اصول کار با لیزر
| دسته بندی | بانک اطلاعات |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1302 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 144 |
اصول کار با لیزر
لیزر ... از اعجاز‌آمیز‌ترین موهبتهای طبیعت است که برای مصارف گوناگون سودمند است. پلینی، تاریخ طبیعی، جلد 22. ص 49 (قرن اول میلادی)
برداشت از نوشته‌های پلینی بزرگ:
لیزر در دوران تمدن یونان ـ روم
در دوران تمدن یونان ـ روم (تقریباً از قرن ششم پیش از میلاد تا قرن دوم میلاد) لیزر بخوبی شناخته شده و مشهور بود. گیاهی خودرو بود (احتمالاً از رده گیاهان چتری) که در ناحیه وسیعی در اطراف سیرن (لیبی امروز) می‌رویید. گاهی هم «لیزر پیتیوم» نامیده می‌شد و به علت خواص اعجاز‌گرش آن را هدیه‌ای از جانب خداوند می‌دانستند. این گیاه برای درمان بسیاری از بیماریها از ذات‌الریه گرفته تا بسیاری از بیماریهای واگیر‌دار به کار می‌رفت. پادزهر مؤثری بود برای مارزدگی، عقرب زدگی و نیش پیکان‌های زهر‌آلود دشمن از طعم لذیزش به عنوان چاشنی عالی در بهترین آشپزی‌ها استفاده می‌شد. این گیاه آنچنان پرارزش بود که منبع اصلی سعادت سیرنیها به حساب می‌آمد و به یونان و روم صادر می‌شد. در مدت استیلامی رومی‌ها تنها خراجی که سیرینها به روم می‌دادند این گیاه بودکه همراه با شمشهای طلا در خزانه‌ها نگهداری می‌شد. شاید بهترین گواه ارزش لیزر در آن روزگار نقش بر جام مشهور آرکسیلائو (که اکنون در موزه سیرن است.) باشد که باربران را در حال بار کردن لیزر در کشتی تحت سرپرستی شاه آرکسیلائو نشان می‌دهد، هم یونانی‌‌ها و هم رومی‌ها بسیار کوشیدند که بتوانند لیزر را در نقاط مختلف «آپولیا» و «آیونا» (در قسمت جنوبی ایتالیا) به کشت بنشانند. نتیجه آن شد که لیزر بیشتر و بیشتر کمیاب شد و به نظر می‌رسد که در حوالی قرن دوم میلادی کاملاً از میان رفت. از آن زمان تا به حال علی‌رغم کوشش‌های بسیار کسی موفق نشد که لیزر را در صحرا‌های جنوبی سیرن پیدا کند و بدین ترتیب لیزر به صورت گنجینه گمشده تمدن یونان-روم درآمد.
از زمان ابداع نخستین لیزر توسط maiman در 1960 ، کاربرد های متنوع لیزر در شاخه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. جراحی لیزری قطعا ار مهمترین این کارها و یکی از برجسته ترین تحولات در پزشکی قرن حاضر به شمار می آید. در واقع می توان گفت که انواع گوناگون لیزر ها به عنوان ابزار بی رقیبی در پزشکی نوین مطرح گردیده اند . دو دهه پیش کاربرد های بالینی لیزر فقط به شاخه چشم پزشکی محمدود می شد و از جمله جالب ترین جراحی های لیزری که امروزه نیز به طور گسترده ای متداول است به کار گیری لیزر یونی ارگون در درمان جدا شدگی شبکیه چشم می باشد. اما در حال حاضر به جرت می توان گفت که لیزر به تمامی شاخه های پزشکی رسوخ کرده و گسترش چشم گیری داشته است. این امر به دلیل گوناگونی سیستم های لیزری موجود ، تنوع پارامتر های فیزیکی و نیز اشتیاق شدید برخی گروه ها پژوهشی بوده است که بدین ترتیب تقریبا تمامی شاخه های جراحی در به کار گیری لیزر ها حمت گمارده اند . البته در برخی موارد به ویژه در شاخه ی موسوم بر انگیزش بیولوژیک ، پژوهشگران سمت گیری مناسبی را اتخاذ نکرده بودند و با سعی فراوان به چاپ مقالات بیشتر اهتمام می ورزیدند و تولید کنندگان برخی از سیستم های لیزری نیز به منظور سود بیشتر به تبلیغ محصولات خود می پرداختند اما سر انجام در یافتند که برخی از این سیستم ها دارای کارایی مناسب نیستند اما از سوی دیگر بسیاری از روش های لیزری که با یاری دانشمندان توسعه یافته است در عمل نیز ثمر بخش بوده اند . در حال باید همواره توجه داشت که این روش های درمانی به وسیله ی دیگر محققان نیز تایید شد و نتایج تحقیقات با ارئه مدارک مستدل در ژورنالهای معتبر علمی انتشار یابد . علاوه بر روش ها ی متداول معالجه لیزری ، امروزه برخی تکنیک های تشخیصی جالب نیز به مجموعه کاربرد ها افزوده شده است. در اواخر دهه 60 میلادی لیزر ها در شاخه های دیگر پزشکی نیز وارد شدند و امروزه مجموعه ای بزرگ از روش های لیزری در سرتاسر جهان به کار گرفته می شود