Trình bày ứng dụng của LASER trong kỹ thuật và trong đời sống pdf

Bước sóngdo đó màu sắc của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức +Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song

Phần I Trình bày ứng dụng trong kỹ thuật và trong đời sống của:

Phần I Trình bày ứng dụng trong kỹ thuật và trong đời sống của:

Go

Laser He-Ne Laser (đọc là la-de)

là tên viết tắt của cụm từ Light

Amplification by Stimulated

Emission of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát

xạ kích thích".

LA

SE

R

+Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân

+Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng

lượng cao hơn những electron ở phía

trong Khi có sự tác động vật lý hay hóa

học từ bên ngoài, các hạt electron này

cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại

+Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng (photon) theo giả thuyết

của Albert Einstein Bước sóng(do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức

+Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở

dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn

là tia laser tạo bởi các thành phần từ trạng thái chất rắn.

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có:

 buồng cộng hưởng chứa hoạt chất

laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn

quang Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.

Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser,

đó là một chất đặc biệt có khả năng

khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ

cưỡng bức để tạo ra laser

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có:

 buồng cộng hưởng chứa hoạt chất

laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn

quang Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.

Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser,

đó là một chất đặc biệt có khả năng

khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ

cưỡng bức để tạo ra laser

 Có khoảng 200 chất rắn có khả năng dùng làm môi

trường hoạt chất laser Một số loại laser chất rắn thông dụng:

 YAG-Neodym: hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% Neodym, có bước sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngoại gần Có thể phát liên tục tới 100W hoặc phát xung với tần số 1000-10000Hz.

 Hồng ngọc (Rubi): hoạt chất là tinh thể Alluminium có gắn những ion chrom, có bước sóng 694,3nm thuộc

vùng đỏ của ánh sáng trắng.

 Bán dẫn: loại thông dụng nhất là diot Gallium Arsen có bước sóng 890nm thuộc phổ hồng ngoại gần.

Laser chất rắn

LASER CHấT KHÍ

 He-Ne: hoạt chất là khí Heli và Neon, có bước sóng 632,8nm thuộc phổ ánh sáng đỏ trong vùng nhìn

thấy, công suất nhỏ từ một đến vài chục mW.

 Argon: hoạt chất là khí argon, bước sóng 488 và

514,5nm.

 CO2: bước sóng 10.600nm thuộc phổ hồng ngoại

xa, công suất phát xạ có thể tới megawatt (MW)

Trong y học ứng dụng làm dao mổ.

LASER chất lỏng

Môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng nhất là laser màu.

 Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là

chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn

km mà không bị phân tán.

 Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu

(hay một bước sóng) duy nhất Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai

môi trường có chiết suất khác nhau Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.

 Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser.

 Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms), nano giây, pico giây, cho phép tập trung n

Tia laze có đặc tính gì? 

 Máy laze có cường độ phát quang rất cao, tức là

độ sáng của tia laze lớn Máy laze có thể đạt tới công suất vài nghìn tỉ W (oát) trong thời gian tác dụng có vài phần nghìn tỉ giây, nhiệt độ có thể đạt tới vài chục triệu độ C, thậm chí tới vài trăm triệu

này của tia laze cũng có quan hệ với nhau, nó

khái quát bằng cách gọi là “độ sáng đơn sắc cao”.

 Laser có thể được cấu tạo để hoạt động ở trạng thái bức xạ sóng liên tục (hay CW - continuous wave) hay bức xạ

xung (pulsed operation) Điều này dẫn đến những khác biệt

cơ bản khi xây dựng hệ laser cho những ứng dụng khác

nhau

Trong chế độ phát liên tục, công suất của một laser tương đối không đổi so với thời gian Sự đảo nghịch mật độ (electron) cần thiết cho hoạt động laser được duy trì liên tục bởi nguồn bơm năng lượng đều đặn

Ứng dụng của laser

1- Phát hiện ung thư vú bằng tia laser

Viện Lawrence Liverinore Laboratory (Mỹ)

đã chế tạo thành công một mũi kim laser để

"truy lùng" các tế bào ung thư vú Chỉ cần đâm nhẹ vào vú, kim laser sẽ lập tức phân tích các tế bào và chuyển tín hiệu đến hệ thống

máy điện toán nối liền với nó

Phương pháp này cho kết quả chính xác không thua kém kỹ thuật sinh thiết vẫn được

áp dụng từ trước đến nay Đặc biệt, nó tiện lợi hơn cho bệnh nhân vì không phải cắt vài tế bào vú để mổ xẻ trong phòng thí nghiệm như

kỹ thuật sinh thiết

Các nhà khoa học Đại học Osaka, Nhật, mới

đây đã thực hiện được một tác phẩm điêu

khắc độc đáo và là một kỳ công: dùng tia

laser tạc tượng một con bò bằng nhựa trong,

có kích thước chỉ to bằng một hồng cầu trong máu.

Thành công này mở đường cho việc chế tạo các thiết bị nhỏ xíu phục vụ các cuộc vi phẫu trong cơ thể người.

