تاریخچه لیزر

نام لیزر LASER مخفف Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation تقویت نور با تشعشع نشر بر انگیخته می باشد

نام لیزر ( LASER ) مخفف Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (تقویت نور با تشعشع نشر بر انگیخته ) می باشد. اینشتین در سال ۱۹۱۷ مبنای تئوری نشر بر انگیخته الکترومغناطیس را عنوان نموده بود. تئوری وی توسط لاند برگ در سال ۱۹۲۸ تاًئید شد ولی امکان عملی ساخت یک لیزردر آن زمان وجود نداشت.اگر چه درطی چند دهه تئوری شناخته شده بود، تاریخچه استفاده از لیزر نسبتاً کوتاه است.اصول توسعه عملی لیزرازفهم بهتر سطوح انرژی اتمها و مولکولهادر دهه۱۹۳۰ ودهه ۱۹۴۰ ونیز با پیشرفت های بوجود آمده در مواد اپتیکی بخصوص فیبر نوری منشاً می گیرد. اولین تئوری عملی تقویت نشر بر انگیخته توسط یک فیزیکدان روسی بنام فابریکانت ودو دستیارش درسال ۱۹۵۱ اختراع شد ولی تا سال ۱۹۵۹ منتشر نشد وبرتحقیقات در غرب نیز تاًثیری نگذاشت.

اولین دستگاهی که از اصول نشر بر انگیخته استفاده کرد MASER (مخفف Microwave Amplification ) بود. این دستگاه در سال ۱۹۵۵ توسط تاونز (Townes) ساخته شد. وبر (Weber) فرضیه تقویت میزر را در سال ۱۹۵۲ بنا نهاد وجزئیات آن را در مقاله اش تحت عنوان " تقویت تشعشع ریزموجها با مواد دارای تعادل حرارتی Amplification of microwave radiation with substances in thermal equilibrium " (Weber ۱۹۵۳) ارائه نمود. بلومبرگن (Bloembergen) فرضیه میزر جامد (Solid-based maser) را درسال ۱۹۵۶ ارائه نمود. شلو وتاونز (Shalow & Towens) اصول میزر رابه تولید تشعشع نوری تعمیم دادند و نمونه آن را در سپتامبر ۱۹۵۷ آماده کردند. در مقاله ( دسامبر ۱۹۵۸) آنان چنین عنوان نمودند که نور تقویت شده باید تک رنگ و همدوس(Coherent) باشد. آنها در تابستان سال ۱۹۵۸ میزر خود را به ثبت رساندند. گولد ( Gould) که همزمان ومستقلاً مشکلات عملکردی لیزر را حل نموده بود شروع به مبارزه باقانون انحصاری تاون و شلو نمود. قبل از این که هرکدام از این متخصصان لیزر عملیاتی خود را داشته باشند، مایمان (Maiman) یک پروب لیزر رابی (ruby- probe) را در آزمایشگاه تحقیقات هواپیمایی Hughes در مالیبو (Malibu) کالیفرنیا (Maiman ۱۹۶۰ ) ساخت.این دستگاه تشکیل شده بود از یک پروب رابی ( یک سانتی متر ضخامت و ۱۰ سانتی متر طول ) که نوری به مدت کوتاه ولی خیلی قوی با طول موج ۳/۶۹۴ نانومترتولید می کرد. این قضیه در هفتم جولای همان سال منتشر شد. این شروع غیر مترقبه و پیشرفتی سریع بود. یک سال بعد چندین نوع مختلف لیزر برای استفاده آماده شده بود. در میان آنها لیزرهای هلیوم- نئون با طول موجهای نزدیک به مادون قرمز ( ۱۱۱۸ و۱۱۵۳ و۱۱۶۰ و۱۱۹۹ یا۱۲۰۷ نانو متر) وجود داشتند.