اغلب آن ها به خانواده موسوم به « جراحی با حداقل اثر تهاجمی » تعلق دارند که به معنای جراحی بدون تماس و با کمترین میزان خون ریزی است . دو ویژگی فوق ، باعث شده تا لیزر به عنوان یک تیغ جراحی منحصر به فرد و وسیله کمک در مانی ارزشمندی مطرح شود . بسیاری از بیماران و همچنین جراحان ، لیزر را به مثابه ابزاری شگفت انگیز باور داشته اند که البته این ممکن است تا حدی گمراه کننده باشد و همواره لیزر نتواند خواسته های غیر عهادی یا بلند پروازانه ما را بر آورده سازد. باید توجه داشت که همیشه به داوری دقیقی در مورد پیشرفت های نوین لیزری نیازمندیم و به صرف گزارش هایی که در مورد معالجه با لیزر منتشر می شود نمی توادن ارزش درمانی آن را تضمین کرد، مگر آن که مطالعات مستقل نیز به ارزیابی و تایید مجدد آن بپردازد. یک نوع بر همکنش لیزری ممکن است در درمان نوعی بیماری به کار آید. اما همان اثر در معالجه بیماری دیگر فاجعه آمیز باشد . به عنوان مثال گرم کردن بافت سرطانی توسط پرتو دهی لیزر می تواند به مرگ نسوج ( نگروزه شدن ) تومور سرطانی منجر گردد که مورد نظر ماست. اما به کار گیری همین پارامتر های لیزری به منظور انعقاد شبکیه ای به ایجاد سوختگی در شبکیه و نا بینایی بازگشت ناپذیر منجر می گردد . آثار حرارتی در دمای بیش از c60 درجه منجر به ایجاد صدمات بازگشت ناپذیر می گردند. سیستم های لیزری به 2 دسته لیزر های موج پیوسته و لیزر های پالسی تقسیم بندی شده اند اغلب لیزر های گازی و برخی لیزر های حالت جامد به گروه اول تعلق دارند ، حال آن که خانواده لیزر ها پالسی عمدتا ً شامل لیزر های دیگر حالت جامد، اگزایمر و لیزر های رنگینه ای است.
در جدول فهرستی از انواع لیزر های پزشکی به هموراه دو پارامتر مشخصه آن ها یعنی طول موج و عرض پالس ( یا زمان پرتو دهی در لیزر های موج پیوسته ) داده شده اند. این فهرست بر حسب عرض پالس مرتب شده است زیرا مدت پرتو دهی یک پرامتر مهم در تعیین نوع برهمکنش لیزر با بافت طول موج ، دومین پارامتر مهم لیزر است که تعیین کننده عمق نفوذ تابش لیزر درون بافت می باشد و بیانگر آن است که پارامتر های جذب و پراکندگی تا چه میزان موثر می باشند . پارامتر موسم یعنی چگالی انرژی لیزر نیز حائض اهمیت است و اندازه آن یک شرط لازم برای تعیین نوع اثر بر همکنش لیزر با بافت ومحدوده آن به شمار می آید با کاربرد های پزشگی در چگالی های انرژی بین j/cm 1 تا j/cm 1000 به و قوع می پیوندند و این گستره نسبتا باریک در مقایسه با بازه عرض پالس می باشد که در مطالعه آثار برهمکنشی لیزر با فت تا 15 مرتبه بزرگی قابل تغییر است. پارامتر چهارم یعنی شدت پرتودهی ( چگالی توان سطحی باریک لیزر ) که بنا به تعریف نسبت چگالی انرژی به عرض پالس می باشد نیز قابل توجه است.
اخیراً دو پیشرفت مهم در فناوری لیزر سهم به سزایی در متحول ساختن تحقیقات پزشکی داشته است. این دو عبارتند از لیزر های دیودی و لیزر الکترون آزاد. لیزر های دیودی می توانند به صورت موج پیوسته یا پالسی گسیل نمایند و به طور خارق العاده ای کوچک می باشند اما در عوض لیزر های الکترون آزاد که با استفاده از باریکه ها چند مگاالکترون ولتی ( mev ) شتاب دهنده های الکترونی کار می کنند قادر به تولید پالس های لیزری بسیار کوتاه می باشند ولی چون ماشین های قول پیکر و عظیمی هستند ، فقط در مکان خاصی می توانند نسب و مورد استفاده قرار گیرند .
پیشرفت کنونی در جراحی لیزری به توسعه سریع سیستم های لیزری پالسی وابسته است.
در حال حاضر بسیاری از لیزر های پزشکی یا تابش موج پوسته دارند و یا پالس های با عرض بیش یک میکرو ثانیه گسیل می کنند بنابراین آشکارا می تواند گفت که در ارتباط با این لیزر ها تحقیقات در آثار گرمایی محدود شده است. اما هنگلمی که پالس های لیزری کو تاه تری تولید شوند آنگاه امکان وقوع انواع دیگر بر همکنش های لیزر با بافت وجود خواهد داشت. این آار عمدتا از انواع غیر حرارتی بوده و بر اساس سازو کار های کندگی مانند نور کندگی ، کندگی القایی پلاسمایی و با فر آیند گسیختگی نوری می با شد که در مقیاس های نانو ثانیه و پیکو ثانیه روی می دهند .
