ثورة الليزر
إن شعاع
الليزر الذى تنبأ به ( آينشتاين ) عام ( 1916 ) عند عرض بعض المركبات الكيميائية
للطاقة الضوئية الشمسية ذات الطول الموجى القصير فلاحظ أن المركبات الكيميائية
تتلالأ للحصول على ضوء متجانس من نفس اللون فعن طريق استخدام قضيبا من الياقوت
الأحمر أو الزمرد الأزرق أو الماس الأبيض لكى تزداد قوة التوهج حينما يسقط عليه
الضوء فزيادة كثافة الإشعاع عندما يسقط الضوء على الأحجار الكريمة ( الياقوت
الأحمر والزمرد الأزرق والماس الأبيض ) ينبعث وميض ليصطدم بالفضة التى عكسته
كالمرآة حيث انطلق شعاع الليزر عن طريق تكثيف الضوء وتركيزه وانطلق شعاع الليزر
الأحمر أو الأزرق أو الأبيض فتطورت تكنولوجيا الليزر مما أدى لانطلاق أشعة ليزر
متنوعة من الليزر النووى والكهرومغناطيسى والغازى والليزر الطبى حيث ترسل ضوءا
بموجات وطاقات وصفات مختلفة وتستخدم أنواع عديدة من الليزر باستخدام أشباه
الموصلات المليئة بالأحجار الكريمة ( الياقوت الأحمر والزمرد الأزرق والماس الأبيض
) وبعض المواد الكيميائية المساهمة فى إنتاج أشعة الليزر فى الطيف المرئى أو
الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة جاما فكل شعاع ليزر ضوء
متجانس وليس كل ضوء شعاع ليزر
( ضوء
غير متجانس ) فيستخدم الليزر فى مجالات الطب والهندسة والزراعة والاتصالات والفضاء
والكمبيوتر والتطبيقات العلمية .
الليزر
وعلوم الفضاء :
يعد
استخدام الليزر فى مجال الفضاء من التطبيقات الهامة لعلوم الليزر فاستخدام الليزر
فى رصد الأقمار الصناعية ( Satalites ) بسبب الدقة العالية التى يتميز بها الليزر
واستخدام الليزر ذى الطاقة العالية جدا لتدمير الصواريخ بجميع أنواعها فى الفضاء
فإجراء التجارب فى مجال استخدامات الليزر للحصول على تكنولوجيا الليزر واستخدامات
الليزر فى الفضاء عديدة منها :
1 )
تتبع الأقمار الصناعية فى الفضاء وحساب مداراتها .
2 ) رصد
القمر الطبيعى وحساب المسافة بينه وبين الأرض .
3 ) رصد
الحطام الفضائى وامكانية ازالته .
4 )
دراسة المناخ والطقس .
5 )
تطبيقات عسكرية لليزر فى توجيه الصواريخ لأهدافها وفى الفضاء .
أشعة
الليزر وخصائصها :
إن
الليزر ( Laser ) يستخدم فى تكبير وتضخيم شدة الضوء عن طريق
الانبعاث المستحث ويمتلك شعاع الليزر خصائص تميزه عن الضوء وعن أى مصدر من مصادر
الإشعاع الكهرومغناطيسى فإن الضوء الأبيض والذى ينبع من الشمس يحوى جميع ألوان
الطيف ( قوس قزح ) فإذا ما مر الضوء الأبيض خلال المنشور الزجاجى فإنه يتحلل لسبعة
ألوان الطيف وأما أشعة الليزر لا تحتوى إلا على لون واحد ( أحمر أو أزرق أو أبيض )
فشعاع الليزر حزمة ضوئية فى منتهى النقاء من ناحية الطول الموجى والضوء الصادر عن
الليزر له اتجاه واحد حيث أن الضوء ينبعث فى جميع الاتجاهات فشعاع الليزر حزمة
ضوئية مركزة تركيزا شديدا فزاوية انفراج أشعة الليزر صغيرة جدا وتسير أشعة الليزر
فى خطوط مستقيمة وأنها لا تخضع لقانون التربيع العكسى فلا تقل شدة الاستضاءة عكسيا
مع مربع المسافة عن مركز شعاع الليزر فإنها لا تفقد شدتها إلا ببطء شديد لصغر
زاوية الانفراج الخاصة بأشعة الليزر فتكون مصاحبة ببريق شديد فى اتجاه شعاع الليزر
ويعتبر الترابط والتماسك بين الفوتونات لأشعة الليزر فالأشعة الضوئية تصدر عن
إثارة العناصر حيث تنبعث منها كميات ضوئية ( الفوتونات ) ولها طول موجى واحد تحدده
طاقة الذرة وإن ملايين الانتقالات التى تحدث فى ملايين الذرات المثارة ينبعث عنها
ملايين الفوتونات كأشعة ضوئية ولا توجد رابطة بين الفوتونات المنبعثة أما فى أشعة
الليزر فالفوتونات مترابطة ومتماسكة ولها اتجاه واحد فمولد الليزر يحتوى على
المكونات التالية :
1 )
استخدام الليزر فى تتبع الأقمار الصناعية فإن تتبع الأقمار الصناعية بأشعة الليزر
حساب الزمن المستغرق لشعاع الليزر للوصول للأقمار الصناعية والعودة للمحطة الأرضية
ففى رصد الأقمار الصناعية بأشعة الليزر يوجه جزء بسيط من شعاع الليزر للفوتودايود
حيث يتم تحويله لإشارة الكترونية ومنه للعداد الزمنى الذى يقوم بحساب بداية زمن
الرحلة نحو الفضاء للوصول للأقمار الصناعية .
