Life is like riding a bicycle, to keep your balance, you must keep moving!

سواری دوچرخه مثل زندگینکنی،. حرکت اگر است! دهی می دست از را تعادلت

لیزر های کاربرد

فرد ندری شبنم

خاتمی مریم

تاریخچه •صنعتی • کاربردپزشکی • کاربردنظامی • کاربرد

تاریخچه

عبارت لیزر،واژه کلمه‌های راسLASER:

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

. » است » تابش القایی گسیل روش به نور تقویت معنی بهسال در اینشتین آلبرت را لیزر نظری میالدی 1916مبانی

زیادی 7 نسبتا سال‌های ولی کرد، مطرح مقاله‌ای طیاولین ساخت امکان فناوری و صنعت تا کشید طول

. کند فراهم را لیزرسال ) 1953در موج ی کننده تقویت میزر تاونز، چارلز

. کرد( اختراع را میکروویو

حروف تاونز، نام ازابتدای که را میزر نامMASER:

Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation

. برگزید آن برای بود شده تشکیلمولکول در میکروویو گذار از استفاده با میزر های اولین

. را خود آزمایشات می‌خواست تاونز شد ساخته آمونیاکدهد ادامه قرمز مادون جای به مرئی نور جایگزینی حولدر مختلف آزمایشگاه‌های بین امر این زمان هم‌ و . شد گرفته نظر در جدی رقابتی عنوان به جهان سراسر

هولد، گوردون از مقاله‌ای در زمان همان در لیزر عبارتسال در و شد پیشنهاد کلمبیا، دانشگاه دکترای دانشجوی

1960 ) ( با و بود یاقوت پالسی لیزر که لیزر اولین. شد ساخته میمن تئودور توسط کرد کار موفقیت

) - ( در بود کار پیوسته لیزری که نئون هلیوم لیزرگازی اولین. 1961سال شد ساخته جوان علی توسط

Theodore Maiman Ali Javan

صنعتی کاربردهای

ها • ایزوتوپ جداسازی در لیزر کاربردلیزر • ی بوسیله ای هسته گداخت ایجادلیزر • با فلزکاریلیزر • با جوشکاریسازی • سختلیزر • با برشکاری • سوراخدیگر • مصارف و

جداسازی در لیزر کاربردها ایزوتوپ

: ها ایزوتوپ و اهمیت نظامی صنعت، پزشکی، در آنها کاربردعلمی مسائل

اورانیوم : 238از 235جداسازی•: متداول - روش فیزیکی خواص در که اختالفی از استفاده

. - گازی، پخش روش مثل دارد وجود ایزوتوپ دو این جرمجداسازی و چندگانه تقطیر گازی، گريزی مرکز روش

الکترومغناطیسی.

•: لیزر از استفاده يا با اتم يك مختلف ی ها ایزوتوپدارند تفاوت هم با اندکی انرژی ترازهای نظر از مولكول . بنابراين بود خواهد متفاوت قدری نیز آنها جذبی طیف ولذاموج تابش متفاوتی های فرکانس در مختلف های ایزوتوپ . با تابشی نتیجه، در کنند می جذب را الکترومغناطیسیایزوتوپ انتخابی صورت به تواند می بخصوص فرکانسحال عین در و برانگیزد باالتر انرژی ترازهای به را نظر مورد

. بگذارد باقی نخورده دست را ها ایزوتوپ سایرشوند منطبق برهم دوایزوتوپ خطوط امکان ،اگر جداسازی

نیست . پذیر

دارند را پهنا کمترین گازی فاز در ها نمونه طیفی . خطوط

: جداسازی مختلف های روشاتم • ای مرحله دو فوتویونشای • مرحله دو فوتونی ی تجزیهفوتونی • ی تجزیه پیشبرانگیخته • های مولکول شیمیایی واکنشناحیه • در موج طول در ای مرحله چند فوتونی ی تجزیه

فروسرخ ی

بوسیله ای هسته گداخت ایجادلیزر ی

: شکافت برای رآکتورهای اورانیوم شدن شکستهای هسته انرژی رهاشدن

: گداخت - رآکتورهای و دوتریوم سبک عناصر فشردن ( بیش- دمایی ایجاد مستلزم انرژی ایجاد برای تریتیوم

( 100از کلوین میلیونD + T 4He + n + Energy

های محفظه دمای بتوان آنکه میکرونی - برای ی - ساچمهپرقدرت لیزرهای از برد باال را فوق های ایزوتوپ حاوی

شود می . استفاده

:یليزرها استفاده : مورد شيشه ليزر Ndليزر ،2CO .

