داستان لیزر

لیزر نتیجه پیشنهاد آلبرت اینشتین در سال 1916 است که در شرایط خاصی، اتم ها می توانند انرژی اضافی را به شکل نور آزاد کنند. به طور خود به خود یا زمانی که توسط نور تحریک می شود رخ می دهد. رودولف والتر لادنبرگ فیزیکدان آلمانی اولین بار در سال 1928 انتشار تحریک شده را مشاهده کرد، اگرچه در آن زمان هیچ کاربرد عملی نداشت.

در سال 1951، چارلز اچ. تاونز که در آن زمان در دانشگاه کلمبیا در نیویورک کار می کرد، راهی برای ایجاد انتشار در فرکانس های مایکروویو فکر کرد. در اواخر سال 1953، او وسیله‌ای را نشان داد که مولکول‌های آمونیاک «تحریک‌شده» (نگاه کنید به سطوح انرژی و تولید کاتالیزور) را به یک حفره مایکروویو رزونانس هدایت می‌کرد، جایی که او یک مدار مایکروویو خالص ایجاد کرد.

در حالی که لیزرها به سرعت تصورات عمومی را تسخیر کردند، توسعه کاربردهای عملی سال ها طول کشید. لیزرهای هلیوم نئون اولین لیزرهایی بودند که کاربرد تجاری گسترده ای داشتند. از آنجایی که می‌توان آن‌ها را برای تولید یک پرتو قرمز مرئی به جای مادون قرمز تغییر داد، بلافاصله از طرح‌های ساده برای هم‌ترازی، نقشه‌برداری، ساخت و ساز و آبیاری استفاده کردند.

جراحان چشم به زودی از پالس های لیزرهای یاقوتی برای حل کردن شبکیه های جدا شده بدون برش در چشم استفاده کردند. اولین استفاده در مقیاس بزرگ از لیزر در اواسط دهه 1970 توسعه یافت و چند سال بعد به عنوان یک اسکنر لیزری برای صندوق های نقدی خودکار در سوپرمارکت ها رواج یافت. پخش کننده های صوتی فشرده و چاپگرهای لیزری برای رایانه های شخصی به زودی دنبال شد.

 

انواع کاربردهای لیزر

لیزرها به ابزارهای استاندارد در کاربردهای مختلف تبدیل شده اند.

نشانگرهای لیزری نقاط ارائه را در سالن های سخنرانی برجسته می کنند و

طراحان هدف لیزری، بمب های هوشمند را به سمت اهداف خود هدایت می کنند.

لیزر الگوهای نازکی را در خطوط تولید بدون دست زدن به مواد اعمال می کند.

لیزر موهای زائد را از بین می برد و تاتو را سفید می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد به صفحه دوره اپراتور لیزر مراجعه کنید.

مسافت یاب لیزری کاوشگر سطح مریخ و سیارک اروس را با جزئیات نشان می دهد.

در آزمایشگاه، لیزرها به فیزیکدانان کمک کرده اند تا اتم ها را تا کسری از صفر مطلق خنک کنند.

کاربردهای پزشکی لیزر

جراحی لیزر

برداشتن بافت با لیزر یک فرآیند فیزیکی شبیه به حفاری لیزری صنعتی است. لیزرهای دی اکسید کربن که در 10.6 میکرومتر کار می کنند می توانند بافت را بسوزانند زیرا اشعه مادون قرمز به شدت توسط آب جذب می شود که بیشتر سلول های زنده را تشکیل می دهد.

اشعه لیزر بریدگی ها را سوزانده و خونریزی را در بافت های غنی از خون مانند لثه متوقف می کند. به طور مشابه، طول موج های لیزر نزدیک به یک میکرومتر (لیزر نئودیمیم-YAG) می توانند به چشم نفوذ کنند، شبکیه جدا شده را به جای خود بچسبانند، یا غشاهای داخلی را که اغلب پس از جراحی آب مروارید کدر می شوند، برش دهند.

 

لیزر و تیوب و قایق

پالس‌های لیزری با شدت کم می‌توانند رگ‌های خونی غیرطبیعی را که در سراسر شبکیه چشم در بیماران دیابتی پخش می‌شوند از بین ببرد و کوری اغلب مرتبط با این بیماری را به تأخیر بیاندازد. چشم پزشکان با برداشتن بافت از قرنیه و جایگزینی لایه بیرونی شفاف چشم با پالس های شدید فرابنفش لیزر اگزایمر، نقص های بینایی را با جراحی اصلاح می کنند.

نور لیزر را می‌توان از طریق فیبرهای نوری، مانند رشته‌های شیشه‌ای کوچک که اطلاعات را در سیستم‌های تلفنی حمل می‌کنند، به قسمت‌هایی از بدن که پرتو نمی‌تواند به آن‌ها برسد، فرستاد. یک مثال مهم ارسال فیبر به مثانه و کلیه است تا انتهای فیبر بتواند پالس های لیزری شدیدی را به سنگ کلیه برساند. انرژی لیزر سنگ ها را به قطعات کوچک می شکند تا بدون نیاز به جراحی از مجرای ادراری عبور کنند. فیبرها را نیز می توان از طریق برش های کوچک وارد کرد تا انرژی لیزر را به نقاط دقیق مفصل زانو در طی جراحی آرتروسکوپی برساند.

لیزر و پوست

یکی دیگر از کاربردهای پزشکی لیزر در درمان بیماری های پوستی است. لیزرهای پالسی می توانند انواع خاصی از خالکوبی ها و همچنین خال های قرمز تیره به نام لکه های شراب پورت را سفید کنند. لیزرهای زیبایی شامل لیزر موهای زائد و رفع چین و چروک می باشد. بهترین روش مراقبت از پوست، صورت است که می توانید در صفحه آموزش صورت بیشتر در مورد آن مطالعه کنید.

 

دستگاه های برش لیزری

انرژی لیزر را می توان در فضا متمرکز کرد و برای گرم کردن، سوزاندن یا تبخیر بسیاری از مواد زمان بندی کرد. اگرچه کل انرژی در یک پرتو لیزر ممکن است کم باشد، توان متمرکز در نقاط کوچک یا در فواصل زمانی کوتاه می‌تواند بسیار زیاد باشد. اگرچه هزینه لیزرها بیشتر از مته ها یا تیغه های مکانیکی است، اما خواص مختلف آنها به آنها اجازه می دهد تا کارهای دشوار دیگری را انجام دهند. پرتو لیزر به مواد انعطاف پذیر مانند مته های مکانیکی آسیب نمی رساند، بنابراین می تواند سوراخ هایی را در موادی مانند نوک سینه های لاستیکی نرم برای شیشه شیر ایجاد کند.

به همین ترتیب، پرتوهای لیزر می توانند مواد بسیار سخت را بدون ترکش یا تیغه سوراخ یا برش دهند. ماشینکاری لیزر به سختی ماده بستگی ندارد، بلکه به خواص نوری لیزر و خواص نوری و ترموفیزیکی مواد بستگی دارد. به عنوان مثال، یک لیزر سوراخ هایی در الماس ایجاد کرده است که برای کشیدن سیم استفاده می شود. چندین مطالعه اخیر نشان داده اند که برش لیزری فوق سریع بهترین است.