2 )
الرسم بأشعة الليزر لكى يوضح التكنولوجيا المستخدمة لرصد الأقمار الصناعية بأشعة
الليزر ويوجه جزء من أشعة الليزر للأقمار الصناعية لوجود مرايا عاكسة على أسطح
الأقمار الصناعية لكى تساعد على ارتداد أشعة الليزر للمحطة الأرضية حيث يتم تجميع
الفوتونات المرتدة عن طريق استخدام مستقبل التلسكوبات حيث تمر الفوتونات المجمعة
من المرايا بالفوتوملتيبلير حيث يتم تكبيرها وتحويلها لإشارة الكترونية ومنها
للعداد الزمنى الذى يقوم بحساب نهاية زمن الرحلة فيتم حساب الزمن المستغرق لشعاع
الليزر منذ لحظة انطلاقه من مولد الليزر وحتى العودة للمحطة الأرضية فإن استخدام
شعاع الليزر لحساب المسافة بين موقع الليزر والأهداف المراد رصدها فبمعرفة الزمن
يمكن حساب المسافة بين الأقمار الصناعية والمحطة الأرضية لأن سرعة الضوء ثابتة = (
300000 كم / ث ) وأثناء عمليات الرصد يتم حساب المسافات المختلفة بين المحطات
الأرضية والأقمار الصناعية لفترات زمنية معينة فيمكن حساب مدارات الأقمار الصناعية
فتوجد بعض الشروط الهامة لرصد الأقمار الصناعية بأشعة الليزر .
1 ) يجب
أن تكون المعلومات الخاصة بالأقمار الصناعية معروفة والمقصود بالمعلومات عناصر
المدارات الخاصة للأقمار الصناعية .
2 )
وجود مرايا عاكسة لأشعة الليزر على أسطح الأقمار الصناعية مما يسمح بارتداد أشعة
الليزر واستقباله .
3 ) أن
يكون الليزر ذو قدرة عالية للوصول للأقمار الصناعية ذات الارتفاعات العالية
كألأقمار العسكرية وأقمار التجسس عن بعد .
الأجهزة
الواجب توافرها لرصد الأقمار الصناعية بالليزر :
1 )
الليزر الخارج من التلسكوبات الفضائية أثناء الرصد للأقمار الصناعية .
2 )
التلسكوبات الفضائية المستخدمة فى محطات الرصد للأقمار الصناعية .
3 )
التلسكوبات الفضائية ( Mounts ) الأجهزة الخاصة بتتبع الأقمار الصناعية من
النوع الأفقى / الرأسى ويتحرك الكترونيا لمتابعة الأقمار الصناعية فى الفضاء عن
طريق تغذية الكمبيوتر بالمعلومات الخاصة بالأقمار الصناعية .
4 )
مولدات الليزر المعتمدة على استخدام الأحجار الكريمة ( الياقوت الأحمر والزمرد
الأزرق والماس الأبيض ) ( ND:
YAG ) وينتج
أنصاف أقطار من النبضات الكهرومغناطيسية بطول موجى ( 530 نانوميتر ) وبطاقة تصل (
80 مللى جول ) وباتساع نبضة ( 20 بيكوثانية ) وبتردد يعادل ( 5 نبضات / ث ) .
4 )
الكمبيوتر الذى يحتوى على العديد من البرامج لحساب مواقع الأقمار الصناعية ومجموعة
البرامج لعمل التحاليل اللازمة لرصد الأقمار الصناعية ويحتوى على عدد ( 2 موتور )
1 )
لتحريك التلسكوبات فى الاتجاه الأفقى
2 ) لتحريك التلسكوبات فى الاتجاه الرأسى
5 )
جهاز ( GPS ) جهاز ضبط الزمن حيث يمكن بواسطته قياس
الزمن بدقة تصل إلى أقل من
( 110
نانوثانية ) .