لیزر با فلزکاریمواد روی لیزری تابش اثر

قطر به نوری سیستم یک توسط توان می را لیزر باریکهحدود

μm 100-10 . شدت ایجاد باعث که کرد متمرکز ماده روی . شد خواهد ماده روی کوچکی ی نقطه در نوری باالی بسیار

توان به کاری پیوسته لیزر اگر قطر kW 1مثال به ای نقطه درμm 100 شده کانونی ی درنقطه شدت شود، 2cm/Wکانونی

107 . نوری ی باریکه شدت اگر شود باشد 2cm/W 105می . بیشتر جذب با کند می شدن ذوب به شروع جامد جسمماده درون به تدریج به جامد و مذاب بین مرز ماده در انرژی . ترتیب بدین یافته افزایش نیز مذاب سطح کند می نفوذتر عمیق های الیه به گرمایی هدایت طریق از گرما انتقال

. شود نزدیک پایا حالت به خره باال تا یابد می شدت ماده

ی نقطه به ماده كنيم، انتخاب بيشتر را باريكه شدت اگرتبخير ی ماده گيرد، می صورت تبخير و رسد می جوشبا و آورد می بوجود را هايی حفره سطح روی شدهمی تبديل بزرگتری های روزنه به ها حفره تبخير افزايش

شوند. می برده کار به فلزکاری برای غالبا که لیزرهایی

شوند:

2CO ،Nd:YAG اگزایمر لیزرهای ، یاقوت لیزر ،

: فلزکاری کاربردهایسازی سخت حکاکی، کاری، لحیم برش، کاری، سوراخ

: شیشه، فیبرها، ها، عایق سرامیک، درسایرمواد ليزر كاربرد.... و کاغذ پارچه، الماس،

لیزر با جوشکاری: معمولی های قوس جوشکاری با جوشکاری

الکترونی ی باریکه مقاومتی، الکتریکی،

لیزری جوشکاریلیزر جوشکاری پرتو شکل توسط به صنعتی تولیدات در

ی دامنه و است گسترش حال در آن روزافزونی استفاده. است شده گسترده سازی کشتی تا الکترونیک میکرو از

هیچ • پس شود می اجرا تماس بدون لیزری جوشکاری . شد نخواهد وارد جوش محل به ناخالصی

اجرا • خال در که الکترونی ی باریکه با جوشکاری برخالف . داد انجام هوا در توان می را لیزری جوشکاری شود، می

می • پذیر امکان را دسترس قابل غیر نقاط دادن جوشسازد.

منظورجوشکاری • که خطی امتداد در و است سریع بسیارایجاد توان می را دقیقی بسیار شدگی ذوب است، آن

کرد. ویژگی، • این و است کوچک بسیار دیده گرما نقاط

( مثل گرما به حساس های مولفه نزدیکی در جوشکاری . ) سازد می میسر را ميكرونی الكترونيك

جوشكاری های تكنيک•: ای نقطه متوسط جوش قدرت تپی لیزرهای با

( . به که نقاطی در دقیق جوشکاری برای جامد حالت : همدیگر، به مسی های سیم اتصال اند حساس گرما

) میکروالکترونی قطعات اتصال•: درزی - جوش صد چند توان با پرقدرت لیزرهای با

تکرارپذیر- تپی و پیوسته موج . 2COو Nd: YAG واتهای) پره اتصال فلزبر، ی اره به استیل اتصال برای

) گازی توربین•: ها کاربرد

و تیتانیوم های ورقه اتصال کنسرو، قوطی در بستنجوشکاری همدیگر، به لوله خطوط اتصال آلومنیوم،مبادله نقل، و حمل قسمت‌های اتومبیلها، nبدنه

. حرارتی کننده‌های

لیزر با سازی سختموجب سطوح با برخورد در زیاد توان با لیزر ی باریکه . دادن حرکت با شود می سطوح سریع شدن گرمگرما که ای نقطه سطح، از دیگری ی نقطه به باریکه

. شود می سرد سرعت به است دیدهپذیر برای آسیب که سطح از نقاطی کردن سخت

هستند. : پیستون، کردن سخت خودروسازی صنایع در مثال

... و ها دنده ها، سوپاپ: سطحی آلیاژ تشکیل روی ليزربرای آلیاژ پودر

. سطح لیزر ی باریکه وقتی شود می نشانده فلز سطحو شده ذوب قطعه وسطح پودر کند، می گرم را

