: لیزرهای گازی

کاربر Online

1329 کاربر online

تاریخچه ی: لیزرهای گازی

تفاوت با نگارش: 2

Lines: 1-38

Lines: 1-158

{DYNAMICMENU()}

__واژه‌نامه__

*((واژگان اپتیک))

*((واژگان فیزیک لیزر))

__مقالات مرتبط__

*((انواع لیزر))

*((لیزر))

*((لیزر الکترون آزاد))

*((لیزر دی اکسید کربن))

*((لیزر شیمیایی))

*((لیزر گاز دی اکسید کربن))

*((لیزر نیم رسانا))

*((لیزر هلیوم - نئون))

*((لیزر یاقوت))

*((لیزرهای حالت جامد))

*((لیزرهای دیودی))

__کتابهای مرتبط__

*((کتابهای اپتیک))

*((کتابهای فیزیک لیزر))

__[http://217.218.177.31/mavara/mavara-view_forum.php?forumId=26|انجمن فیزیک]__

*[http://217.218.177.31/mavara/mavara-view_forum.php?forumId=26|سوالات و نظرات خود را اینجا مطرح کنید.]

__سایتهای مرتبط__

*سایتهای داخلی

**[http://psi.ir/html/general/index_f.html|انجمن فیزیک ایران]

**[http://www.hupaa.com|شبکه فیزیک هوپا]

**[http://robot.ir/blog/mollasadra|ملاصدرا]

**[http://www.hessaby.com|سایت دکتر حسابی]

**[http://www.laserdarmani.com|پایگاه لیزر درمانی ایران]

**[http://www.parto-laser.com/indexp.htm|مرکز فوق تخصصی پوست و لیزر]

**[http://www.eyeny.com/LASIK/index.shtml|مرکز اصلاح بینایی با لیزر]

*سایتهای خارجی

**[http://inventors.about.com/od/lstartinventions/a/laser.htm|تاریخچه لیزر]

**[http://www.physics.mq.edu.au/~drice/quoptics.html|لینک سایتهایی در رابطه با اپتیک و اپتیک کوانتومی]

**[http://www.csir.co.za/plsql/ptl0002/PTL0002_PGE005_DIVISIONS?DIVISION_NO=7142479|مرکز ملی لیزر csir]

**[http://www.weldingdesign.com/323/WorkZones/Laserequipment/269-2|تجهیزات لازم برای انواع لیزر و خروجیهای مختلف]

**[http://optics.org|اپتیک]

**[http://www.mwklasers.com/henelasers.htm|لیزر هلیوم - نئون]

**[http://www.mwklasers.com/ArgonLasers.htm|لیزر آرگون]

**[http://www.mwklasers.com/index.htm|بهترین مرجع برای انواع لیزر]

**[http://www.iop.org/EJ/journal/JOpt/8|مجلات اپتیکی]

**[http://www.lasertainment.com|لیزر و هولوگرافی]

**[http://www.creol.ucf.edu|مدرسه اپتیک و فتونیک creol]

__گالری تصویر__

*[http://217.218.177.31/mavara/mavara-browse_gallery.php?galleryId=39|گالری علوم]

body=

|~|

{DYNAMICMENU}

!نگاه اجمالی

((لیزر هلیوم _ نئون)) اولین لیزری بود که در دسامبر 1960 با خروجی 1.15 میکرومتر بطور پیوسته عمل کرد. عمل برانگیختگی در این لیزر از طریق ((تخلیه الکتریکی)) ، در مخلوط از هلیوم و نئون انجام می‌شد. از آن زمان انواع زیادی از لیزرهای گازی در گستره وسیعی از طول موج از 100 نانومتر فرابنفش خلا تا فروسرخ دور یا حتی امواج میلیمتری ، تولید شده‌اند. بیش از 5000 خط لیزری شناسایی شده‌اند. در بیشتر موارد گاز بوسیله تخلیه الکتریکی یا ((��یزر دمش اپتیکی|دمش ا��تیکی)) ، به ی��ری ساز �� کارها و روشهای مت��ددی بر��نگیخته می‌شود.
!ت��اوت لیزر گازی با ((لی��ر ��الت جامد|جامدات))
استفاده از گازها به عنوان ماده فعال لیزری تفاوت جالبی با جامدات دارد. به دلیل آنکه جمعیت معکوسی که می‌توان در گازها بدست آورد، خیلی کمتر از جامدات است، یک میله Nd-YAG تقریبا {TEX()} {6x10^25} {TEX} اتم Nd در مترمکعب دارد، ولی در لیزر He_Ne فقط {TEX()} {10^21} {TEX} اتم Ne در هر مترمکعب وجود دارد. بنابراین انتظار داریم که لیزرهای گازی پرقدرت خیلی حجیم و بزرگ باشند. از سوی دیگر ، گازها بسیار یکنواخت‌تر و همگن‌تر از جامدات هستند و می‌توان برای خنک کردن و دوباره پر کردن آنها را در یک مدار بسته به حرکت در آورد.