به طور کلی می تواند چنین خلاصه نمود که توسعه و تکامل سیستم های لیزری که قادر به تولید غالب های کوتاه تری می باشند همواره کاربد های نوین و جالبی را با خود به همراه آورد.
|
بازه عرض پالس |
طول موج (nm) |
نوع لیزر |
|
( موج پیوسته) cw Cw Cw پالسی یا cw پالسی یا cw پالسی یا cw Us250-1 Us250- ns100 Us250- ns100 Us250- ns100 Us250- ns100 Us250- ns100 Us100- ns50 Ns300-20 Ns20-10 Ns20-10 Ns20-10 Ps100-30 Ps100-30 Ps10-2 Ps100- fs10 |
514-488 647-568-531 633 Um6/10 900-450 900-670 694 1053 1064 2120 2780 2940 800-720 308 351 248 193 1053 1064 6000-800 1000-700 |
یونی آرگونی argonion یونی کریپتونkrypton ion هلیون- نئونhe-ne گاز کربنیک co لیزر رنگینه ای dye laser لیزر دیوگی diode laser یاقوت ruby نئود یمیوم وای ال افnd:ylf نئودیمیوم یاگnd:yag هولمیوم یاگ er:yag Er:ysgg اربیوم یاگer:yag الکساندر ایتalexandrite زنون- کلرایدxecl زنون – فلوراید xef کریپتون – فلورایدkrf آرگون –فلوراید arf ( به روش قفل شدگی مد)nd:ylf (به روش قفل شدگی مد )nd:yag لیزرئ الکترون آزادfel (free electron laser ) تیتانیوم – سفایرti:sapphire |
نخستین لیزر یک لیزر یاقوت با دمش لامپ درخش زنون بود . خروجی این لیزر به صورت پالس بسیار تیز مشخص می شد. معمولاً مدت زمان گسیل لیزری توسط لامپ درخش تعیین می گردد که به طول عمر تراز بالایی لیزر مطابقت دارد و در مورد یاقوت حدود ms 1 است. با ابداع سوئیچ Q ، پالسهایی تا حدود ns 50 بهدست آمد . ابزار مکانیکی مانند آینه های چرخان یا دریچه های دوار و ابزار نوری همچون کریستالهای پاکلز آکوستواپتیکی یا الکتروپتیکی می توانند بعنوان ابزار سوئیچ Q به خدمت گمارده شوند. در هر دو حالت تلفات درون تشدید گر ( کاواک ) به طور مصنوعی به میزان بالایی نگهداشته شده تا آن که وارونی بسیار بزرگی در ترازهای انرژی گذار لیزری حاصل شود. آن گاه به هنگام برداشت تلفات ، تمامی انرژی انباشته شده در محیط فعال لیزر به ناگهان توسط فرآیند گسیل القایی در تشدیدگر به بارکه لیزر تبدیل می شود. تولید پالسهای زمانی کوتاه تر نیز با بکارگیری قفل شدگی مد درون کاواک لیزر قابل دستیابی است. در حین عمل قفل شدگی مد ، مدولاسیون میدان الکترومغناطیسی با بکارگیری کریستالهای مدوله ساز سریع ( قفل شدگی مد فعال ) یا با کمک جاذب های اشباع پذیر ( قفل شدگی مد غیر فعال ) انجام می پذیرد . بدینوسیله فاز های کلیه مد های طولی نوسان کننده لیزر اجباراً همپوشانیده می شوند که در نتیجه آن پالسهای پیکوثانیه ای بدست خواهند آمد. یک نمونه از چنین لیزر هایی ، لیزر nd:yag با پهنای باند اپتیکی در مرتبه nm 1 می باشد. این پهنای باند ، کوچکترین عرض پالس قابل حصول را فقط به چند پیکو ثانیه محدود خواهد ساخت .از این رو به منظور ساخت لیزر های فمتو ثانیه ای اساساً می بایست در ساخت محیطهای فعال لیزر با پهنای باند اپتیکی وسیع تر تحولی حاصل می شد که امروزه این امر با تولید کریستال هایی نظیر ti:sapphire یا cr:lisaf میسر شده که پالسهای لیزری به کوتاهی fs 5/8 تولید می کنند . این امر در مقاله zhou (1994 ) نیز بیان گردیده است. این بازه زمانی از نظر گستره مکانی ، معادل با چند طول موج است. مهمترین روشهای تولید پالس در کتاب ارزشمند siegman (1986) به نگارش در آمده است.
1ـ 1 گسیل خودبخود، گسیل القایی و جذب
الکترونیک کوانتومی رشته‌ای از الکترونیک است که پدیده‌های با طبیعت کوانتومی را بررسی میکند. در این جا نمونه خاصی از الکترونیک کوانتومی، یعنی اصول فیزیکی لیزر و رفتار آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. پیش از بحث در جزییات؛ کمی درباره‌ی مبانی نظری لیزر به زبان ساده صحبت کنیم.
در لیزر از سه پدیده‌ی اساسی که نتیجه‌ی برهم کنش موج الکترومغناطیس با ماده‌اند، استفاده میشود. برای اینکه بتوانیم از ماهیت پرتوی لیزری آگاه شویم، به تشریح این پدیده‌ها یعنی فرایندهای گسیل خودبخود، گسیل القایی و خذب می‌پردازیم.