6 )
وحدة التحكم بالكمبيوتر ( LRE ) للربط والتحكم فى حركة التلسكوبات
والتعامل مع الأجهزة الموجودة فى المحطات الأرضية .
7 )
جهاز المناخ ( MET- 3 ) ويستخدم لقياس الحرارة والرطوبة والضغط
الجوى بدقة عالية .
8 )
جهاز العداد الزمنى ( SR620 ) الذى يقيس الزمن بدقة عالية تصل ( 25
بيكوثانية ) .
الليزر
الشمسى :
يعتبر
الليزر من أهم الاكتشافات فعن طريقه يمكن حساب أحادية الألوان ووحدة الاتجاه
والاستقطابية وتضخيم الضوء بانبعاث شعاع الليزر فإن الضوء الصادر من الشمس ما هو
إلا حزم من الأشعة الضوئية المنتشرة فى جميع الاتجاهات فالضوء القادم من الشمس حزم
من الأشعة الضوئية فالتشتت الذى يحدث للضوء ما هو إلا اضعاف وتشتيت للطاقة فالأشعة
الضوئية المشتتة القادمة من الشمس لو تم توجيهها فى اتجاه واحد دون تشتيت فإن
الطاقة الكلية ستتركز فى اتجاه واحد ففى عام ( 1917 ) قدمت أبحاث آينشتاين فى
النسبية العامة ( 1915 ) عن طريق مبدأ
(
الانبعاث المستحث ) فعن طريق انبعاث وامتصاص المادة للإشعاع فالمادة عندما تمتص
الإشعاعات ذات طاقة معينة فإن الذرات تستثار لتصل لمستويات طاقة أعلى وإذا انبعثت
أشعة الليزر الشمسى المنبعثة من المادة لها نفس الطول الموجى للأشعة الضوئية
فاكتشاف مبدأ ( الانبعاث المستحث ) عام ( 1917 ) فإن أول جهاز ليزر الذى ولد أشعة
الليزر من خلال قضيب الياقوت الأحمر أو الزمرد الأزرق أو الماس الأبيض المعرض
للضوء حيث يكون شعاع الليزر وميضى حلزونى فعن طريق التجارب على الموجات الميكروية
( موجات أشعة الميكروويف ) حيث تم النجاح فى إنتاج الليزر فبدلا من إنتاج الليزر
فى مجال الأشعة الميكروية ) امتد ليشمل الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئى فعن طريق
الطاقة الشمسية أخذت تكنولوجيا الليزر فى التطور ( الليزر الشمسى ) ( Solar Laser ) وعن طريق توليد الليزر من الطاقة الشمسية لتحويل أشعة الشمس
المشتتة فى جميع الاتجاهات التى يوجد بها جميع الأطوال الموجية لأشعة موجهة فى
اتجاه واحد وذات طول موجى واحد .
الليزر
والضوء :
إن خروج
علوم الليزر من علوم الفيزياء والرياضيات حيث طبق فى المجالات الزراعية والصناعية
والطب وقد طورت علوم الليزر حيث استعمل كمشرط الجراح بالليزر وأسلوب التخدير
بالليزر وإجراء أدق العمليات الجراحية بلا دماء أو ألم واستعمال الليزر فى رتق
شبكية العين وإعادة الإبصار وقد تطورت ابداعات الليزر عن طريق استخدام الليزر
لتصحيح الإبصار والنظارات الزجاجية والبلاستيكية والعدسات اللاصقة .
وعن
طريق جهاز الليزر الجديد ( الفيمتوليزر ) الذى يتولى القطع السطحى لقرنية العين
باستخدام أشعة ( الفيمتوليزر ) فى علاج طول وقصر النظر وفى ميدان الطب اقتحم
الليزر مجال جراحات المسالك البولية ( البروستاتا ) وعن طريق ليزر ( السيراليز /
200 ) أدى لتحقيق طفرة علاجية لتضخم البروستاتا الحميد وأصبح بفضل الليزر تحقيق
تدخلات بسيطة تصنع المعجزات ويقتحم الليزر مجال السمنة باستخدام الليزر البارد (
أحدث أنواع الليزر ) الذى يتولى إذابة الدهون فى البطن والأرداف والصدر ويتولى
الليزر توسيع فتحات جدار الخلايا الدهنية لتسمح بخروج الدهون المذابة خارج الخلايا
بسهولة .
