كاربردهاي ليزر
در نظر اول فهم اين نكته مشكل است كه چرا با نور ليزر ميتوان يك تيغه را سوراخ كرد ولي با نور معمولي ، مثلاً نور يك لامپ الكتريكي ـ هر قدر هم قوي باشد اين كار ميسر نيست . اين سئوال سه جواب دارد :
اولاً نور لامپ ناهمدوس است يعني فوتونهاي لامپ همفاز نيستند و با مختصري اختلاف زماني به هدف مي‌رسند ، در حالي كه فوتونهاي تابه ليزري ، همه دقيقاً با هم حركت مي‌كنند و درست در يك نقطه به هدف مي‌رسند . دليل دوم اين كه نور از چشمه‌هاي ديگر كوبنده‌تر است ، اين است كه تابه نور معمولي فقط از يك طول موج معين تشكيل شده است بلكه شامل طيف نسبتاً وسيعي از طول موج‌هاست . اين مطلب ، دليل سوم را نيز در بر مي‌گيرد : نور معمولي بر خلاف نور ليزر به شكل تابه‌اي باريك و موازي توليد نمي‌شود ، بلكه راستاهاي مختلف را اختيار مي‌كند .
نور ليزر براي روشنايي :
ليزرهاي حالت جامد و ليزرهاي تزريقي درخشهاي كوتاه بسيار روشني توليد مي‌كند كه براي عكسبرداري بسيار سريع ، ايده‌آل است . ما در عصري هستيم كه سالانه ميليونها پوند صرف ساختن هوانوردهاي سريع ـ اعم از موشك‌هاي بالستيكي ، قاره‌پيما يا هواپيما مي‌شود . بايد دانست كه سرعتهاي زياد چه بر سر اجسام متحرك مي‌آيد و يكي از بهترين راههاي اين كار عكسبرداري از جسم در حال حركت است . سرعت بعضي از پرتابه‌ها بقدري زياد است كه اغلب چندين كيلومتر در ثانيه كه حتي عكسي كه به كمك سريعترين فلاشهاي متداول از آنها گرفته مي‌شود ، چيزي جز تصويري محو نيست . از آنجايي كه حتي سريعترين پرتابه‌ها هم در اين مدت فاصله بسيار كمي را خواهند پيمود ، عكسي كه با درخشش ليزري از اجسام تيز پرواز گرفته مي‌شود ، واضح و دقيق خواهد بود . ارتش آمريكا سرگرم آزمايش با تلويزيون ليزري براي استفاده در گشتهاي شبانه مخفي با هواپيماست و طراحان نظامي درصدد ساختن كلاهك بمب‌هايي هستند كه هدف را با استفاده از پرتو ليزري نامرئي مادون قرمز پيدا كنند .
استفاده از ليزر در فاصله‌يابي :
يافتن فاصله هدف مورد نظر از مشكلات دائمي توپچيها و ضدهوايي‌ها بوده است . فاصله‌ياب ليزري ، اساساً از يك ليزر ، يك منبع توان ، يك سلول فتوالكتريك و يك كامپيوتر رقمي كوچك تشكيل مي‌شود . پرتويي كه ليزر مي‌فرستد ، پس از برخورد به هدف بازتابيده مي‌شود و وارد سلول فتوالكتريك مي‌گردد . از روي زمان رفت‌وبرگشت فاصله هدف ، توسط كامپيوتر محاسبه و بر حسب هر واحدي كه بخواهد ثبت مي‌شود .
نوعي فاصله‌ياب ليزري كه براي ناتو ساخته شده ، به اندازه يك تفنگ نسبتاً بزرگي است كه منبع توان و كامپيوتر آن را ميتوان در بسته‌اي روي پشت حمل كرد . فاصله‌يابهاي ليزري تا مسافت 11 km را با دقتي حدود 5/4 متر تعيين كرده‌اند .
استفاده از ليزر در هوانوردي و دريانوردي :
يكي از بديعيترين وسايل ليزري ، ژيروسكوپ ليزري است . ژيروسكوپ معمولي اساساً چرخ دواري است كه بسرعت مي‌چرخد . به دليل اين چرخش ، محور چرخ همواره در يك صفحه باقي مي‌ماند . محور ژيروسكوپ چرخنده هميشه در يك راستا باقي مي‌ماند و تغيير مسير كشتي تأثيري بر آن ندارد . اين محور ، كار يك ((خط مبنا)) را انجام مي‌دهد كه تغييرات جهت كشتي را از روي آن ميتوان تشخيص داد . سفينه‌هاي فضايي كه غالباً بي‌سرنشينند تنها به كمك ژيروسكوپ مسير خود را حفظ مي‌كنند . اين ژيروسكوپ متشكل است از يك ليزر گازي مثلاً ليزر هليوم ، نئون كه از هر دو انتهايش نور همدوس خارج مي‌شود . با نصب اين ژيروسكوپ به سفينه فضايي ، انحراف سفينه از مسير ، قابل تشخيص است .