اگر جه ادعای پیشگویی اصول لیزر توسط اینشتین ممکن است بحث برانگیز باشد، اما او با تشریح فرایندهای جذب اتمی، گسیل خودبخودی و گسیل برانگیخته در سال 1917 اصول لیزر را بیان کرد. تقریباً 40 سال بعد چارلز تاونز، تئودور ماین تخستین لیزری را که با یاقوت مصنوعی کار می‌کرد را ساخت و این نخستین لیزری است که به جامعه علمی عرضه گردید. در سال 1916 علی جوان دانشمند ایرانی نخستین لیزر گازی را که مخلوطی از گاز هلیم و نئون کار می‌کرد را بوجود آورد. امروزه صدها نوع ماده لیزری و هزاران خط لیزری شناخته شده است که علاوه بر مسائل پژوهشی کاربردهای متنوعی دارند.
1ـ 1ـ 1 گسیل خودبخود
در نوع نخست برهمکنش اتم در یک حالت برانگیخته با گسیل یک فوتون به حالت پایین‌تر میرود.
در یک اتم مفروض، دو تراز 1 و 2 با انرژی را در نظر می‌گیریم (). این دو تراز ممکن است دو تراز منتخب از بینهایت تراز آن اتم باشند. اما برای آسانی فرض می‌کنیم تراز 1 را تراز پایه درنظر می‌گیریم. اکنون فرض می‌کنیم که اتمی یا مولکولی از ماده ابتدا در تراز 2 باشد، از آنجا که است، اتم به فروافتادن به تراز 1 گرایش پیدا میکند. بنابراین اختلاف انرژی باید آزاد شود. هنگامی این اختلاف انرژی به صورت موج الکترومغناطیسی گسیل میشود، به آن گسیل خودبخود یا تابشی میگویند. بسامد موج تابش شده از رابطه زیر بدست می‌آید:
(1ـ 1ـ 1)
فوتون + اتم اتم
شکل1ـ 1برهم کنش های تابش با ترازهای انرژی اتمی
که در آن h ثابت پلانک است و علامت ستاره حاکی از حالت برانگیخته است. بنابراین گسیل خودبخودی با گسیل فوتونی به انرژی ، وقتی که اتم از تراز 2 به تراز 1 فرو می‌افتد، مشخص میشود (شکل 1ـ 1). گسیل تابشی یکی از دو طریق ممکن در فرو افت اتم است. فروافت اتم از تراز 2 به تراز 1 بدون تابش نیز می‌تواند صورت بگیرد. در این فرایند اختلاف انرژی به صورت دیگری غیر از تابش موج الکترومغناطیسی به محیط منتقل میشود (مثلاً ممکن است به صورت انرژی جنبشی به مولکولهای محیط منتقل شود).
احتمال گسیل خوبخود را به طریق زیر می‌توان مشخص شود:
فرض کنیم در لحظه‌ی t تعداد اتم (در واحد حجم) در تراز 2 وجود داشته باشد. واضح است که آهنگ فروافت این اتم‌ها در اثر گسیل خودبخود یعنی ، متناسب است با . بنابراین می‌توانیم بنویسیم:
(1ـ 1ـ 2)
ضریب A را احتمال گسیل خودبخود و یا ضریب A اینشتین می‌نامند. نخستین رابطه را برای A اینشتین با قوانین ترمودینامیک به دست آورد. کمیت را طول عمر گسیل خودبخود می‌نامند. مقادیر عددی A (یا ) به نوع گذار بستگی دارد.
1ـ 1ـ 2 گسیل القایی
برهمکنش دوم که مسئول عملکرد لیزر به شمار می‌آید، گسیل القایی (یا تحریک شده) است. اکنون دوباره فرض می‌کنیم که اتم در ابتدا در تراز 2 (حالت برانگیخته) قرار گرفته است و موجی الکترومغناطیسی با بسامد که از رابطه‌ی (1ـ 1ـ 1) به دست می‌آید (یعنی بسامد موج فرودی با بسامد گسیل خودبخود برابر است) نیز بر اتم فرود آید. نظر به اینکه این موج دارای همان فرکانس اتمی است احتمال معینی وجود دارد که این موج، اتم را به گذار 1 2 وادارد. در این مورد اختلاف انرژی آزاد شده به صورت موج الکترومغناطیسی به موج فرودی افزوده میشود. این پدیده گسیل القایی است. ولی باید تفاوت اساسی میان گسیل القایی و گسیل خودبخودی را در نظر داشت: درباره‌ی گسیل القایی چون این فرایند با اعمال موج الکترومغناطیسی فرودی صورت می‌گیرد، گسیل هر اتم به صورت همفاز به موج فرودی افزوده میشود. علاوه بر این، موج فرودی جهت گسیل شده را تعیین میکند. یعنی دو فوتون خروجی درست در یک جهت با انرژی دقیقاً یکسان حرکت می‌کنند و امواج الکترومغناطیسی مربوطه کاملاً همفاز (همدوس) هستند. به زبان نمادین : 2 فوتون + اتم فوتون + اتم
در این مورد نیز می‌ـوانیم فرایند را با معادلة:
(1ـ 1ـ 3)
مشخص کنیم که آهنگ گذارهای در نتیجه گسیل القایی است و احتمال گذار القایی نامیده میشود. نیز مانند ضریب A که با رابطه تعریف شد دارای بعد عکس زمان است. ولی ضریب بر خلاف ضریب A نه تنها به گذار بخصوصی بستگی دارد، بلکه بطور دقیقتر، برای موج تخت الکترومغناطیسی می‌توانیم بنویسیم:
(1ـ 1ـ 4)
که در آن F شار فوتون موج فرودی است و کمیتی است که دارای ابعاد سطح است و سطح مقطع گسیل القایی نامیده میشود و تنها به گذار بستگی دارد.