حتماً تا کنون درباره DVD یا CD و یا ((لیزر در پزشکی|جراحی چشم با لیزر)) و غیره چیزهایی شنیده‌اید و حتما این بزرگترین اختراع علوم را تا کنون به عناوین مختلف استفاده کرده‌اید؛ بدون آنکه از خودتان سؤال کرده باشید که مخترع ((لیزر)) چه کسی بوده است. آیا می‌دانید که مخترع لیزر یک ایرانی بوده است؟ اولین نوع لیزر ؛ لیزر گازی بود (که در سیستم درمانی و صنایع بطور گسترده بکار برده می‌شود) که توسط آقای __علی جوان__ متخصص فیزیک اختراع شد.

{img src=img/daneshnameh_up/9/99/lasermov.gif}

((لیزر هلیوم _ نئون)) اولین لیزری بود که در دسامبر 1960 با خروجی 1.15 میکرومتر بطور پیوسته عمل کرد. عمل برانگیختگی در این لیزر از طریق ((تخلیه الکتریکی)) ، در مخلوط از هلیوم و نئون انجام می‌شد. از آن زمان انواع زیادی از لیزرهای گازی در گستره وسیعی از ((طول موج)) از 100 نانومتر فرابنفش خلا تا فروسرخ دور یا حتی امواج میلیمتری ، تولید شده‌اند. بیش از 5000 خط لیزری شناسایی شده‌اند. در بیشتر موارد گاز بوسیله تخلیه الکتریکی یا د��ش اپتیکی ، به یاری ساز و کارها و روشهای متعددی برانگیخته می‌شود. />!گزیده‌ای از سخنان پروفسور علی جوان در مورد اختراع لیزر
در دنیای علمی و علوم ، این مثل همیشه گفته می‌شود که وقتی که زمان برای یک اختراع یا یک کشف درست شده و شما آنرا انجام ندهید، کس دیگری انجام خواهد داد. این مثل تا حد زیادی حقیقت دارد، اما همیشه ای��طور نیست. بعضی وقتها آدمها یک فکر خوب را از دست می‌دهند. وق�� که نوبت برسد به لی��ر ، لیزر گازی ، می‌توانست در سال 1930 اختراع شده باشد، نه پس از سی سا�� در سال 1960 که من آنرا اختراع کردم. اگر شما به تاریخ علم نگاه کرده باشید، مخصوصا به فیزیکدانان اروپایی ، آنها به اختراع لیزر در سالهای 1937 و 1938 خیلی نزدیک شده بودند.

دانشمندان در حال مطالعه بر روی ((اتم|اتمه��)) بودند، که چگونه ((امواج نوری)) را بیرون ��دهند (تقویت نور در گازها بوسیله ((اصول کار لیزر|گسیل القائی)) پرتوافکنی) و آنها به اختراع لیزر خیلی نزدیک شده بودند. از نوشتجات آنها شما می‌توانید ببینید که آنها به راه درست رفته بودند، اما بعدا راه را اشتباه رفته و از مسیر اصلی منحرف شدند. اگر من در همان سالها بودم مطمعنا آنرا اختراع می‌کردم، مبالغه نمی‌کنم و می‌دانم که آنرا انجام می‌دادم.

::{picture=Gas_Lazer.jpg}::

~~green:نمایی از لیزر گازی دکتر ع��ی جوان.~~

~~green:مجله "Smithsonian" آوریل 1971.~~

من می‌دانم که این دانشمندان چرا آنرا از دست دادند؛ آنها عمیقا درگیر با داراییهای موضوع در تعادل گرمایی بودند. با این وجود در لیزرها ، اتمها باید در ی�� حالت تعا��ل غیر گرمایی باشند؛ که این قدری پیچیده می‌شود و از حوصله این بحث خارج است. البته تمام آنها اکنون تمام شده است، ولی ��ن دانشمندان پیشروان ��ین راه بوده‌اند. موقعی که من نظریه‌ام را در رابطه با لیزر گازی دادم، بعضی از قسمتهای آنرا ، نه تمام آن ، بر اساس گرفتاری من در کارهایی بود که مشغول انجام آن بودم. اما من می‌دانستم که بالاخره این لیزر گازی را می‌توانم اختراع کنم، در غیر اینصورت اصلا دنبال آن کار را نمی‌گرفتم.