اولین لیزر هلیوم نئون در طول موج قابل دیدن ( ۶۳۳nm) در سال ۱۹۶۲ آماده شد. امروزه هرکس می تواند چندین هزار لیزر مختلف را بیابد و هر روز نوع جدید تری از آن یافت می شود. در شوروی سابق ، چندین دانشمند همزمان بر روی توسعه لیزر کار کردند. باسوف وپروخروف (Basov & Prokhorov) بیشترین پیشرفت فنی را در این زمینه داشتند که مشترکاً به همراه تاون جایزه نوبل سال۱۹۶۴ را از آن خود نمودند.از پیشگامان، باسوف و پروخوف تنها کسانی بودند که تا به امروز فعالانه بر روی لیزر تحقیق کردند. گولد (۱۹۶۱) اندیکاسیونهای مهم طبی را بر مبنای چگالی انرژی (energy density) بالای نور لیزر ارائه نمود. انرژی لیزر اولین بار بصورت بالینی در چشم پزشکی بکار رفت و اینجا بود که اولین عوارض نور لیزر پدیدار شد. ضایعات شبکیه که توسط نورلیزر متمرکز شده ایجاد شده بود و باعث فقدان دید واضح و تیز می گردید در مطالعات حیوانی اثبات شد. یک مقاله در باب خطرات لیزر بنام ( چقدر لیزرها خطرناکند؟) بلا فاصله پس از آن انتشار یافت ( Dulberger ۱۹۶۲) این اولین سنگ بنای قواعد ایمنی لیزر در اواسط دهه ۱۹۶۰ بود.لیزرهای پرقدرت ( High Power Laser ) پس از اولین آزمایش موفق در ترمیم کنده شدگی شبکیه با لیزر در جراحی نیز کاربرد پیدا کردند وبه عنوان ابزاری برای کوآگولاسیون ، تبخیر کردن ویا به عنوان تیغ بسیار دقیق جراحی بکاررفتند.نتایج همیشه مثبت نبود و دستگاه های لیزر بزرگ، سنگین و گران بودندومستعداشکال فنی(الکترونیکی) بودند.اولین گزارشات مبنی برآثار لیزردرمانی کم توان در اواسط دهه ۶۰ انتشار یافت. لاور و همکارانشان (Laor et al ) درسال ۱۹۶۵ چنین گزارش نمودند که« نور لیزر باعث تحریک سرعت ترمیم سوختگیها و زخمهای ناشی از جراحات مکانیکی می شود ». مستر (Mester) استاد جراحی بیمارستان سملوایز بوداپست مجارستان پیشگام لیزردرمانی کم توان شد.

او قبل از اینکه متخصصان غربی درعلوم پزشکی ایده ای برای لیزردرمانی کم توان داشته باشند چندین مطالعه بر روی آثارتحریک زیستی (Biostimulatory) لیزردرمانی کم توان بر محیط های کشت سلولی ، در حیوانات آزمایشگاهی و در آزمایشات بالینی منتشر نمود. وی آزمایشات خود را بر روی حیوانات در سال ۱۹۶۳ برای روشن نمودن اثرات احتمالی لیزردرمانی کم توان در سرطان زایی آغاز نمود. مستر اثرات لیزردرمانی کم توان را بر روی فرایند های مختلف زیست شناختی و بخصوص کاربرد آن در درمان زخمهای مزمن از قبیل زخمهای پا و زخمهای بستر ، سوختگیها و زخمهای ناشی از تشعشعات که به درمانهای معمول مقاوم هستند بررسی نمود.از آنجایی که مستر نتایج کار خود را در اوایل به زبان مجارستانی ودر مجلات مجارستان منتشرمی نمود بسیاری از این مطالعات برای چندین سال در غرب به صورت ناشناخته باقی مانده بود. در شوروی سابق پیشرفت لیزردر پزشکی مسیر دیگری را می پیمود. در دهه ۱۹۲۰ پدیده تشعشع میتوژنی (Mitogenic Radiation ) توسط یک زیست شناس روسی بنام الکساندر گورویچ (Alexander Gurwich) کشف شد. تقسیم سلولی در یک لوله آزمایش سبب پدیده ای مشابه در دیگر لوله های آزمایش می گردید بدون آنکه تماس شیمیایی بین لوله ها برقرار شود . با استفاده از فیلترهای نوری مختلف بین لوله های آزمایش ، گورویچ نشان داد که اشعه فوق بنفش (UV) در طی تقسیم سلولی ساطع می شود.این تشعشع بی نهایت ضعیف از نظر کمی تا اواخر دهه ۱۹۶۰ اندازه گیری نشد. دانشمندان غربی علاقه زیادی به تشعشع میتوژنی از خود نشان ندادند وبه مطالعه تشعشع فوتونی در طی فاگوسیتوزعلاقمند بودند. گلبولهای سفید پلی مورفونوکلئار (PMN) در طی فاگوسیتوز در طول موج های ۶۳۰-۵۷۰ نانومتر از خود فوتون ساظع می کردند.