لیزر و لیزر درمانی (کاربرد های آن در پزشکی)
| دسته بندی | برق ، الکترونیک و مخابرات |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 185 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 45 |
لیزر و لیزر درمانی (کاربرد های آن در پزشکی)
فهرست مطالب
:تاریخچه .........................................................................................................................................1
: تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی........................................................................................................3
: تقسیم بندی لیزر ها.........................................................................................................................5
:معرفی چند نوع لیزر ............................................................................... ............ ...........................5
:لیزر اتمی - یونی................................................................................................. ...........................5
: لیزر هلیوم-نئون.................................................................................................. ...........................6
: لیزر آرگون................................................................................................ ...................................8
لیزر بخار مس..................................................................................................... ...........................10
کاربرد های لیزر ............................................................................. ............ .................................12
لیزر پزشکی و کاربرد های آن ......................................................................... .............................13
اصول درمان لیزر های کم توان................................................................... ............ ......................14
سوالات رایج در مورد لیزر درمانی................................................................... ............ ................18
لیزر درمانی.................................................................. ............ ............ ............ ..........................20
انواع جراحی های اصلاحی لیزیک.................................................................................................21
Lasic-rrk................................................................. ............ ............ ............ ..........................22
prk.................................................................... ............ ............ ............ ............ ......................25
آینده نگری و حفاظت ............................................ ............ ............ ............................................26
موارد عمل لیزیک.......................................... ............ ............ ............ ........................................27
موارد منع لیزیک.................................................... ............ ............ ............ ................................28
اشکالات عمل لیزیک.................................................. ............ ............ .......................................32
عارضه خشکی چشم بعد از عمل.......................................................... ............ ............................39
کلمه لیزر (LASER) از حروف اول کلمات Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation گرفته شده است
تاریخچه و معرفی :
لیزر مخفف عبارت: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationمیباشد. و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است. اولین لیزر جهان توسط « تئودور مایمن » اختراع گردید که در آن از یاقوت استفاده شده بود. در سال ۱۹۶۲ پروفسور علی جوان, اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود و بعدها نوع سوم و چهارم لیزرها که لیزرهای مایع و نیمه رسانا بودند اختراع شدند. در سال ۱۹۶۷ فرانسویان توسط اشعه ی لیزرِ ایستگاههایِ زمینیشان, دو ماهواره ی خود را در فضا تعقیب کردند, بدین ترتیب لیزر بسیار کار بردی به نظر آمد. نوری که توسط لیزر در یک سو گسیل می‌‌گردد بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد به طوری که در الماس فرو میرود.
امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده ی فلزات و چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است.
لیزر آخرین و پیشرفته ترین منبع نوری ماست . به عبارت بهتر لیزر تشعشع تولید شده توسط تقویت کننده های نوری میباشد که در طیف های مختلف از مادون قرمز تا فوق بنفش آن در پزشکی کاربرد دارد. نور لیزر مادون قرمز و فوق بنفش را با چشم نمیتوان دید. لیزر منبع نوری است که نور بینهایت خالص تولید میکند . درنور خالص بجای طیفی از طول موجها ، فقط یک طول موج داریم . اگر منشوری را جلوی یک منبع نور معمولی نگه داریم شما میتوانید طیفی از رنگها (قرمز-نارنجی-زرد-سبز-آبی-نیلی-بنفش) را که از طرف دیگر منشور خارج میشود مشاهده نمایید در حالیکه اگر این منشور را در مقابل نور لیزر بگیریم همان رنگی که وارد منشور میشود از طرف دیگرش خارج میشود و دیگر طیفی از نور مشاهده نخواهد شد.
از مشخصات دیگر نور لیزر همدوسی آن است که در نور معمولی وجود ندارد .امواج نور معمولی درهم وبرهم است ولی امواج نور لیزربا هم بالا و پایین میروند . به این خاصیت نور لیزر همدوسی یا کوهرنسی میگویند.
تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی
پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است که عبارتند از:
شدت زیاد ، مستقیم بودن ، تکفامی و همدوسی.
لیزرها در اشکال گوناگون وجود دارند. ممکن است تصور شود که پرتو لیزر همانند اشعه ایکس ، گاما ، ماورا بنفش و مادون قرمز جایگاهی معین در طیف الکترومغناطیسی را داراست، حال آنکه این پرتو می‌تواند هر کدام از فرکانسهای محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت که دارای مشخصاتی از قبیل تکفامی، همدوسی و شدت زیاد است.
اینکه چگونه می‌توان پرتو لیزری با فرکانسهای دلخواه را تولید نمود، کار دشواری است که عملا با آن روبرو هستیم. مشکل دیرپا در تابش لیزری، فقدان پوشش گسترده طول موجی در آن است. به دلیل اینکه لیزرها به‌خودی خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش کل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد.