. شوند می مخلوطتوان 2COلیزر با پیوسته kW 1موج

لیزر با برش• : پارچه، داد برش لیزر با توان می را متنوعی مواد

. فلزی ی ها ورقه سرامیک، شیشه، چوب، کاغذ،سرعت • و است ظریف و دقیق بسیار لیزری برش

. دارد هم باالییدر • حرارتی دیدگی صدمه و مکانیکی شکل تغییر

. است مینیموم قطعه،در • توان می را . 3یا 2برش کرد اجرا بعد• . دارد بستگی ماده نوع به نیاز مورد توان

لیزر با کاری سوراخمته • مثل مکانیکی ابزار از چون

شدن کند نگرانی شود، نمی استفاده . ندارد وجود آن شکستن یا مته

عمق • توان می کوچک قطرهای با . کرد ایجاد را بلندی سوراخ

•. دارد زیادی بسیار سرعتو 2COلیزر• فلزی کاری سوراخ برای

) سرامیک) پالستیک، شیشه، غیرفلزیفلزات Nd: YAGلیزر• ی بوسیله فقط

توان دلیل به و شود می جذب خوبی بهدقت نیازمند که کارهایی در محدودش،مواد حرارتی آسیب کمترین و باال : اجزای جوشکاری دارد کاربرد هستندمواد کردن سوراخ و الکترونی میکرو

یاقوت و الماس مثل سختی

دیگر مصارفبطورگسترده • نیم‌هادی و لیزرهای ضبط برای ای

فشرده لوح در اطالعات )بازخوانی CD , DVD ) موردمی‌گیرند قرار .استفاده

کد یک به صدا هر صوتی فشرده دیسک ضبط هنگام . صورت به لیزر توسط کد این شود می تبدیل دیجیتالحک فشرده دیسک روی میکروسکوپی حفره ها میلیون . لیزر پرتو یک شود می نواخته باز دیسک وقتی شود می . یک کند می حرکت دیسک روی دستگاه داخل درکه را هایی پالس است، مربوط سیستم با که آشکارسازاست دیسک روی بر شده حک های حفره الگوی نماینده . این دیسک دستگاه الکترونیکی مدارهای کند می ایجادمی تبدیل اصلی موسیقی از ای نسخه به را ها پالس

کند.

کد : • خواندن برای توان کم لیزرهای از ها فروشگاه در . ) ( کد این شوند می استفاده کاالها روی کد بار ای میله

می تشکیل متغیر ضخامت با سیاه خطوط سری یک ازآن. سفید نواحی و جذب را لیزر پرتو سیاه نواحی شود

. کنند می منعکس راموسیقی • های کنسرت در ویژه های جلوهلیزری • پرینترهایلیزری • پویینترهایسینما • ی پرده روی ها فیلم زیرنویس نوشتن برایساختمانی • کارهای در خطی های ترازکردن برای لیزرسنجی • تداخل های روش از مختلفی انواع

هولوگرافی•نوری • انبرکجوی • های آلودگی بررسی لیدار،مکان • راهنمای های لیزر عنوان به نجوم در

ستارگان

• ( یا نوری فیبر طریق از نوری ارتباطات ) فضایی ارتباطات

پزشکی در لیزرجراحی •پزشکی • چشمدندان • و دهان های بیماریدرماتولوژی •اورتوپدی • و عضالنی های بیماریعصبی • ی حوزهعروقی • های بیماریبینی • و حلق و گوش

جراحی سال .1964در شد ساخته جراحی چاقوی کاربرد با لیزر اولین

لیزر از اکثرا ها جراحی . 2COدر ی باریکه شود می استفادهلیزر در 2COفروسرخ موجود آب های مولکول ی بوسیله

در و ها مولکول این سریع تبخیر موجب و شود می جذب بافت . شود می بافت برش نتیجه

می • انجام را برش عمل تنها نه جراحی چاقوی عنوان به لیزرمی هم شده بریده های رگ خوردن جوش موجب بلکه دهد

شود. • ( خونی های رگ موضعی سوزاندن با خونریزی کنترل برای

.) بیمار که هایی درجراحی لیزر از بنابراین جراحی عمل درحین. شود می استفاده است ضعیفی خونی انعقاد دارای

خواهد • استرلیزه کامال است تماس لیزربدون با جراحی چونبود.