کلیما (Klima) و همکارانش ( ۱۹۸۸) در اتریش نشان دادند که اکسیژن یک مولار در فاگوسیتوزدرطول موج ۶۳۴ نانومتر از خود تشعشع دارد که احتمالاً باعث تنظیم سیستم ایمنی می شود. تحقیقات اخیر که با رشد ونمو دادن جنین گوساله وموش در محیط آزمایشگاهی انجام شده است نشان دهنده پدیده ای شبیه به تشعشع میتوژنی گورویچ است. در محیط آزمایشگاهی در صورتی که در هر ظرف آزمایشگاهی فقط یک تخم مرغ بارور شده وجود داشته باشد ، مورولای با سرعت تقسیم سریع در ظرف کوآرتز باعث تقسیم سریع مورولا در مجاور خود می شود (sreenan) .این دانش روسی" تشعشع ضعیف الکترومغناطیسی که در طی تقسیم سلولی( و دیگر فرایندهای زیستی) ساطع می شود" می تواند به عنوان یک کانال اطلاعاتی بین سلولهای مجاور عمل نماید. به علاوه کاربرد انرژی خیلی ضعیف الکترومغناطیسی نیز به عنوان تأثیرگذاربرفیزیولوژی سلولی شناخته شده بود.گامالیا (Gamaleya) آثار زیستی لیزردرمانی کم توان رادر سال ۱۹۶۲ بررسی نمود . اولین گزارشات وی بر روی اثر نور لیزربرروی محیط های کشت سلولی وبر روی بافت حیوانی بود. پس از این مطالعات ، لیزرها ( یا کوانتوم اپتیکوم به زبان روسی در آن زمان) برای اولین بار برای تحریک زیستی (Biostimulation) بکار رفتند.

اینیوشین (Inyushin) وهمکارانش (۱۹۶۹) در آلماآتا اثرات تحریک زیستی ومکانیزم های لیزررا بطور وسیعی مورد مطالعه قرار دادند. وی به جای سوزن در طب سوزنی از لیزر استفاده نمود . در مؤسسه مرکزی جراحی و هوشبری تجربی مسکو (Central Institue for Experimental Surgury and Anaesthesiology in Moscow ) از لیزردرمانی کم توان بصورت عادی و روتین در دردها واختلال عملکردی پس از جراحی استفاده شد. در کیف (Kiev) زالسکی (Zalessky) توسط یک فیبر نوری نازک از میان یک کانولا لیزر کم توان را مستقیماً به تنه های عصبی (nerve trunks) در موضع هدف برای دیدن اثرلیزر بر دردهای سرطان تاباند. چندین گزارش در مورد اثرات زیستی لیزردرمانی کم توان در اواخر دهه ۱۹۶۰ منتشرشد(inyushin ۱۹۶۹ , Migacheva ۱۹۶۹ ,Rubin ۱۹۶۹, Sachkova ۱۹۶۹ , Tomberg ۱۹۶۹ ). این مطالعات علاقه زیادی را درغرب به خود جلب ننمودکه بیشتر بخاطر این بود که کارها به زبان روسی منتشر می شد و به مقدار زیادی نا شناخته می ماند. امروزه تحقیقات لیزر در حدااقل شش مؤسسه تخصصی در شوروی سابق انجام می شود. لیزرهای با توان بالا نیز شروع زود هنگامی در شوروی سابق داشت.

اولین کاربردهای پزشکی آن در چشم پزشکی بود. کمپبل (Campbell)از دانشگاه کلمبیا یک چشم پزشک وپیشگام در زمینه تکنولوژی لیزر است که در سال ۱۹۸۵ به درمانگاه فیودوروف (Fyodorow۰۳۹;s Clinic) در مسکو رفت. وی بطور غیر مترقبه ای با مؤسسات مفید ومؤثرو تکنولوژی لیزری برای کراتوتومی مواجه شد که در غرب مطلبی مورد قبول نمی باشد وبحث برانگیزاست. بیماران بر روی یک تسمه متحرک که به سمت میز عمل حرکت می کنند ، خوابانیده می شوند . در آنجا یک جراح چشم منتظر بیمار است و ۳ دقیفه وقت دارد که عمل کراتوتومی را انجام دهد. ۵ جراح باید ۴۰ بیمار را در مدت ۲ ساعت عمل جراحی نمایند. این ترکیبی از آخرین تکنولوژی لیزر و خط تولید هنری فورد می باشد.

توسط اکبررضایی

http://akbarrezaii.blogfa.com