تکفامی چیست؟
مشخصه بارز نور لیزر و خاصیتی که بیشترین ارتباط را با کاربردهای شیمیایی دارد، تکفامی اساسی آن است. این خاصیت از این حقیقت منشأ می‌گیرند که تمام فوتونها در اثر گذار بین دو تراز انرژی اتمی یا مولکولی مشابه ، نشر می‌شوند و بنابراین تقریبا فرکانسهای دقیقا یکسانی دارند. تعداد کمی از فرکانسها با فواصل اندک از یکدیگر ، ممکن است در عمل لیزر حضور داشته باشند، بطورری که برای رسیدن به تکفامی بهینه باید وسیله اضافی دیگری را برای گزینش فرکانس لیزر تعبیه کرد. معمولا برای این کار از یک نسخه استفاده میشود که عنصری اپتیکی است که درون حفره لیزر قرار می‌گیرد و به گونه‌ای تنظیم میشود، که تنها یک طول موج معین بتواند بین دو آینه انتهایی ، بطور نامتناهی به جلو و عقب حرکت کند.
دانلود تحقیق اصول کار با لیزر
پیشگفتار
پس از ستایش بی پایان خداوند یکتا, این مقاله حاصل نیاز به
رساله ای جامع در مورد نتایج نوپای لیزر laser است که با بهره گیری از
مکتوبات علمی- تخصصی و نتایج کنفرانس ها و مقالات متعددی که در طی چندین
سمینار در زمینه کاربرد لیزر توسط دانشمندان و محققین و کلیه صاحبنظران
ارائه شده است محقق گردیده است.
در این نوشتار سعی شده با جمع آوری
اطلاعات و دانسته های جدید علمی و عملی در مورد کاربردهای لیزر در پزشکی و
خصوصاً در فیزیوتراپی, در حد توان سعی شده است که این پدیده نوین معرفی
گردد. هدف اصلی از ارائه این تحقیق جمع آوری و تعمیم مفاهیم در خصوص
لیزرهای کم قدرت Low Power laser که با توان خروجی پایین کار می کنند
(حدود میلی وات) که اثر حرارتی ندارند و همینطور شرح پدیده های فیزیکی و
اثرات غیرحرارتی مربوط به آنها و همینطور تأثیرات این لیزرها بر بدن و
متعاقب آن، فراهم آوردن رهیافتی به ریشه و اساس متقابل بافت- لیزر است. ضمن
اشاره به پدیده هایی که با نور و ماده سرکار دارند از قبیل بازتاب، جذب,
پراکندگی که بیشتر جنبه فیزیکی آنها مورد بحث است و در هر مورد توجه خاصی
به عملیات ریاضی اجتناب ناپذیر است. بنابراین با شرح اصول لیزرها و روش های
کاربرد بالینی آنها و بیان انواع لیزرها و همینطور در مورد ایمنی لیزر و
حفاظت چشم و محاسبات و اندازه گیری های مربوط به لیزر بحث خاتمه خواهد
یافت.
مقدمه
لیزر.... از اعجاز آمیزترین موهبتهای طبیعت
است که برای مصارف گوناگون سودمند است. و یکی از پدیده های شگرف قرن بیستم
کشف و توسعه لیزر (laser) است. قرن بیستم را شاید بتوان به جای قرن اتم و
یا قرن ماشین, «قرن لیزر» هم نامید. این اختراع شگرف و پردامنه فیزیکی روز
به روز توسعه بیشتری می یابد و کاربردهای آن در زمینه های مختلف بسیار
متعدد است. در حوزه پزشکی نیز در حال حاضر لیزرها در درمان انواع مختلفی از
بیماریها شرکت داده می شوند. اگرچه لیزرهای بالینی جدید و کاربردهای آنها
احتمالاً در حال گذران دوران نوباوگی پزشکی لیزری هستند ولی در آینده نه
چندان دور لیزرهای دیگری پدید خواهند آمد که جایگاه خود را در بیمارستانها و
مراکز پزشکی خواهند یافت بنابراین تحقیق علمی آینده به اندازه کاربردهای
بالینی حاصل از آن, زیربنایی خواهند بود.
به علت تنوع سیستم های لیزر
موجود و تعداد پارامترهای فیزیکی آنها و همینطور علاقه چندین گروه تحقیقاتی
در واقع انواع مختلف لیزر بصورت ابزار بی رقیبی در پزشکی مدرن درآمده اند و
اگرچه کاربردهای بالینی در ابتدا محدود به چشم پزشکی بوده اند، ولی امروزه
قابل ملاحظه ترین و جاافتاده ترین جراحی لیزری در خصوص انعقاد خونریزی
عروق با استفاده از لیزر یون آرگون Ar+ است. لذا تقریباً تمام شاخه های
جراحی پزشکی معطوف به این قضیه شده اند. البته نباید این گفته را به عنوان
انتقاد برشمرد ولی اشکالات زیادی در برخی از موارد ایجاد شده است، بخصوص
در زمینه تحریک زیستی biostimulation. لذا به نظر این بنده حقیر لازمست
برای کسب پیروزیهای جدید، محققان عزم خود را در سایر زمینه ها پژوهش پزشکی
لیزر و تکنیک های فنی و حرفه ای مربوط به آنها نیز مجدانه جذب کنند و در پی
وسعت دادن ابعادی به این امر مهم باشند. البته در کل، بسیاری از تکنیکهای
لیزری واقعاً مفید، که از لحاظ بالینی محقق شده اند، به کمک انواع
دانشمندان قرن حاضر توسعه یافته اند. این روشهای معالجه توسط محققان دیگر
تأیید شده و در مجلات علمی معتبر به نحوه مناسب به نوشتار درآمده است. حتی
اخیراً در رابطه با کاربردهای اولیه لیزر که اساساً بر نتایج درمانی متمرکز
شده بودند, چندین روش جالب تشخیصی نیز اضافه شده است. برای نمونه می توان
تشخیص تومورها توسط رنگهای فلورسانس و یا تشخیص پوسیدگی دندان بوسیله تحلیل
طیف سنجی بارقه پلاسمایی حاصل از لیزر را نام برد.