• . گیرد می انجام درد بدون تپی لیزر با جراحی

•. می‌شود استفاده نیز سرطانها برخی درمان در لیزر امروزه : لیزر، موج طول مناسب انتخاب با بدخیم های غده تبخیر دربردن بین از هدف، که شود می نقاطی شامل فقط تبخیر ( به. شوند می داشته نگه ،مصون سالم های بافت و آنهاست

.) ناسالم و سالم های بافت متفاوت جذب ضریب علت•. دسترس قابل غیر نواحی در عمل هر امکان عمال بنابراین

(   عدسی مثال مناسب نوری دستگاه یک با که را بدن از ناحیه ) لیزر وسیله به توان می باشد مشاهده قابل ها آینه و ها

کرد  .جراحی• : مثل دیگری فواید زمان و کاهش جراحی، nمحدودۀ در دقت

جراحی اعمال در دقیق کنترل دارو، مصرف کاهش . بهبودی،نظر • در هم را زیر اشکاالت باید برتریها این مقابل در اما

:داشت

لیزری( جراحی دستگاه پیچیدگی و زیاد هزینه الفلیزری( چاقوی کمتر سرعت ب

پزشکی چشملیزرهای • از اغلب مورد این ، Ar+در +Kr لیزرهای یا

. لیزر سبز نور شود می استفاده ای قادر Ar+رزینه ( یا و شبکیه شدن جدا چشمی ته های بیماری در است . ) آنکه از پس نور آید کار به چشمی داخل ریزی خون ( این در آنکه بدون کرد عبور زجاجیه و چشم عدسی از ) متمرکز شبکیه خونی سلول روی شود جذب نواحی . خونریزی نواحی باالی جذب ضریب دلیل به شود می

لیزر سبز موج طول در لیزر Ar+شده نور حرارتی اثر ،های رگ سوزاندن یا و شبکیه مجدد اتصال باعث

. های تپ با عمل این شد خواهد شده s0.01خونریزیبه دردی تپ زمان کوتاهی علت به و شود می انجام

. ندارد همراه

لیزر • از نیز سیاه آب بیماری . Nd:YAGبرای دراین شود می استفادهجراحی عمل برای و یابد می افزایش چشم داخل فشارمایع بیماری

قطر به سوراخی لیزر با که است . 50کافی کرد ایجاد درعنبیه میکرون

استفاده • بینی نزدیک درمان برای و قرنیه برش در اگزایمر لیزرهای از . شخص بینایی ی قوه ظریف و دقیق بسیار برش این با است شده

. شد خواهد تصحیح

پزشکی دندان He-Neلیزر •در • لیزر جدید کاربردهای از یکی

پوسیدگی تشخیص دندانپزشکیاست دندان پنهان .های

دندان • های درمان از دربسیاریتعداد كاهش با لیزر پزشكی،

حفره در كنترل ی باكتریها و دهانانعقاد، بر دخالت با خونریزی . این گردد می درد كاهش سبب

ضرورت موجبامر كه شود میحسی بی تزریق از استفاده

. مرحله لیزر همچنین یابد كاهشالتهاب از و کرده تسریع را ترمیم

. كاهد می عمل از بعد

درماتولوژی آکنه، • درمان، به مقاوم های زخم ها، سوختگی درمان

اقدامات خالکوبی، و گرفتگی ماه برداشتن اگزما،توسط پوست شدن پیر از جلوگیری مثل پیشگیرانه

. است پذیر امکان لیزر

• : اورتوپدی و اسکلتی عضالنی، در بیماریهایدر موجود اختالالت رفع تاندونی، های کشیدگی درمان

. دردها کمر و عضالنی اتصاالت•: عصبی حوزه . در میگرن و سردردها درمان•: عروقی وریدی، بیماریهای های واریس درمان

. تولد بدو از حاصل عروقی ضایعاتبینی • و حلق و شاخه ا :گوش این در لیزر از ستفاده

. مانند اعضایی با زیرا دارد خاصی جذابیت جراحی ازعدم ی،نا علت به که دارد سروکار میانی گوش و حلق

. است مشکل معمولی جراحی ها آن به دسترسیاثنی • یا معده های زخم سوزاندن کلیه، سنگ شکستن

لیزر نور هدایت با به Nd: YAGعشر نوری تار توسط ) ( . آندوسکوپی بدن داخلی نواحی

نظامی های کاربرد

لیزری • های یاب فاصلهلیزری • گذارهای عالمتانرژی • هدایت های سالح

لیزری های یاب فاصلهدر • که است اصولی برهمان مبتنی لیزری یاب فاصله

. تپ یک شود می استفاده آنها از معمولی رادارهای ( زمان با معموال لیزری ( 20تا 10کوتاه به نانوثانیه

پراکنده تپ و شود می گیری نشانه هدف سمتکه نوری مناسب کننده دریافت یک بوسیله برگشتی . فاصله شود می ثبت است نوری آشکارساز شاملبه لیزری تپ این پرواز زمان گیری اندازه با نظر مورد