ويوجد
أجهزة جديدة من الليزر ذات طول موجى معين تسمح بالتعامل مع الجلد وأصبح العلاج غير
الجراحى لتجاعيد البشرة وإزالة الوحمات والوشم ( الليزر الكسندريت ) له خاصية
النقاء بحيث يفتك بجدار الشعيرة .
أما (
الأربيم ليزر ) فهو يزيل الندبات ويتولى صنفرة سطح الجلد بينما ( إن دى ياج ليزر )
فإنه يزيل الوحمات و ( الروبى ليزر ) يزيل أنواع المكياج الدائم للنساء والرسومات
والوحمات الداكنة وآثار الالتهابات والبقع بنية اللون .
تطبيقات
الليزر فى الصناعة :
إن
اكتشاف أشعة الليزر من أعظم انجازات ق ( 20 ) لما له من أثر كبير فى جميع المجالات
العلمية والعسكرية والطبية والزراعية والصناعية فقد تم ادخال الليزر فى الصناعة
منذ اكتشافه ( 1960 )
فى
قياسات الأجهزة البصرية وأنابيب الضخ وخطوط الكهرباء وأجهزة القياس وفى مجال
التصنيع كالقطع واللحام والصهر والتبخير وتصنيع الدوائر الالكترونية المتكاملة وفى
الحفر على الزجاج .
مكونات
جهاز الليزر :
مصدر
ضوئى يضخ الطاقة للمادة النشطة فى جهاز الليزر ومصدر الطاقة المنبعثة مرتبطة بنوع
الليزر والمصادر قد تكون كهربائية فى جهاز ( أرجون ليزر ) وجهاز ثانى أوكسيد
الكربون ومحتويات جهاز الليزر :
1 )
انبوب وعدد من المرايا موجودة عند طرفى الانبوب حيث تقوم بعكس أشعة الليزر بشدة
ومن ثم تزداد شدة الأشعة الليزرية أما الفوتونات التى تمر خلال الانبوب تنعكس
للخلف خلال وسط الليزر وفى كل مرة ينعكس فيها ضوء الليزر للأمام والخلف بواسطة
المرايا على طرفى الانبوب حيث يزداد عدد الذرات لتضخ المزيد من الفوتونات فإن شدة
ضوء الليزر تزداد وفى نهاية المرايا توجد فتحة صغيرة تسمح لنسبة ضئيلة من ضوء
الليزر للمرور للخارج خلال ذراع خاصة توجد فى نهايتها أداة يدوية يخرج منها ضوء
الليزر ليسقط على الهدف .
إن مرشد
ضوء الليزر فإن ضوء الليزر غير مرئى فيستعمل ضوء خفيف ( هيليوم نيون ) ذو تأثير
ضعيف والهدف ارشاد ضوء الليزر فسقوط ضوء ( هيليوم نيون ) المكان الذى يصدر عليه
ضوء الليزر عند المعالجة .
آلية
عمل جهاز الليزر :
يقوم
الجهاز بتضخيم ضوء الليزر حيث يتكون الضوء من مجموعة من الألوان ذات أطياف مرئية
وشبه مرئية فيقوم جهاز الليزر بتحويل الأطياف لتردد واحد قوى جدا وله نقاوة عالية
جدا تختلف عن خليط ترددات الضوء بواسطة بلورات شبه شفافة تحتوى على ذرات مشعة من
اليورانيوم والكروم والديوتيريوم وعندما تتعرض البلورات لمصدر ضوئى قوى فإن
الالكترونات التى تدور حول النواة تكتسب طاقة اضافية فتقفز لمدارات أعلى فتصبح فى
حالة غير مستقرة تدفعها للرجوع لوضعها المستقر حيث تطلق الطاقة المكتسبة على شكل
ضوء فكل العوامل المشعة تعمل بنفس الطريقة لكن فى جهاز الليزر يتم السيطرة على
فوتونات ضوء الليزر بحيث تطلق جميع الالكترونات ضوءا له نفس الطاقة ونفس التردد
وتضاف أشعة الليزر لبعضها البعض لتنتج شعاعا واحدا مترابطا ومتماسكا وشديدا جدا
بحيث يمكنه صهر المعادن وبسبب التماسك العرضى لشعاع الليزر تنتقل أشعة الليزر
لمسافات طويلة جدا وبخطوط مستقيمة .
صفات
أشعة الليزر :
إن ضوء
الليزر له( 4 مميزات ) :
1 ) إن
الضوء يسير موازيا باتجاه واحد مع انحراف ضئيل جدا حتى لمسافة طويلة .
