bioelec-society.com • irbme.ir … • :با تشکر از • جناب آقای دکتر درودی • جناب آقای رمضانی