. اید می دست

تا • بردهایی با لیزری های یاب فاصله از نوع چندین: km15حدود اند استفاده مورد

سرباز( ی استفاده برای دستی های یاب فاصله الفپیاده

ها( تانک در استفاده برای یاب فاصله های سیستم بضدهوایی( دفاع برای مناسب یاب فاصله های سیستم ج

توسط • آن انعکاس و ماه به لیزر پرتوی فرستادن بامی‌توان آینه ، آپولو سفینه توسط ماه روی نصب‌شده

ی فاصل ماه دقیق ه تا را زمینگرفت .اندازه

شد • استفاده آنها از یابی فاصله در که لیزرهای اولینسوئیچ با یاقوتی . Qلیزرهای یاب فاصله امروزه های بودند

سوئیچ با نئودمیم لیزرهای اساس بر اغلب طراحی Qلیزری . لیزرهای گرچه اند ) TEAنوع 2COشده مثل موارد بعضی در

) نئودمیم لیزرهای برای جالبی جایگزین ها تانک یاب فاصلهاست.

لیزری • یاب فاصله اصلی : مزایای

وزن( رادارهای ،الف از کمتر مراتب به آن پیچیدگی و قیمت . است معمولی

هدف( که هنگامی برای حتی فاصله گیری اندازه توانایی بدریا یا و زمین ازسطح کمی بسیار ارتفاع در پرواز درحال

باشد. در • لیزر باریکه که است این در رادار نوع این عمده اشکال

شود می تضعیف جو در شدت به رویت نامناسب . شرایط

لیزری گذارهای عالمترا • هدف است گرفته قرار مکان یک در که لیزری

سازد می هنگامی .روشن نور شدید روشنایی خاطر بهباریک نوار با نوری صافی یک بوسیله هدف کهنظر به روشن نقطه یک صورت به شود مشاهده

. بمب است ممکن که سالح رسید یا ، موشک ،خواهدحسگر یک بوسیله باشد دیگری شونده منفجر اسلحه

. این است شده مجهز یک حسگرمناسب تواند میآشکارساز یک به را هدف تصویر که باشد عدسیرا سالح حرکت فرمان سیستم که ای دایره ربع نوریآن تواند می بنابراین و دهد می انتقال کند می کنترل . هدف ترتیب این به کند هدایت هدف سمت به را

است پذیر امکان زیاد بسیار دقت با .گیری

حدود • گیری هدف فاصله 1دقت یک 10مترازنوع است.کیلومتری از لیزر می Nd:YAGمعموال

لیزرهای. باشد که حالی پیچیدگی 2COدر خاطر به ( دماهای در استفاده مستلزم که نوری آشکارسازهای

) است . سرمازایی ممکن گذاری عالمت اند نامناسبهواپیما از . هلیکوپتر، است شود انجام زمین از ویا

انرژی هدایت های سالحدر • هم و آمریکا در هم ای مالحظه قابل کوشش اکنون

سالح عنوان به که لیزرهایی ساخت برای های روسیه . در است یافته اختصاص روند می کار به انرژی هدایتحدود در توان با نظر مورد لیزری قوی های سیستم مورد ) ( نوری سیستم یک ثانیه ده چند برای حداقل وات مگا

( هواپیما هدف به را لیزر ( ،باریکه هدایت موشک یا ماهوارهحسگر وسایل به جبرانی قابل غیر خسارت تا کند آن می

که کند وارد آن سطح به آسیبی چنان اینکه یا و کند واردشود صدمه دچار پروازی های تنش اثر در .نهایتا

آن • بودن سری علت به ها زمینه این در موجود اطالعات . برای لیزرها ترین مناسب اند پراکنده و ناقص اغلب ها

( اند شیمیایی لیزرهای احتماال ها کاربرد (. HFیا DFاینگونهدر مستقر های سیستم برای ویژه به شیمیایی لیزرهایرا الزم انرژی توان می ها آن توسط زیرا اند جالب فضاشیمیایی انرژی شکل به فشرده ذخیره انرژی صورت به

. کرد تامین مناسب های ترکیب

منابع

• Wikipedia.org• Corbis • bioelec-society.com • irbme.ir • …

اکبر • آن، کاربردهای و لیزرحریری

سوولتو، • اوراسیو لیزر، اصولحریری اکبر ی ترجمه

کاربردها، • و اصول لیزر،عباس دکتر ی ترجمه ویلسون،

بهجت پدروتی • اپتیک،

از تشکر :بادرودی • دکتر آقای جنابرمضانی • آقای جناب