2 ) إن
حزمة الليزر أكثر بريقا ( 1000 مرة ) من ضوء النهار وأكثر لمعانا من أشعة الشمس .
3 )
يتألف ضوء الليزر من لون واحد وطول موجة واحد فإن حزمة الليزر نقية جدا على العكس
من الضوء الأبيض فيشمل انبعاث عفوى للفوتونات بأطوال موجات وألوان مختلفة تسير فى
اتجاهات مختلفة .
4 ) إن
كل أمواج الضوء تتحرك متوازية فى كل من الفراغ والزمان ومجال الضوء حيث يتألف من
مزيج من أطوال موجات ( فوتونات ) الضوء تشع فى اتجاهات مختلفة .
أنواع
الليزر :
إن
الليزر له أنواع مختلفة منها : الليزر الشمسى و النووىو الكهرومغناطيسى والطبى والغازى
فيأتى الليزر من نوع المادة ( ليزر الياقوت الأحمر / ليزر الزمرد الأزرق / ليزر
الماس الأبيض ) فعن طريق المواد الصلبة والسائلة والغازية وليزر الهيليوم والنيون
.
ليزر
الحالة الصلبة : الليزر المنتج من مادة أو خليط من المواد الصلبة كالياقوت الأحمر
والزمرد الأزرق والماس الأبيض أو خليط الألومنيوم واليتريم والنيودينيم ( ليزر TAG ) وطوله الموجى فى منطقة الأشعة تحت الحمراء .
ليزر
الغاز : يعتمد على الغازات كليزر ثانى أوكسيد الكربون وليزر أول أوكسيد الكربون
وليزر الهيدروجين والهليوم والنيون وتكون أطوالها الموجية فى مدى الأشعة تحت
الحمراء .
ليزر
الإكسيمر : كليزر الغازات الخاملة كغاز الكلور أو الفلور أو الكربتون أو الأرجون
وتنتج الغازات أشعة ليزر ذات أطوال موجية فى مدى الأشعة فوق البنفسجية .
ليزر
الأصباغ : ليزر المواد العضوية كالرودامين المذاب فى محلول كحولى وتنتج ليزر يمكن
التحكم فى الطول الموجى لشعاع الليزر .
ليزر
أشباه الموصلات : ليزر الديود يعتمد على المواد شبه الموصلة للكهرباء ويمتاز بحجم
ليزر صغير ويستهلك طاقة قليلة فيستخدم فى الأجهزة الكهربائية والالكترونية
والأجهزة الدقيقة كأجهزة
( CD ) وطابعات الليزر .
ويتميز الليزر بالطول الموجى لليزر الياقوت الأحمر وليزر
الزمرد الأزرق وليزر الماس الأبيض فيستخدم ليزر غاز ثانى أوكسيد الكربون فى قطع
المعادن لأن طوله الموجى فى مدى الأشعة تحت الحمراء أشعة حرارية ساقطة على أسطح
المعادن لتذيبها .
تصنيفات
الليزر :
الليزر
له ( 4 تصنيفات ) تعتمد على خطورتها على الخلايا الحية فعند التعامل مع الليزر يجب
الانتباه للإشارة التى توضح تصنيفه .
1 ) إن
شعاع الليزر ذو طاقة منخفضة ولا يشكل درجة من الخطورة وإن الليزر يضر العين
ويستخدم فى السوبر ماركت كماسح ضوئى وتبلغ طاقة الليزر ( 4 MW ) .
2 )
ليزر ضوءه مرئى وطاقته لا تتعدى ( 1 MW
) .
3 )
طاقة الليزر متوسطة وتبلغ ( 15 MW
) وخطر على العين ومعظم الأقلام المؤشرة من هذا النوع من الليزر وطاقة الليزر أكثر
من المتوسط .
4 )
أنواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل ( 500 MW
) للشعاع المتصل بينما ليزر النبضات فتقدر طاقته ( 210 J – cm ) ويشكل خطورة على العين وعلى الجلد واستخدام الليزر يتطلب العديد
من التجهيزات وإجراءات الوقاية .
ويوجد
لليزر العديد من التطبيقات فتوجد التطبيقات الطبية والهندسية والصناعية والعلمية
والعسكرية وتوجد تطبيقات الليزر فى الاتصالات .
تطبيقات
الليزر الصناعية :
معاملة المادة بالليزر عن طريق شرح كيفية
استخدام الليزر فى عمليات القطع واللحام ومعالجة الأسطح والحفر .
