الليزر و استخداماته التطبيقية ج1

من طرف isamsalim الثلاثاء أغسطس 12, 2008 11:38 pm

الليزر واستخداماته التطبيقية

المقدمة:-

عرف جهاز الليزر منذ عام 1960م وكانت بداياته بسيطة واستخداماته كذلك محدودة، ولكن وبلا شك في العشر سنوات الأخيرة شهد علم الليزر قفزة هائلة ونقلة نوعية من المختبرات والمعامل إلى العيادات والأسواق وايضا أحدث ظهور الليزر ثورة كبيرة في علم التكنولوجيا والاتصالات , حيث قُدِمت
نماذج مدهشه من المنتجات في عالم التكنولوجيا .فغالبا ما نجد الليزر في كل ما حولنا .. بدءاً من محركات الأقراص وأجهزة القياس وحتى الثاقبات المستخدمه في طب الأسنان وفي قص المعادن ..

ولكن ما هو الليزر ؟؟ وما الذي يجعل شعاع الليزر مختلفاً عن شعاع الضوء العادي ؟؟

تصف كلمة ليزر ( Laser ) عملياً كيف تتكون أشعة الليزر .. وهي لفظة مشتقة من أوائل

كلمات العبارة التالية :

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
وتعني : تكبير ( تضخيم ) الضوء بانبعاث الإشعاع المنشِّــط

كيف يعمل الليزر

الليزر جهاز صنع من مادة ما , تطلق ضوءاً عندما تُثار بفعل مصدر الطاقة , وكما سنرى فإن هناك أنواع عديدة من الليزر , ولكن العملية الأساسية لتكوين شعاع الليزر هي العملية نفسها لجميع الأنواع

على سبيل المثال :-

إنتاج أشعة من الليزر !!

أنواع الليزر

يصنف الليزر تبعاً لنوع مادة الوسط الفعال فيها , فبعض أنواع الليزر تتميز بكبر القدرة الناتجة عنها , مثل ( ليزر ثاني أكسيد الكربون ) الذي يعتبر من أخطر أنواع الليزر , بسبب قدرته العالية التي تصل إلى عشرات الكيلو وات , وهذه القدرة الكبيرة أوحت بتسميته بأشعة الموت ..

ويستخدم في قطع المعادن وفي تطبيقات صناعية مختلفة .. كما توجد أنواع أًخرى من الليزر ضعيفة جداً , مثل تلك التي تستخدم في الحياة اليومية في المؤشرات ,وهذه عادة تكون ليزر ثنائي الوصلة ..

أنواع الليزر :-

1_ليزر الحالة الصلبة : -

في هذه الحالة تتوزع مادة الليزر في مصفوفة صلبة مثل ليزر الياقوت Ruby laser) )

وليزر النيوديميوم _ ياج (Neodymium – Yag )

2_ليزر الحالة الغازية : -

يثار ليزر الغاز عادة ليدخل حالة الليزرية بتيار كهربائي , ومن أهم أنواع هذا الليزر هو :-

ليزر الهليوم – نيون – (Helium Neon Laser ) , وليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2).

3_ليزر الحالة السائلة ( ليزرات الصبغة):-

ويستخدم هذا الليزر بعض الصبغات العضوية المعقدة , مثل استخدام (Rhodamine G6 ) في محلول سائل كوسط لليزر , ويتميز هذا الليزر بأننا يمكن الحصول منها على مدى واسع من الأطوال الموجية .

4_الليزر شبه الموصل :-
يختلف الليزر شبه الموصل عن ليزر الحالة الصلبة في طريقة تمثيل مستويات الطاقة , وبالتالي ميكانيكيةالضخ وعملية الانبعاث الضوئي , حيث يحتوي ليزر شبه الموصل على حزم عريضة من مستويات الطاقة ,بدلاً من المستويات المفردة التي تحدث بينها الانتقالات التي تشارك في عملية انبعاث الليزر ,
وكل حزمة من هذه الحزم تحتوي على عدد كبير من مستويات الطاقة المتقاربة والتي لا يقترن وجودها بذرات معينة وإنما تشترك فيها البلورية كلها .

إن ليزر شبه الموصل عبارة عن وصلة ثنائية ( P-N junction ) وأكثر أنواعه شيوعاً هو زرنخيد الجاليوم ( Ga As ) وشعاع الليزر الذي يبعثه يقع في منطقة تحت الحمراء وهو ضوء غير مرئي.

استخدامات أشعة الليزر:-

1_في الصناعة:-

أ ) تستخدم أشعة الليزر ذات القدرة العالية في لحام الصفائح والقطع المعدنية دون ترك أثر ملحوظ . وتستخدم أيضاً في قطع وتثقيب المعادن والخزف بفضل الحرارة العالية التي تولدّها .

ب ) تستخدم لتوجيه الآلات بمسارات مستقيمة مثل آلات الأنفاق والجسور نظراً لما تتسم به أشعة الليزر من تركيز حاد.

ج ) صناعة المصابيح والدوائر الألكترونية , حيث أنه من الممكن تركيز شعاع الليزر في بقعة صغيرة جداً مما يجعله قادراً على لحام نهايتي سلكين منفصلين صغيرين بعد وضعهما في أنبوب زجاجي مغلق دون الحاجة إلى اخراجهما من الأنبوب الزجاجي .

د) دراسة واكتشاف الكواكب والنجوم بسبب اتجاهيته العالية وقدرته .

هـ ) التفاعلات النووية : الليزر بقدرته الهائلة والسيطرة على طوله الموجي يمثل نصراً جديداً في مجال العلوم النووية لفصل النظائر المشعة , والأبحاث جارية في أكثر مختبرات العالم لفصل الفلوريد عن اليورانيوم في مركب فلوريد اليورانيوم المتوافرة بكثرة , وكذلك استخدامه في التفاعلات الاندماجية النووية .

2_في الطب :-

أهم أنواع الليزر المستخدمة في مجال الطب هي أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر النيوديميوم – ياج حيث تستخدم :-

أ ) كأداة قطع حادة للجراحة .

ب) علاج الأورام الخبيثة : حيث تساعد أشعة الليزر الأطباء في تشخيص السرطان ومعالجته وذلك بحقن مادة كيميائية خاصة تدعى HPD في جسم المريض , حيث هذا السم يقتل فوراً جميع الأنسجة المحيطة بالورم دون أن يؤثر في الأنسجة السليمة أطلاقاً .

ج) عمليات تجميل وترميد الجلد .

د) تصحيح عيوب النظر .

هـ ) في طب الأنف والأذن والحنجرة .

و) في آلات حفر الأسنان , وفي معالجة بعض أمراض الأسنان .