استفاده از ليزر در پزشكي :
ليزر بعنوان يك منبع قوي انرژي ، در پزشكي نيز بكار گرفته شده است بخصوصدر امريكا كه زادگاه ليزر بود و هنوز هم موطن آن است . به عقيده برخي جراحان ، ليزر براي بريدن اعضايي كه رگهاي خوني بسيار پيچيده دارد ـ مانند مغز ـ فوق‌العاده مناسب است. تابه ليزر در حين قطع‌كردن رگهاي خوني ، با سوزاندن، دهانه آنها را مي‌بندند . برخي از چشم‌پزشكان ليزر را براي جوش‌دادن جداشدگي شبكيه چشم ، مفيد يافته‌اند .
کاربرد ليزر در بيماريهای پوستی و زيبائی
انواع مختلف ليزر در درمان بيماريهای پوستی و زيبائی کاربرد دارد که بطور اختصار شامل:
۱- درمان ضايعات و خالهای عروقی که رنگ اينها معمولاْ قرمز می باشد که شامل: رگ های واريسی، رگهای قرمز زير پوستی که معمولاْ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و يا به هر دليلی که پوست نازک شده باشد بوجود می آيند، ماه گرفتگی، آنژيوم عنکبوتی، گرانولوم پيوژنيکوم و غيره ... در اين بيماريها نقطه هدف پرتو ليزر هموگلوبين می باشد که در گلبولهای قرمز وجود دارد.
۲- درمان انواع ضايعات رنگی و رنگدانه ای پوست که شامل: خال و خالکوبی. در اينجا نقطه هدف پرتو ليزر ملانين و رنگ های خالکوبی می باشد.
۳- درمان و کاهش موهای زائد و نا خواسته. در اينجا نيز نقطه هدف ملانين است که در ساقه و ريشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روسن و سفيد که فاقد ملانين هستند با ليزر از بين نمی رود و نياز به درمان های ديگر مثل الکتروليز دارند.
۴- کاهش چين و چروک، فرورفتگی ها و جای زخم و جوش
۵- درمان بعضی بيماريهای پوستی مانند: زگيل، کلوئيد يا گوشت اضافه، ترک های پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترميم زخم، داءصدف، پيسی و غيره ...
۶- گاهی از ليزر برای برش بافت و يا برش در مواقع جراحی مشابه تيغ جراحی استفاده ميکنند. در روش ليزر خونريزی کمتر است.
بايد توجه داشت که روش های ديگری نيز بجز ليزر برای درمان بيماری های پوستی و زيبائی وجود دارد که کم هزينه تر هستند. بنابراين در صورت عدم موفقيت ساير روش ها؛ می توان نتايج ليزر را هم امتحان کرد.
استفاده نادرست از ليزر خطر آفرين است
استفاده نادرست از ليزر داخل چشمي ، در کمتر از يک صدم ثانيه شبکه چشم را از بين مي برد.
دکتر "عباس مجد آبادي " عضو هيئت علمي سازمان انرژي اتمي ايران ، در گفتگو با ايسنا ، واحد علوم پزشکي ايران ضمن بيان اين مطلب گفت : متاسفانه جايگزيني براي بافتهاي موجود در بدن که از راه ليزر برداشته مي شود ، وجود ندارد حتي ليزر باعث آسيب رساني به بافتهاي سالم بدن نيز مي شود.
وي افزود : سرطانهايي که از راه ليزر ايجاد مي شوند بيشتر از نوع کنسرهاي پوست است که با دارو و درمان کنترل ورفع مي شود ؛ ولي بطور کلي سرطان زا بودن ليزر بسيار نادر است .
وي در باره تاثيرات مثبت ليزر اظهار داشت : " عمل جراحي ليزري " در صورتي که جايگاه مشخصي داشته باشد و بوسيله پزشک متخصص صورت بگيرد مفيد است ولي در غير اين صورت مي تواند خطرات جدي را برجاي بگذارد .