تطبيقات
القطع باستخدام الليزر :
يتم
تركيز طاقة الليزر فى بقعة صغيرة مما يؤدى لتبخر المعادن فيتم قطع الجزء المراد من
المادة ويعتبر ليزر ثانى أوكسيد الكربون الأفضل من بين جميع أنواع الليزر فى قطع
المعادن للأسباب التالية :
1 )
معدل القطع باستخدام ليزر ثانى أوكسيد الكربون يتم بمعدل سريع .
2 )
يمكن التحكم فى عملية القطع باستخدام برامج معينة من خلال الكمبيوتر .
3 )
يمكن لليزر ثانى أوكسيد الكربون قطع المعادن ذات السمك الصغير جدا .
إن معدل
القطع يتناسب طرديا مع طاقة الليزر المستخدم فى عملية القطع ويتناسب عكسيا مع سمك
المعادن وكلما كانت طاقة الليزر المستخدم كبيرة كان معدل القطع أعلى وكلما كان سمك
المعادن كبيرا كان معدل القطع أقل فطاقة الليزر وسمك المعادن ليسوا العاملين
الوحيدين المتحكمين فى سرعة القطع وتوجد عوامل أخرى كنوع الغاز المستخدم فيتم
استخدام غاز الأكسجين أما فى حالة قطع مواد كالورق والبلاستيك والخشب التى تمتص
شعاع الليزر الخارج عند الطول الموجى لليزر فإنه يتم استخدام الغازات الخاملة
كالنيتروجين والأرجون وباستخدام ليزر ثانى أوكسيد الكربون يمكننا قطع الخشب لعمق
يصل ( 50 مللم ) .
تطبيقات
الحفر باستخدام الليزر :
يستخدم
الليزر فى حفر السيراميك فهى ليست عملية انتزاع جزئيات نظيفة فمن خلال تدفق
النبضات الليزرية والتركيز الضوئى على المادة المراد الحفر عليها فينتج زيادة
كبيرة فى الطاقة مما يؤدى لحرارة عالية جدا فى منطقة التركيز الضوئى ويؤدى لتبخر
معظم المواد وتعتمد كفاءة عملية انتزاع الجزيئات على مستوى امتصاص طول موجة الليزر
وعلى نقطة انصهار المادة وفى حال امتصاص المادة لطاقة كافية من شعاع الليزر من
السيراميك فيمكن أن يتم تجاوز نقطة الانصهار للمادة وتنصهر المادة مع عملية انتزاع
الجزيئات وخلال عملية حفر الأنيلوكس السيراميكية عالية الجودة فإن عملية نقل
البكسلات الرقمية لسطح طباعة السيراميك تقوم بخلق حدود انصهار للذرات والجزيئات فى
الطباعة كما تحصل تمزقات غير مرغوب بها مما يؤثر على مظهر حدود الذرات والجزيئات
ودقة وتطابق الحفر يؤدى للتأثير على مستوى جودة الحفر .
تكنولوجيات
الحفر بالليزر :
يتم
تصميم واستخدام العديد من المواد حسب التطبيقات الصناعية المطلوبة بحيث تتم عملية
انتزاع الجزيئات بدون انصهار للمعادن فى تحويل المادة الصلبة لبودرة يمكن انتزاعها
بالشفط وتختلف عمليات الحفر على السيراميك بسبب وجود بودرة السيراميك وإلى بقايا
السيراميك المصهور حيث تكونت على حدود الذرات والجزيئات يؤدى لتوليد الكرونا ذات
المقاومة الكبيرة للاهتراء التى تؤدى لزيادة عمر السيراميك وعلى سطح الكرونا تحت
المجهر ( الميكروسكوب ) حيث يتم ملاحظة وجود جزيئات بنية ذات حبيبات سيراميكية
زجاجية مضغوطة وإلى تشكيل حدود الجزيئات من السيراميك المصهور فإن هندسية الذرات
والجزيئات يتم تشكيلها من خلال توزيع طاقة الليزر حسب هندسية شعاع الليزر وشعاع
الليزر المتعدد الأنماط والذى يتم الحصول عليه من أنواع الليزر ذات الطاقة العالية
حيث لا يعطى توزيعا متجانسا للطاقة فعن طريق توزيع الطاقة ذات الشدة الأعلى فى
نقطة التركيز لشعاع الليزر مما يؤدى للحصول على حرارة عالية جدا فى نقطة التركيز
ويؤدى للحصول على عملية ذات كفاءة عالية .
إن
استخدام تطبيقات الحفر بالليزر فى إنتاج الأنيلوكس السيراميكى حيث تم تطوير النظام
ليقوم بتكنولوجيا استخدام أشعة الليزر المتعددة الأنماط حيث يتم استخدامها فى
الكليشيهات المستخدمة فى الحفر الفوتوجرافى .
الصناعات
الكهربائية والالكترونية :
إن
الليزر الفائق الشدة فى الحرارة المكونة من تركيز طاقة الليزر حيث تستعمل فى صناعة
الدوائر الالكترونية المتكاملة والأجهزة الالكترونية الدقيقة فمن الممكن لحام
نهاية الأسلاك الكهربائية منفصلة صغيرة بعد وضعهما داخل انبوب زجاجى مغلق بينما
يمتص من قبل نهاية الأسلاك الكهربائية حيث يتم الصهر بشعاع الليزر .
عصر
الفضاء :
إن تطور
الليزر السريع حيث يستخدم فى تطبيقات متنوعة فى فترة زمنية وجيزة حيث إن الاستفادة
من الليزر فى الاتجاه والقدرة حيث يستخدم فى الاتصالات الفضائية لدراسة الكواكب
والنجوم والمجرات والسدم والغاز والتراب الكونيين حيث إن آينشتاين فى عام ( 1905 )
النسبية الخاصة وعام ( 1915 ) النسبية العامة للكون فإذا أريد اكتشاف المجرات
الكونية والنجوم والكواكب والسدم والغاز والتراب الكونيين يلزم مركبة فضائية تنتقل
بسرعة الضوء فإن أى جسم كونى يملك كتلة ويتحرك بسرعة الضوء حيث يتم دراسة الشهب
والنيازك والكويكبات فتزداد كتلة الجسم الكونى إلى ما لا نهاية والتناقض الواقعى
وضع علماء الفضاء أمام عقدتين فى الوصول للفضاء
1 ) لا
تيسير فى إمكانية الوصول لسرعة الضوء حتى لو تم استخدام كل الطاقة النووية فى
الأرض إلا إذا تم الكشف عن الكواكب القريبة من المجموعة الشمسية مواد جديدة غير
معروفة على الأرض فالصواريخ الفضائية والعابرة للقارات لا تزيد سرعتها عن ثلث سرعة
الضوء فسرعة الضوء مطلقة .
2 )
بافتراض الحصول على جسم كونى يتحرك بسرعة الضوء فإن كتلته حسب قوانين النسبية
العامة لآينشتاين تزداد إلى ما لا نهاية وثبت علميا أن استخدام المعجلات للجسيمات
دون الذرية كالالكترونات والبروتونات والنيوترونات والبوزيترونات والجالونات
والليبتونات والكواركات وجد أن كتلتها تزداد بزيادة سرعتها .
الليزر
فى الطب وجراحة العيون :
يعتبر
اكتشاف الليزر من أعظم انجازات ق ( 20 ) حيث استعمل فى كثير من مجالات العلم
والتكنولوجيا والليزر حزمة ضوئية ذات فوتونات تشترك فى التردد وتتطابق فى الموجات
بحيث تحدث ظاهرة التداخل البناء بين موجات الليزر لتتحول لنبضات ضوئية ذات طاقة
عالية حيث أن نبضات أشعة الليزر عن طريق إشعاع المصدر الضوئى موجات ضوئية مبعثرة
غير منتظمة فلا يكون لها قوة الليزر وباستخدام بلورات من الأحجار الكريمة (
الياقوت الأحمر والزمرد الأزرق والماس الأبيض ) بحيث تكون عالية النقاوة فيمكن
تحفيز إنتاجها من الشعاع الليزرى لأشعة ضوئية من لون واحد ذى طول موجى واحد وفى
طور موجى واحد وعندما يتم التطابق مع بعضها البعض وانعكاسها عدة مرات بين مرآتين
داخل بلورة الليزر فتنتظم الموجات وتتداخل وتخرج من الجهاز بطاقة كبيرة وقوية .
اكتشاف
الليزر :
إن
آينشتاين والنسبية العامة ( 1915 ) فآينشتاين الذى وضع الأسس العلمية لليزر وأحد
العلماء السوفيت ( فابريكانت ) الذى اقترح عام ( 1940 ) تضخيم الأشعة الليزرية عن
طريق السيزيوم وفى عام ( 1958 ) بدأ التسابق العلمى وفى يوليو ( 1960 ) لاحظ (
ميمان ) الومضات لأشعة الليزر وكان الجهاز يتكون من قضيب من الياقوت الأحمر طوله
بضعة سم وأطرافه مسطحة ومتوازية وجوانبه المسطحة مغطاة بطبقة معدنية عاكسة وقد لف
حول القضيب وبشكل حلزونى انبوب ( Xenon
) فعن طريق إعطاء النبضات من الأشعة البيضاء ( أشعة الضوء ) بقوة شديدة وعن طريق
تفريغ شحنة الليزر فى الانبوب يتخطى حدا معينا من القوة حيث كان القضيب يعطى بشكل
عنيف حزمة من الأشعة الحمراء ( ليزر الأشعة تحت الحمراء ) لا يزيد قطرها عن بضعة
سم وذات خصائص معينة حيث قام بعض العلماء بإجراء تجارب أن الليزر الغازى ( هيليوم
/ نيون ) قادرة على إرسال أشعة الليزر بطريقة متواصلة لا بشكل نبضات متتالية فعن
طريق استخدام مرايا جهاز الليزر فإن الاهتزازات الصوتية تدخل تنوعات فى إرسالات
أشعة الليزر فقدرة الليزر على نقل الأصوات من أهم خصائص أشعة الليزر .