کسانی که از همان ابتدا نظر من را می‌دانستند، خیلی به آن بدبین بودند. حتی آنهایی که در تیم من بودند و با من کار می‌کرند، در این رابطه شک داشتند. من این شک را در بسیاری از آنها دیده‌ام. حتی فیزیکدانان خوب هم بعضی وقتها در عقاید خودشان نامطمئن هستند و آنها با تردید منزلزل می‌شوند.
!تفاوت لیزر گازی با جامدات
استفاده از گازها به عنوان ماده فعال لیزری تفاوت جالبی با جامدات دارد. به دلیل آنکه جمعیت معکوسی که می‌توان در گازها بدست آورد، خیلی کمتر از جامدات است، یک میله Nd-YAG تقریبا 6X1025 اتم Nd در مترمکعب دارد، ولی در لیزر He_Ne فقط 1021 اتم Ne در هر مترمکعب وجود دارد. بنابراین انتظار داریم که لیزرهای گازی پرقدرت خیلی حجیم و بزرگ باشند. از سوی دیگر ، گازها بسیار یکنواخت‌تر و همگن‌تر از جامدات هستند و می‌توان برای خنک کردن و دوباره پر کردن آنها را در یک مدار بسته به حرکت در آورد.

{img src=img/daneshnameh_up/8/84/he_ne.jpg}

!تئوری لیزر گازی

برای گازها بطور کلی پهن شدگی ترازهای انرژی نسبتا کوچک است (در مرتبه چند گیگا هرتز یا کمتر) چون ساز و کارهای پهن شدگی خط ضعیفتر از جامدات است، برای گازهایی در فشار پایین (چند تور) که اغلب در لیزرها بکار می‌روند، پهن شدگی القا شده در اثر برخورد خیلی کوچک است و بنابراین پهناهای خط اساسا با ((پهن شدگی دوپلری)) تعیین می‌شوند. بدین دلیل دمش اپتیکی با لامپهای بکار رفته برای ((لیزر حالت جامد)) ، در مورد گازها انجام نمی‌شود.

این لامپها زیاد کارآیی ندارند، چون طیف گسیلشان کم و بیش پیوسته است. در حالی که در محیط فعال هیچ نوار جذب پهنی وجود ندارد. تنها موردی که عمل لیزر در گاز بوسیله این نوع دمش اپتیکی حاصل شده است، دمش Gs با لامپ حاوی He است. در این مورد وضعیت برای دمش اپتیکی کاملا مناسب است، چون برخی از خطوط گسیل He منطبق بر خطوط جذب Cs هستند، ولی اهمیت این لیزر بیشتر از جنبه تاریخی آن است.

!مکانیزم لیزرهای گازی

لیزرهای گازی معمولا با ابزارهای الکتریکی برانگیخته می‌شوند، یعنی دمش با عبور جریان به اندازه کافی قوی (dc یا تپی) از گاز انجام می‌شود. ساز و کارهای اصلی دمشی که در لیزرهای گازی صورت می‌گیرد، با عبور جریان الکتریکی مناسبی از گاز حاصل می‌شود. یونها و الکترونهای آزاد بوجود می‌آیند و چون این ذرات در اثر ((میدان الکتریکی)) شتابدار می‌شوند، انرژی جنبشی اضافی بدست می‌آورند و می‌توانند با برخورد و به اتمهای خنثی آنها را برانگیخته کنند. دمش الکتریکی گاز معمولا با یکی از دو فرآیند زیر انجام می‌گیرد:

*در گازی که تنها شامل یک گونه باشد، برانگیختگی فقط با برخورد الکترونی ایجاد می‌شود.

*گازی که شامل دو گونه باشد (مثلا نوع A و نوع B) در اثر برخورد بین اتمهای دو نوع گاز نیز برانگیختگی ایجاد می‌شود.