دکتر " مجدآبادي " گفت : جراحي با ليزر بدليل اينکه سرعت و دقت عمل را افزايش داده ، بدون درد و ايجاد ناراحتي براي بيماران است توصيه مي شود؛ ولي هيچ زماني جايگزين تکنيک ها و رو شهاي جراحي نيست. براي مثال ؛ ليزر درباز کردن حفره اشکي کارايي زيادي داشته ، عمل جراحي را سرعت مي بخشد.
وي خاطر نشان کرد : آموزش قبل از کاربرد با ليزر مي تواند ضايعات را بطور جدي کاهش دهد.
اين عضو سازمان انرژي اتمي ايران افزود : کشور ما خصوصا" جهاد دانشگاهي در زمينه هاي کاربرد ليزر " کم توان " و " پوست " بسيار فعال عمل مي کند و حتي مقالات ايراني که سال گذشته در همايش ليزر تراپي در ايتاليا ارائه شد ، بعنوان مقالات برتر شناخته شد.
وي در خاتمه گفت : کليه پزشکان بايد قبل از کاربرد با ليزر ، با گذراندن دوره هاي آموزشي اصول ايمني آن را فرا بگيرند
كاربرد ليزري در نوسازي صنعت :
گسترش تكنولوژي ليزر در دهه گذشته در تمامي شاخه‌هاي زندگي رشد فزاينده‌اي داشته است به گونه‌اي كه امروزه ليزر جزء لاينفك زندگي انسان محسوب مي‌شود يكي از شاخه‌هائي كه ليزر از ابتداي اختراع آن بيش از ديگر زمينه‌هاي كاربردي مورد توجه محققين و متخصصين قرار گرفت ، كاربرد صنعتي ليزر بوده است .
برشكاري توسط ليزر از همان روزهاي آغازين تولد ليزر مورد توجه بسياري از علاقه‌مندان و صنعتگران كه به آينده درخشان كار خود اميد داشتند قرار داشت . پرتو ليزر با توجه به ويژگيهاي منحصر خود كه شامل تك‌رنگي ، همدوسي ، شدت بالا و واگرائي كم است نشان داد كه با بكارگيري آن ميتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلكه به تحول كيفي محصولات آن اميد فراواني پيدا نمود . بدنبال ساخت اولين ليزر گازكربنيك در سال 1964 اين امكان فراهم‌شد كه بتوان با حداقل امكانات ليزرهاي پرقدرتي در ناحيه حرارتي مادون قرمز ، همان منطقه‌اي كه موردنياز صنعت است تهيه و به بازار عرضه نمود . اينك وسيله‌اي پا به عرصه وجود گذاشته بود كه امكان فراهم‌نمودن يك منبع حرارتي قابل كنترل و در عين حال بسيار باريك به راحتي در دسترس كاربران قرار مي‌گرفت . با يك نگاه گذرا اما عميق به نقش ليزر در صنعت ميتوان به اين نكته واقف شد كه ليزر تحولي بي‌سابقه در اين عرصه ايجاد كرده است كه دامنه رشد آن هر روزه گسترش مي‌يابد . امروزه اگر شاهد محصولاتي باشيم كه به جهت كيفي و مرغوبيت در كمترين زمان به بازار عرضه مي‌شوند ، متوجه نقش و اهميت ليزر در صنعت خواهيم بود .
اثربخشي ليزر در تمامي زيرشاخه‌هاي صنعت امري محسوس و غيرقابل انكار است . براي مثال برشكاري، سخت‌كاري ، سوراخكاري ، علامت‌زني ، بيشترين كاربردها را در خانواده صنعت عهدا‌دار بوده است . آمارها نشان مي‌دهد بيش از 85% فعاليت‌هاي صنعتي در همين موارد خلاصه مي‌شود .
امروزه بكارگيري ليزر در شاخه‌هاي مورد اشاره بالا امري طبيعي ، روتين و با يك سابقه 20 ساله مملو از تحقيقات و تجربيات فراوان است .
در خصوص برشكاري اين امكان فراهم مي‌شود كه پرتوي ليزر توسط يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده بطوريكه در زماني نزريك به يك‌هزارم ثانيه درجه حرارتي بيش از 4000 درجه سانتي‌گراد بر روي قطعه‌كار (فلز) ايجاد مي‌كند .
نتيجه اين عمل ذوب‌شدن لحظه‌اي فلز در يك باريكه‌اي به قطر 1/0 ميلي‌متر است . اينك با حركت‌دادن 2 آينه كه نقش هدايت پرتو ليزر بر روي عدسي مورد‌نظر را دارد اين امكان فرهم مي‌شود كه پرتو ليزر در جهت x و yحركت نموده و براحتي هر شكلي را كه مايل باشيم بر روي قطعه كار ايجاد نماييم . از ديگر مزاياي بكارگيري ليزر در برشكاري ميتوان به : افزايش سرعت كار ، دقت بالا ، كمترين خسارت حرارتي به قطعه‌كار اشاره كرد . در زمينه جوشكاري نيز بكارگيري ليزر مزاياي قابل‌ملاحظه‌اي را در صنعت بدنبال داشته است .
در نگاه اول جوشكاري با ليزر بنظر مي‌رسد كه قادر است براحتي و در كمترين زمان ممكن نه تنها فلزات را در ابعاد و اندازه‌هاي مختلف به يكديگر جوش دهد بلكه با اين تكنيك اين امكان فراهم شده است كه فلزات غيرهمنام نيز به يكديگر جوش داده شوند . ليزر در كنار يك CNC يك سيستم كامل ليزر جوش را ايجاد مي‌كند كه با كمك آن صنعت گران قادرند با سرعت زياد ، دقت بالا و حداقل هزينه مصرفي از قابليت‌هاي آن استفاده نمايند . يكي از شاخه‌هاي صنعت كه در دو دهه اخير مورد توجه و بسط فراوان قرار گرفته است پديده بهينه‌سازي و بكارگيري مواد با آلياژهاي مختلف با طول‌عمر بالاست . هر قطعه مكانيكي بعد از يك دوره مشخص بر اثر صدمات مختلف از رده خارج شده و بايد قطعه‌هاي نو جايگزين آن شود . قطعاتي مانند مته‌ها ، توربين‌ها ، تيغه اره‌ها و سيلندرها دچار بيشترين ساييدگي و پوسيدگي هستند لذا بيش از عناصر تشكيل‌دهنده مورد توجه قرار گرفته‌اند . امروزه با كمك ليزر ميتوان عمل سخت‌كاري بر روي لايه‌هاي سطحي فلزات انجام داد . به گونه‌اي كه طول‌عمر آنها به ميزان قابل‌توجه‌اي افزايش پيدا كند . اين عمل نه تنها صرفه‌جويي فراواني را به‌همراه دارد بلكه در حداقل زمان ممكن صورت مي‌پذيرد . امروزه عمل سخت‌كاري با ديگر روش‌ها نيز صورت مي‌پذيرد اما عملاً هيچيك از آنها نتوانسته جايگزين خوبي براي ليزر باشد .علامت‌زني بر روي قطعات مختلف با مواد مختلف از نكات حائز اهميت حوزه صنعت بشمار ميرود بسياري از توليدكنندگان مايلند جهت جلوگيري از سوءاستفاده محصولات تقلبي به گونه‌اي محصولات اصلي را از نمونه تقلبي متمايز نمايند . حك‌كردن علامت و يا يك آرم مشخص با دقت بالا يك راه حل خوبي به‌نظر مي‌رسد كه ساليان سال مورد استفاده قرار گرفته است . به همين خاطر با متمركز كردن پرتو ليزر در ابعادي حدود 50 ميكرون با كمك 2 اسكنر مكانيكي ميتوان هر شكل دلخواهي را در اندازه‌هاي مختلف بر روي محصولات حك نمود .
سرعت حكاكي به قدري بالاست كه اين فرايند ظرف چند ثانيه به اتمام خواهد رسيد . امروزه حك‌نمودن 300 حرف در يك ثانيه توسط ليزر امري عادي بنظر مي‌رسد . از آنجا كه تمامي كنترل و هدايت اين فرايند توسط كامپيوتر صورت مي‌گيرد ، كاربران با حداقل مهارت قادر به انجام آن خواهند بود . حكاكي با ليزر هيچگونه محدوديتي جدي به جهت نوع جنس فراهم نخواهد كرد . دستگاههاي حكاكي ليزري با قيمت‌هاي نازلي قابل تهيه از سازندگان آن ميباشند . يكي از كاربردهاي پرطرفدار ليزر در صنعت در امر سوراخكاري ميباشد . ايجاد نمودن سوراخهاي بزرگ و ريز بر روي موادي مانند چوب ، فلز امري عادي بنظر مي‌رسد . اما همين كه مايل باشيم اين عمل را در ابعاد چند ميكرون و بر روي موادي مانند سراميكها ، شيشه و پلاستيك انجام دهيم خود پي مي‌بريم كه اگر نگوييم غيرممكن ، بسيار مشكل خواهد بود . اما امروزه به كمك ليزر اين عمل در كمتر از ثانيه و با آهنگ بالا قابل اجرا و تكرارپذير است . و اين همان چيزي است كه صنعتگران ساليان سال بدنبال آن بوده‌اند . اميد است در آينده‌اي نه‌چندان دور شاهد بكارگيري اين فناوري جديد در عرصه صنعت بوده و با اين كار بر دامنه فعاليت‌هاي ليزر ، اين نور شگفت‌انگيز بيافزاييم .