همانطور که میدانیم
در اواخر دهه 1960 لیزر در زمینه های پزشکی بکار رفت. امروزه تعداد بسیاری
از روش های کاربرد لیزر در سراسر جهان بکارگرفته می شود. بیشتر این روشها
متعلق به خانواده جراحی با کمترین تهاجم (MIS) minimally invasive surgery
می باشند. این اصطلاح جدید که در دهه حاضر پدید آمده است به تکنیک های
جراحی ای اطلاق می شود که در آنها تماس با بدن و خونریزی صورت نمی گیرد.
لذا این دو مشخصه بطور عمده باعث شده اند که لیزر به عنوان یک تیغ جراحی و
وسیله درمان جهانی بکار گرفته شود. در واقع بسیاری از بیماران و همچنین
جراحان بر این باورند که لیزر وسیله ای اعجاب انگیز است. البته این شیوه
تفکر منجر به نگرشهای گمراه کننده و توقع های نابجا نیز شده است. در حقیقت
قضاوت دقیق در مورد پیشرفتهای جدید همیشه لازم است. مثلاً وقتی که یک روش
درمان توسعه لیزر معرفی می شود, تا هنگام تأیید شدن آن توسط مطالعات مستقل
دیگر، نباید مورد قبول واقع شود. اثرات ناشی از لیزر همانطور که می دانیم
بسیار متعدداند. بیشتر آنها را می توان بطور علمی توضیح داد. البته برخی
اثرات که برای یک درمان ویژه مفید هستند, برای موارد دیگر ممکن است خطرناک
باشند بعنوان مثال گرم کردن یک بافت سرطانی توسط پرتوی لیزر می تواند منجر
به اثر مطلوب نکروز (تخریب) تومور شود. و بالعکس بکار بردن پرتوی لیزری
برای قطع خونریزی شبکیه چشم با پارامترهای فوق، می تواند منجر به سوختن خود
شبکیه و نابینایی غیرقابل برگشت شود. به هرحال با توجه به تسهیلاتی که
پدیده لیزر در امر تشخیص و درمان در علم پزشکی فراهم نموده, آینده روشن تری
را می توان برای نسل بشر پیش بینی کرد.
تاریخچه لیزر:
اساس
لیزر در سال 1960 با ساختن لیزر یاقوت توسط مایمن (Maimen) شناخته شد. این
اکتشاف ابتدا به ساکن اتفاقی نبوده, بلکه خود دنباله ای از مجموعه جریانات
و تحولات علم فیزیک به شمار می آید و محصول پژوهش های پیگیر دانشمندانی که
سالهای متمادی دورتر از آن, در این زمینه کندوکاو می کردند, محسوب می شود.
دانشمندانی از قبیل «وبر»، «تاونز»، «انیشتن»، «باسوف»، «پروخوف»، «میمن» و
سایرین بر مبنای این نظریه بود که در سال 1954 تاونز و شاگردانش اولین
تقویت کننده نور را بوسیله نشر تابش برانگیخته در دانشگاه کلمبیا ساختند.
Microwave Amplification by stimulated Emission of Radiation (MASER)
اساس
نظری لیزر از سال 1917 توسط آلبرت انیشتن (Einstein) شناخته و بیان شد.
اما امکان تولید پرتوی لیزر بین سالهای 1957 تا 1960 تحقق یافت. بعداً در
سال 1954 یک گروه از محققین در آمریکا تحت مدیریت تاونز و بر اساس تئوری
انیشتن، اولین تقویت کننده نور برانگیخته را با استفاده از مولکولهای
آمونیاک مورد آزمایش قرار دادند و بالاخره اولین دستگاه میرز Maser با
فرکانس (حدود Hz1011× 3/2) هرتز ساخته شد. در سال 1958 شاولو (schawlow) به
اتفاق تاونز ضمن یک مطالعه مشترک نظری امکان به کاربردن یک میزر با فرکانس
در ناحیه اپتیکی (حدود فرکانس های نور مرئی) را تحقق بخشیدند و آنرا لیزر
«Laser» نامیدند و بالاخره در سال 1960 اولین دستگاه لیزر توسط میمن
(Maimen) با استفاده از کریستال یاقوت (Rubylaser) که در درمان گلوکوم
استفاده شد، ساخته شد. پس از مدت کوتاهی, پروفسور علی جوان دانشمند ایرانی و
همکارانش اولین لیزر گازی هیلیوم نئون, در ناحیه مادون قرمز I.R. (نزدیک
μm5/1 میکرومتر) را مورد بهره برداری قرار دادند و از سال 1960 تا کنون عده
بیشماری از دانشمندان و محققین جهان، با هزینه
سالیانه میلیاردها دلار, برای تحقیق روی دستگاه های مختلف لیزر و نیز کاربردهای آن کوشش کرده اند.