-+
-+
-+
+::{img src=img/daneshnameh_up/c/c7/He_Neلیزر.JPG}::
-+
-+
-+
-+
-+
-+
-+
+~~green:ترازهای لیزر زایی لیزر هلیوم _ نئون~~
-+
-+
-+
-+
-+

!ساختار یک لیزر گازی

از آنجایی که اتمها خطوط جذبی بسیار باریکی در گازها دارند، تقریبا غیر ممکن است که بتوان به کمک تحریک (دمش) نوری در آنها جمعیت معکوس ایجاد نمود و به جای آن معمولا از روش تخلیه الکتریکی استفاده می‌شود. یک طرح شماتیک لیزر گازی با فشار کم مانند لیزر هلیوم _ نئون که در آن گاز تحت فشار تقریبا کم ، داخل لوله تخلیه با آند و کاتد در دو طرف آن قرار دارد. اگر آینه‌های تشدید کننده خارج از لوله تخلیه باشند، پنجره‌های بروستر در دو انتهای لوله قرار می‌گیرند تا اتلاف در اثر بازتاب را کاهش دهند، این عمل البته باعث ((قطبش نور|پلاریزه شدن)) نور خروجی می‌شود.

((اختلاف پتانسیل الکتریکی|ولتاژ)) چندین کیلوولت در سرتاسر لوله اعمال می‌شود تا تخلیه الکتریکی انجام شود. در بعضی موارد گاز ممکن است قبلا کمی یونیزه شود. این عمل به کمک پالس ولتاژ بالا که به یکی از الکترودها اعمال شود و یا یک سیم کوتاهی که به دور لوله پیچیده شود، انجام می‌گیرد. در این روش تخلیه الکتریکی هم الکترونها و هم یونها و هم اتمهای خنثی وجود دارند. الکترونهای آزاد توسط میدان الکتریکی در تخلیه شتاب می‌گیرند و به سمت آند حرکت می‌کنند و اگر در بین راه به اتمها و یونها برخورد کنند، مقداری و یا همه انرژی خود را از دست می‌دهند و آن را به تراز بالای لیزری دمش می‌کنند.

!طبقه بندی مواد لیزر گازی

*__((لیزر اتم خنثی|لیزرهای اتم خنثی)) :__ معمولترین لیزر گازی خنثی لیزر هلیوم _ نئون است.

*__((لیزر یونی|لیزرهای یونی)) :__ در اتم یونیده ، مقیاس ترازهای انرژی گسترده می‌شوند و در اولین برخورد اتم خنثی را یونیزه می‌کنند.

*__((لیزر مولکولی|لیزرهای مولکولی)) :__ در این لیزرها از گذار بین ترازهای انرژی مولکول استفاده می‌شود.

*__((لیزر اگزیمر|لیزرهای اگزیمر)) :__ کلمه ''اگزیمر'' از عبارت « ''دیمر تحریک شده'' » بدست آمده است، یعنی یک مولکول دو اتمی وقتی در حالت تحریکی واقع است، پایدار است و در حالت پایه ، ناپایدار است.

!طبقه بندی روش برانگیختگی لیزر گازی

*__((لیزر تخلیه الکتریکی))__

*__((لیزر شیمیایی))__

*__((لیزر دمش اپتیکی))__

*__((لیزر دمش باریکه الکترونی))__

!مباحث مرتبط با عنوان

*((آرایشهای لیزری))

*((اصول کار لیزر))

*((انواع لیزر))

*((تخلیه الک��ریکی))

*((ایمنی لیزری))
*((تمام نگاری))
*((خواص نور لیزر))
*((سلاحهای لیزری))
*((طیف سنجی جرمی با لی��ر))
*((فاصله یاب لیزری))
*((فیزیک لیزر)) />*((پیدایش لیزر))

*((لیزر))

*((لیزر اتم ��نثی)) />*((لیز�� زیمر))
*((لیزر ��خلیه الک��ریکی))
*((لیزر ��ا��ت جامد))
*((لیزر ��مش اپتیکی))
*((لیزر ��م�� ا��یکه الک��ونی))
*((لیزر شیمیایی))
*((��ی��ر مولکولی))
*((لیزر هلیوم _ نئون))

*((لیزر الکت��ون آز��د))
*((لیزر ��ی اک��ید کر��))
*((لیزر ��یمیایی))
*((لیزر ��ز ��ی اک��ید ک��ن))
*((لیزر نیم رسا��))
*((لیزر هلیوم - نئون))

*((لیزر یاقوت))

*((لیزر ی��ی))

*((لیزرهای حالت جامد))
*((لیزر��ای دی��دی))

*((میزر))

*((همدوسی))

*((ماهیت نور همدوس لیزر))

*((کاربرد پزشکی لیزر))

*((کاربرد لیزر در اندازه گیری و بازرسی))

*((کاربرد لیزر در هولوگرافی))

*((کاربرد لیزر در مصارف نظامی))

تاریخچه

توجه:

از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..

تفاوت با نگارش: 2

سرویس‌های رشد:

فهرست: