báo cáo ứng dụng laze trong y học và nông nghiệp công suất thấp

Bài thuyết trình nhóm 4ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LASER CÔNG SUẤT THẤP TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ Y HỌC...  Phân loại và ứng dụng laser công suất thấp1.LASER chất rắn.. Trong y học sử dụng trong Vật

Bài thuyết trình nhóm 4

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LASER CÔNG SUẤT THẤP TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ Y

HỌC

NGUYỄN QUỐC NGỮ 1412594

BÙI TẤN LỘC 1412116

VŨ NGỌC HƯỞNG 1411661

TRẦN ĐỨC THẰNG 1413677

KHÚC QUANG TRUNG 1414282

NGUYỄN VĂN TÚ 1414501

MAI TRẦN CÔNG THOẠI 1413814

NGUYỄN VĂN THÁI 1413529

NGUYỄN LÊ NHỰT MINH 1412289

NGUYỄN VĂN THỌ 1413818

NGUYỄN VĂN VIÊN 1414642

NGUYỄN ĐĂNG KHOA 1411825

Giới Thiệu

Ngày nay việc sử dụng Laser được đề cập rộng rãi trong khắp các ngành, từ những việc đơn giản cần có độ chính xác cao và nhanh như khoan cắt bằng Laser đến những việc phức tạp như dùng Laser trong phản ứng ,…

Những ứng dụng của Laser tạo ra hoặc góp phần tạo ra những

thành tựu cực kỳ to lớn của nền khoa học hiện đại ngày nay

NGƯỜI SÁNG TẠO RA LASER:

Nhà vật lý học Charles Townes phát biểu trong một

diễn đàn tại Doha, Qatar, năm 2008

"Ông là một trong những nhà vật lý thực nghiệm quan trọng nhất

trong thế kỷ qua"

Charles Townes sinh ngày 28/7/1915 tại bang Nam Carolina

Mùa xuân năm 1951, khi đang ngồi trong công viên, nhà nghiên cứu nảy ra ý tưởng làm thế nào để tạo ra một chùm bước sóng ngắn Điều đó đã thôi thúc ông cùng các đồng nghiệp tạo ra một thiết bị gọi

là maser, khuếch đại vi sóng (sóng vi ba) bằng phát xạ kích thích,

vào năm 1954

4 năm sau đó, ông cùng người anh rể là Arthur Schawlow nhen

nhóm ý tưởng tạo ra biến thể của phát minh đó, nhằm khuếch đại một chùm ánh sáng quang học, thay vì năng lượng sóng vi ba

Phòng thí nghiệm Bell đã cấp bằng sáng chế cho ý tưởng mới, hay

chính là laser.

Năm 1964, Townes nhận giải Nobel trong lĩnh vực Vật lý với nghiên cứu của ông cùng hai nhà khoa học người Nga là Aleksandr

Prokhorov và Nicolai Basov, những người đã đưa ra ý tưởng độc lập về maser

Tính Chất :

- 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 tán xạ

- Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất 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 năng lượng tia LASER cực lớn trong thời gian cực ngắn

 Phân loại và ứng dụng laser công suất thấp

1.LASER chất rắn.

Có khoảng 200 chất rắn có khả năng dùng làm môi trường hoạt chất

LASER Trong y học thường dùng một số loại LASER sau:

- 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 Trong y học dùng àm dao mổ, châm cứu.

- 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 ứng

dụng trong y học ở lĩnh vực nhãn khoa.

- Bán dẫn: loại thông dụng nhất là diot Gallium Arsen có bước sóng

890nm thuộc phổ hồng ngoại gần Trong y học được sử dụng để châm cứu.

 Laser chất rắn

2 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 Trong y học sử dụng trong Vật lý trị liệu dựa trên hiệu ứng sinh học.

- Argon: hoạt chất là khí argon, bước sóng 488

và 514,5nm Trong y học sử dụng để châm cứu và trong nhãn khoa.

- 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.

3 LASER chất lỏng.

Môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng

nhất là LASER màu Trong y học LASER màu được ứng dụng trong điều trị một số tổn thương hoặc khối u, tạo sóng xung kích trong phá sỏi.

Ứng dụng của laser công

suất thấp trong y học

Chiếc Laser đầu tiên chào đời vào mùa hè năm

1960 Đó là Laser hồng ngọc do nhà vật lý người Mỹ Maiman Tit chế tạo.

 I Sự hình thành nghành y học laser

 Năm 1961 nhà vật lý Mỹ Javan đã chế tạo thành công chiếc Laser khí đầu tiên Đó là Laser khí nguyên tử He, Ne làm việc ở bước sóng

632,8 nm.

 Năm 1962 một nhóm nhà vật lý Liên Xô do Basov N.G và Mỹ do Hall lãnh đạo đã chế tạo

thành công chiếc Laser bán dẫn đầu tiên trên

thế giới Đó là chiếc Laser bán dẫn GaAs.

 Sau đấy hàng loạt các loại Laser khác tiếp nối ra đời.

 Trong y học Laser được nghiên cứu theo hai hướng sau đây:

+Sử dụng Laser như một công cụ để nghiên cứu đối tượng sinh học phục vụ cho việc chẩn đoán và xét nghiệm.

+Sử dụng Laser như một công cụ dùng để điều trị.

Phương hướng này phát triển nhanh, đa dạng

và được chia thành hai nhóm:

 Nhóm thứ nhất: Sử dụng Laser công suất cao

điều trị

 Được dựa trên các hiệu ứng chính sau đây:

+ Bốc bay hơi tổ chức;

+ Quang đông;

+ Quang bóc lớp;

+ Quang phân cách;

+ Quang hoạt hóa.

Hướng điều trị này có tên gọi là Laser ngoại khoa.

 Chuyên khoa mắt có những ứng dụng sớm nhất của

laser trong y học như :

+Kỹ thuật quang đông võng mạc

+Hàn bong võng mạc,

+Kỹ thuật bốc bay lớp trong điều trị tật khúc xạ của mắt (cận, viễn)

- Nhóm thứ hai: Sử dụng Laser công suất thấp trong

điều trị

Trong đó hiệu ứng kích thích sinh học đóng vai trò quyết định Hướng điều trị này gọi là Laser y học.

 II Nội dung của hiệu ứng kích thích sinh học và những đáp ứng sinh học do nó mang lại

Hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra khi chùm tia Laser tác động lên hệ sinh học với mật độ công suất khoảng 10-4 – 100 W/cm2 với thời gian chiếu từ 10 giây đến vài chục phút

 Hiệu ứng kích thích sinh học thông qua hàng loạt phản ứng

quang hóa và quang sinh

 Phản ứng quang hóa được hiểu như sau: phân tử ở trạng thái trung hòa (ở mức năng lượng cơ bản) thì hoạt tính sinh học của nó yếu (thí dụ như oxy phân tử trong tổ chức sinh học) Dưới tác động của photon trong chùm tia Laser phân tử ấy được chuyển lên trạng thái kích thích ở đấy hoạt tính sinh học của nó mạnh mẽ hơn

hv + O2 O⇒ O 2 *

 Đây chính là ngòi nổ cho hàng loạt các phản ứng khác xảy ra