لیزر
یک پدیده بزرگ زمان ماست. موارد کاربرد ویژه خود را دارد و اثر آن عاری از
عوارض جانبی هم نیست. همیشه نمی تواند جای روش های جراحی و دارویی یا
رادیوتراپی را بگیرد. با این همه اگر آنرا معجزه قرن بیستم بنامیم, گزاف
نگفته ایم.
تعریف لیزر:
واژه لیزر مخفف Light
Amplification by stimulatesd Emission of Radiation است و اساس کار آن در
واقع نشر برانگیخته تابش و گسیل کردن نور برانگیخته که برای تقویت امواج پر
فرکانس استفاده می شود. پرتو لیزر ماهیتاً همان فوتون ها یا ذرات نورانی
هستند که این فوتونها بعد از گردهمایی و دسته شدن و هم راستایی، تشکیل یک
دسته اشعه پیوسته و بسیار قوی را می دهند. بنابراین دستگاه لیزر مولد نور و
حکم یک منبع تابش کننده را دارد و شامل یک قسمت تقویت کننده نور که بصورت
گاز, مایع, جامد و یا نیمه رسانا و همینطور قسمتی دارای آینه هایی است که
اینها نقش تشدید کننده اپتیکی را ایفا می کنند. این تشدید کننده را کاواک و
یا حفره لیزری می نامند در واقع امواج تختی که بردار انتشارشان عمود بر
سطح آینه هاست, در اثر رفت و برگشت بین در آینه, امواج ساکنی را تشکیل می
دهند بنابراین یک لیزر را نوسان کننده چند مدی نیز می نامند یعنی علاوه بر
مدهای طولی در یک کاواک لیزر, مدهای عرضی نیز وجود دارد که از نظر شدت
پرتویی و فرکانس متغیرند. شدت پرتویی یعنی همان توزیع فضایی که در آن بهره
لیزری دارای گستردگی فرکانسی است که به قسمت تقویت کننده بستگی دارد و هرچه
پهنای فرکانسی بیشتر باشد
تعداد مدهای طولی که به نوسان در می آیند
بیشتر خواهند بود. لیزری که تنها در یک مد طولی نوسان کند به آن لیزر تک
مدی گویند که از طریق گذاشتن یک میان بند توزیع میدان الکتریکی در کاواک
مشخص می شود.
هر دستگاه لیزر از (1) یک محیط فعال, (2) یک سیستم منعکس کننده (تشدید کننده های لیزری) (3) و یک سیستم دُمِش تشکیل شده است.
فهرست
مقدمه
فصل اول
اصول کار لیزر
گسیل خودبه خود،گسیل القایی و جذب
1-1-گسیل خود به خود
1-2-گسیل القایی
1-3-جذب
1-4-مبانی نظری لیزر
1-5-طرحهای دمش
فصل دوم
آناتومی پوست
2-1-لایه اپیدرمس
2-2-لایه کرنیوم
2-3-لایه لوسیدم
2-4-لایه دانه ای
2-5-لایه اسپینوزدم
2-6-لایه رشد
2-7-ذرات ملانین
2-8-چه قسمتهایی از پوست را می تواند لیزردرمانی شود؟
فصل سوم
برهمکنش لیزر(نور) با بافت
3-1-بازتابش و شکست
3-2-جذب
3-3-پراکندگی
3-4-محیط مرکب
3-5-انتقال فوتون
3-6-شبیه سازی مونت کارلو
3-7-آسیب حرارتی لیزر برروی بافت
3-8-تئوری توصیف فرآیند آهنگین آسیب
فصل چهارم
کاربردهای لیزر دربیماری های پوست
4-1-لیزردر درمان لکه ها
4-2-لیزر در درماتولوژی
4-3-جوان سازی پوست توسط لیزرco2
4-4-جوان سازی پوست توسط سیستم غیرتخریبیIPL
4-5-تاریخچه استفاده لیزردر درمان موهای زائد
4-6- مکانیسم های درمان موهای زائد بوسیله لیزر
4-7- فهرست کاربرد های لیزر در بیماریهای پوست و جراحی پلاستیک.
فصل پنجم
مقاله های ترجمه شده در زمینه کاربرد لیزر در پوست
5-1-طرح های فیزیکی-روانی نقشه های اذراکی از احساس درد و حرارت بوسیله موضعی کردن لیزرco2 بر روی پوست
5-1-1-مقدمه
5-1-2-نتایج
5-1-3-بحث وگفتگو
5-1-4-روشهای تجربی
5-2- شبیه سازی FE تولید شده توسط انتشار امواج صوتی سطحی در پوست
5-2-1-مقدمه
5-2-2- تحلیل المان محدود
5-2-3- شبیه سازی درونی
5-2-4- نتایج
5-2-5- بحث
5-3-
اتوفلورسانسی که توسط لیزر تحریک شده (LIAF) به عنوان متدی برای براورد
استحکام پوست که باعث جلوگیری از ایجاد زخم های دیابتی می شود
5-3-1- مقدمه
5-3-2- روش ها
5-3-3-نتایج
فصل ششم
فهرستی از کاربردهای انواع لیزر در پزشکی
فصل هفتم
ایمنی لیزر
7-1-مقدمه
7-2-خطرات لیزر
7-3-خطرات چشمی
7-4-خطرات پوستی
7-5-خطرات مربوط به لیزرهای پرتوان
7-6-استانداردهای ایمنی لیزر وطبقه بندی خطرات آن
7-7-محاسبات لیزرواندازه گیری
شامل 211 صفحه word