 Trong chế độ phát xung, công suất laser luôn thay đổi so với thời gian, với đặc trưng là các giai đoạn “đóng” và “ngắt” cho phép tập

trung năng lượng cao nhất có thể trong một thời gian ngắn nhất có thể

 Laser với cường độ thấp, chỉ là vài miliwatt, cũng có thể nguy hiểm với mắt người Tại

bước sóng mà giác mạc mắt và thủy tinh thể

có thể tập trung tốt, nhờ tính đồng nhất và sự định hướng cao của laser, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung vào một điểm cực nhỏ trên võng mắt

Chế độ phát xung

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Virginia (Mỹ) đang thử nghiệm một mẫu thiết bị dành cho

những người lớn tuổi không có khả năng đi lại

 Thiết bị này có hình dáng tương tự như xe đẩy tay của trẻ con, có cần lái và phanh xe bằng điện được điều khiển bằng tia laze.

Thông qua động cơ gắn kèm, các tia laze giúp

nhận biết quang cảnh xung quanh người điều

khiển, dự đoán hướng di chuyển của họ để kịp

thời bẻ lái bánh xe trước đồng thời kẹp chặt bánh

xe sau Nếu phát hiện có vật cản, xe sẽ tự động bẻ lái tránh sang một bên Người điều khiển xe sẽ

không sợ ngã vì đã có phanh xe tự động

5- Thiết bị điều khiển bằng laser giúp

người tàn tật đi lại

Một trong những ứng dụng kỳ diệu của chùm ánh sáng này

là có độ tập trung rất cao làm trẻ hoá bộ mặt thông qua việc xóa nhoà các vết nhăn trên má và các vết chân chim ở hai bên khoé mắt, làm nhạt đi các vết tàn nhang

Hai loại tia laser thường được sử dụng vì mục đích này là chùm tia CO2 và chùm tia UltraPuls

Ngoài ra, các tia này còn kích thích sự liên kết của các của sợi collagen, làm tăng độ đàn hồi của da.

Sau nhiều liệu trình chữa trị bằng tia laser, các nếp nhăn

trên da sẽ bị mờ dần, độ chun dãn được khôi phục, khiến

cho khuôn mặt trở nên trẻ trung hẳn Trong nhiều trường hợp, việc kết hợp chiếu tia laser và sử dụng các loại sữa

dưỡng da, một số vitamin và chế độ ăn nhiều rau quả tươi, uống đủ nước đã tỏ ra rất thành công.

6-Laser làm trẻ hoá khuôn

mặt

4-Mỹ công bố chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới

So dụng công nghệ laser phức tạp và một đơn nguyên tử thuỷ ngân, các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra chiếc máy đo thời gian

chính xác gần như tuyệt đối, với sai số 1 giây trong cả cuộc đời của vũ trụ - khoảng 15 tỷ năm

chính xác gấp 100-1.000 lần so với các đồng hồ vi sóng - xezi hiện nay

5- Chống sâu răng bằng tia laser

Đây là một phương pháp đem lại hiệu quả đến 98%, vừa được nhà nghiên cứu Stephen Hsu (Đại học Quốc gia Singapore) tìm

ra Trong đó, tia laser được sử dụng để tạo một lớp bảo vệ, giúp răng chống lại các axit do những vi sinh vật gây bệnh sâu răng sản sinh ra

Hsu đã dùng tia laser ở nhiệt độ thấp để nấu chảy hợp chất hữu

cơ, tạo ra một "tấm áo giáp" che các khe hở đó

+ Phương pháp laser trong khắc dấu là sử dụng

năng lượng tia laser để làm bốc bay phần vật liệu cần thiết, tạo ra các số, chữ Do chùm laser phá

hủy tập trung vào một điểm nhỏ (khoảng 100

micromet), nên tại điểm hội tụ đó, năng lượng rất cao và phá hủy bất cứ vật liệu nào.

Ðiều trị tuyến mồ hôi nách

+ Tiêm Botox, Dysport: có tác dụng làm giảm tiết mồ hôi đáng kể, đồng nghĩa với giảm các mùi hôi Kỹ thuật tiến hành đơn giản, nhanh, hiệu quả cao + Điều trị Laser: chiếu tia Laser chọn lọc vào các

tuyến mồ hôi ở nách, tia Laser sẽ làm tổn thương không hồi phục các nang tuyến.

6 Khắc dấu bằng công nghệ laser

Trẻ hoá da bằng IPL

Điều trị bằng IPL không chỉ cải thiện nếp nhăn

mà còn cải thiện tất cả các hiện tượng lão hoá

da ánh sáng như: nếp nhăn, pigmentation

không theo quy tắc và mao mạch huyết quản

mở rộng Dùng IPL tiến hành chữa trị là một

phương pháp không tẩy hoàn toàn mới, do mật

độ năng lượng sử dụng trong điều trị rất thấp nên về cơ bản không có tác dụng phụ.

Triệt lông vĩnh viễn

IPL (Intense Pulsed Light) là kỹ thuật hiện đại dùng để tấy lông Tia IPL sẽ tiếp xúc vào gốc nang lông, năng

lượng ánh sáng sẽ chuyển thành nhiệt năng phá huỷ

chân lông đang phát triển mà không hề ảnh hưởng đến da.

+ Lentigines: dát nhỏ, hình tròn hoặc bầu dục, màu đen hoặc nâu + Bớt cà phê sữa: dát màu nâu, phẳng, kích thước từ 2-20 cm + Tàn

nhang: dát màu nâu ở vùng da tiếp xúc với ánh nắng mặt trời + Bớt Ota: dát màu nâu

hoặc xanh xám, khu trú vùng mặt + Bớt

Becker: đám da màu nâu sáng có kích thước thay đỏi từ 2-40cm

Tổn thương sắc tố da: lentigines, tàn

nhang, bớt bẩm sinh