سلاحهاي ليزري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري :
غير قابل اجتناب است كه ميدان جنگ ليزري به طور محسوسي سالهاي آينده جنگ را تهديد نكند . اين نتيجه نه تنها توسعه و استفاده از سلاحهاي ليزري مفيد است بلكه نتيجه شمار فزاينده‌اي از وسائل ليزري از قبيل مسافت‌ياب و هدف‌ياب ميباشد . بنابراين در نيروهاي مسلح لازم است كه از حساسه‌ها و توسط اقدامات عامل و غير عامل الكترومغناطيسي حفاظت شود . تهديد اوليه ليزري از خود سلاحهاي ليزري بوجود مي‌آيد . نگهداري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري مسائل مشكلي است كه تاكنون حل نشده باقي مانده‌اند .
پاکسازی ديوار نوشته ها به کمک ليزر
آيا پاکسازي نوشته های بي معني روی ديوارها آنهم بکمک اشعه ليزر پر توان عاقلانه است؟. "ديويد ماتيو" اولين کسی است که به فکر استفاده از ليزر برای پاکسازی ديوارها افتاد.او که در خليج "هاف مون" که در حدود نيمساعت با سن فرانسيسکو فاصله دارد زندگی می کند؛ اول بار از يک ليزر آزمايشگاهي برای آزمودن اين ايده استقاده کرد و از نتيجه حاصله شگفت زده شد!.هنوز پيشرفتهای حاصل از محصولات جانبی اين کاربرد در نيمه راه است.اين پيشرفت مديون گروه متخصصان برنامه های ليزری به سرپرستی"لويد هاکل" می باشد. با پيشرفتهای آتی در اين زمينه جدا سازی لايه های سطحی حساس از سطوح غـير حساس امکان پذير خواهد بود.
ايده استفاده از ليزرجهت پاک کردن حروف چاپی ازروی کاغـذ سالها پيش به مرحله عـمل درآمده بود. مشکل عمده ای که با آن مواجه ايم هزينه های تلف شده ماليات دهنده گان و آثارمخرب محيطی است که پاکسازی رنگها مانند ديوار نوشته ها و رنگهای سربي از روی سطح ساختمانها به جا ميگذارند. بندر سن فرانسيسکو هر ساله حدود 10 ميليون دلارهزينه و نيو يورک پنج بار بيش از آن صرف مبارزه با ديوار نوشته ها ميکنند که در نهايت هر دو بازنده اند!.
تمام روشهايی که در حال حاضربرای زدودن ديوار نوشته ها بکار ميرود نواقصی دارند. حتي کارگرانی که با رنگ آميزی سطوح سر وکار دارند نيزدراين خرابکاريها دست دارند!. رنگهای"سند بلاست"مقدار زيادی ذرات ماسه و رنگ را از طريق هوا منتقل ميکنند.روشهای شيميايی همچون پاشيدن سودا(بيکربنات سديم) مقدارزيادی ضايعات مايع از خود به جا ميگذارد که مستلزم صرف زمان زيادی برای پاکسازی آنها ميباشد. وجود سطوح خشن زيرين رنگ و همچنين بکار بردن روشهايی که با ملايمت با اين مساله برخورد می کنند؛هر دو به شکست منجر می شوند، چرا که مستلزم مراقبتهای مضاعـف ميباشند.
اصل اساسی استفاده از سيستم ليزر زدايی رنگها کندن رنگ بوسيله فشار امواج "فوتو اکوستيک" است.هنگامي که اشعه ليزر از نظر قدرت و پالس تنظيم گشته و به سطح رنگي مي تابد انرژی حاصله بصورت گرما و امواج صوتي تغيير شکل می دهد.امواج صوتی از ميان لايه رنگ عبور کرده و به سطح محکم زيرين برخورد مي نمايد و بر مي گردد.امواج بازگشتي با امواج ورودی برخورد نموده تداخل مخربي را در لايه رنگ ايجاد مي نمايند که در نهايت منجر به انفجار لايه رنگ و تبديل آن به پودر مي شود.
دکتر لیلا بیدکی متخصص طب فیزیکی و توانبخشی