پیشرفت های اشعه مفید

۵۰ سال از پیدایش پرتو لیزر گذشت

حدود دو هفته از پنجاهمین سالگرد ایجاد فناوری لیزر می گذرد و همین موضوع بهانه ای شد تا به پیشرفت های جدید در زمین لیزر(Laser) بپردازیم . واژه Laser مخفف شده عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation است و بر خلاف تصورات عموم مردم ، این فناوری به نام مخترعش نام گذاری نشده است . ترجمه عبارت گفته شده به فارسی توضیح مختصری در رابطه با این فناوری میدهد : «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» . لیزر از نظر ماهیت تفاوتی با نور های عادی ندارد . در واقع لیزر ، باریکه ای از نور را به صورت مستقیم با استفاده از پرتوهای باریک و کنار هم که دارای طول موج مشخصی هستند انتشار میدهد .

در سال ۱۹۱۶ میلادی ، «آلبرت انیشتین» کلیاتی از نظریه لیزر را مطرح کرد ولی به دلیل نبود امکانات کافی ، این پروژه سال های زیادی بی نتیجه ماند تا بالاخره در سال ۱۹۵۳ ، «چارلز تاونز» اولین دستگاه را به نام میزر (تقویت کننده امواج میکروویو) ارائه کرد . با ارائه این طرح از سوی تاونز ، بحث جایگزینی نور مرئی به جای فروسرخ در آزمایشگاه های جهان تبدیل به رقابتی جدی شد . در سال ۱۹۵۸ عبارت لیزر در مقاله ای از «گوردون هولد» مطرح شد و به دنبال آن «تئودور میمن» در سال ۱۹۶۰ اولین لیزر را با استفاده از فناوری لیزر پالسی ساخت . یک سال پس از آن «علی جوان» دانشمند و فیزیکدان ایرانی موفق به ساخت اولین لیزر گازی با استفاده از هلیوم و نئون شد تا نام ایران در پیشرفت این فناوری نیز ثبت شود .

لیزر از سه رکن اساسی تشکیل شده است . بخش اول آن که چشمه انرژی خارجی یا دمنده نام دارد موظف است طی انجام واکنشات درون اتمی ، وارونی جمعیت را در محیط درون لیزر به وجود آورد . برای اینکه لیزر کار کند لازم است تعداد اتم های N۲ در تراز انرژی E۲ از تعداد اتم‌های N۱ در تراز انرژی E۱ بیشتر باشد که به این وضعیت وارونی جمعیت گفته میشود . وقتی وارونی جمعیت و گسیل القائی در محیط لیزری با هم کار کنند باعث تقویت نور می شوند . دمنده ها از انواعی متخلفی مانند اپتیکی ، الکتریکی ، شیمیایی یا گرمایی هستند . نکته مهم اینجاست که دمنده باید انرژی لازم را برای همراه شدن با محیط لیزری به منظور برانگیختن اتم ها و نتیجاتا ایجاد وارونی جمعیت داشته باشد .

بخش دوم لیزر محیط لیزری آن است که کار آن تقویت کردن نور ایجاد شده به وسیله دمنده است . از مهم ترین ویژگی های تقویت کننده توانایی آن برای ایجاد وارونی جمعیت بین دو تراز انرژی اتم های لیزری است که این کار با برانگیختن اتم های بیشتری به تراز انرژی بالاتر نسبت به اتم های موجود در تراز پایین انجام میشود . واقعیت این است که نور لیزر فقط توسط مواد خاصی تولید میشود . نمونه هایی از این مواد عبارتند از : بلور های یاقوت ، ایتریوم ، آلومینیوم گارنت و یا گاز هایی مثل He – Ne و CO۲ .

سپس نور تولید شده توسط یک مشدد نوری که تابش را در محیط تابش لیزر به جلو و عقب می فرستد متراکم میشود و نور لیزر ازطریق یک آینه نیمه شفاف ، از یک انتهای کاواک به بیرون تابش میکند . این تابش ممکن است پالسی (مقطعی) بوده و در محدود زمانی کوتاه انجام شود و یا اینکه پیوسته باشد .

امروزه از لیزر در فناوری های بسیاری استفاده میشود که در ذیل به چند مورد آن اشاره شده است :

۱) مسافت یاب لیزری : هم اکنون برای تعیین مسافت های بسیار طولانی از یک پالس لیزر استفاده میشود . به این صورت که با محسابه زمان رفت و برگشت نور و انجام یک سری عملیات ریاضیاتی روی آن ، فاصله بین محل تابش نور تا محل مورد نظر سنجیده میشود .

۲) مصارف پزشکی : دیگر استفاده لیزر در عمل های جراحی مرسوم شده است . از جراحی های زیبایی چون تضعیف و تقویت رنگدانه های پوست ، از بین بردن خال های بدن ، ترمیم جای زخم های به جا مانده روی بدن و جوان شدن پوست گرفته تا درمان کشیدگی‌های تاندونی ، رفع اختلالات عضلانی و درد های بدن در حوزه ارتوپدی . ضمنا درمان برخی سردرد ها و دیگر درد های عصبی به وسیله لیزر امکان پذیر است و حتی برخی ضایعات عروقی حاصله از بدو تولد نیز به وسیله لیزر درمان میشود . همه این ها به دلیل تاثیر لیزر بر روی بدن از طرق زیر است :

۱) تحریک سلول ها پوست ، مفاصل و ...

۲) افزایش فعالیت بافت ها

۳) ترمیم و تشدید فعالیت DNA

در موارد بسیاری از لیزر استفاده میشود که اگر بخواهیم به آن ها اشاره کوچکی کنیم باید از سلاح های لیزری ، فعالیت های مربوط به هوا و فضا ، فعالیت های مربوط به نانو تکنولوژی ، دستگاه های برش و حکاکی لیزری ، استفاده در زمینه های مخابراتی ، تولید و استفاده از دیسک های فشرده چون CD و DVD ، بازی های کودکانه و فکری نام ببریم .

به نقل از ایرنا ، دکتر جمشید صباغ زاده ، رییس مرکز ملی علوم و فنون لیزر ، از حضور ایران در بین ۱۰ کشور برتر جهان در حوزه لیزر خبر داده است .

امیر جلالی