خصائص
فريدة للعلاج بالليزر :
1 ) قلة
الفقد فى الدم أثناء اجراء العمليات الجراحية .
2 )
نبضات الليزر تكون قصيرة زمنيا مما يجعل المريض لا يشعر بالألم .
3 )
استخدام الليزر يعطى للطبيب رؤية واضحة للمنطقة المعالجة لقلة الأدوات الطبية
المستخدمة من قبل الطبيب .
4 )
العلاج بالليزر لايحتاج لاحداث الجروح فى أجسام المرضى فيمكن للمريض مغادرة
المستشفى فور زوال تأثير التخدير .
5 )
الليزر يمكن التحكم به بواسطة الكمبيوتر مما يعطى الدقة فى اجراء العمليات
الجراحية .
صفات
أشعة الليزر :
1 ) يختلف
الليزر عن الضوء فى أنه يستطيع قطع المعادن شديدة الصلابة وحفر الثقوب بدقة .
2 )
زاوية انتشار الليزر أقل بكثير من زاوية انتشار الضوء مما يجعل الليزر يصل لمسافات
بعيدة .
3 ) ضوء
الليزر يحتوى على لون واحد ( الأحمر أو الأزرق أو الأبيض ) بينما الضوء خليط من
عدة ألوان ( ألوان قوس قزح ) .
تطبيقات
الليزر :
دخل
الليزر كعنصر فعال فى كافة المجالات العلمية والطبية والصناعية والزراعية وأسلحة
الليزر ولقد تعددت استخدامات الليزر فى شتى مجالات الحياة وتمثل الاستخدامات
الطبية لليزر فلقد استخدم الليزر بمختلف أنواعه فى علاج الكثير من الأمراض بل وحتى
الوقاية من الأمراض وتعد استخدامات الليزر
فى الجراحة وأمراض النساء وطب العيون والأسنان والأمراض الجلدية .
إنجازات
الليزر فى الطب :
إن
استخدام الليزر فى الطب لم يقتصر على تحسين الطرق العلاجية بل أمكن استخدامه فى
مقاومة الآفات .
الجراحة
الآمنة :
إن عمل
الليزر جراحيا حيث يتميز بالعمل المزدوج حيث يكون شعاع الليزر عملان فى آن واحد
فإن عملية القطع وتخثر الدم حيث يتم ايقاف نزيف الدم فمدة العملية قصيرة حيث يغادر
المريض بعدها المستشفى ومما يتميز به الليزر إمكانية استخدامه بواسطة الألياف
الضوئية البصرية فنجح الأطباء فى نقل أشعة الليزر للمواقع المصابة فى العمليات
الجراحية داخل جسم المريض لإزالة أورام المثانة والرئة والكلية دون فقدان كميات
كبيرة من الدم فيمكن اجراء العمليات الجراحية لمرضى
(
النزيف الوراثى ) ويمكن استخدامه فى جراحات الأمراض الخبيثة كالسرطان والقروح
وجراحات الأوعية الدموية وفى توسيع الشرايين وعلاج قصور الدورة الدموية فى الأطراف
وفى علاجات الحبل الشوكى وجراحات المعدة والكبد .
الليزر
واستئصال الرحم :
دخل
الليزر ميدان استئصال الرحم بديلا للجراحات التقليدية التى تستدعى فتح البطن ثم
الرحم جراحيا ثم التعامل بالمشرط مع جدار الرحم ثم إعادة غلق الرحم والبطن فى
عملية شاقة طويلة لا تخلو من المخاطر ففى عام ( 1989 ) استخدم الكى بالكهرباء فى
جراحات استئصال الرحم ثم دخل الليزر عام ( 1990 ) حيث أن استخدام الليزر يقدم
بديلا سهلا وأكثر أمانا وأقل تكلفة .
الجراحة
الأذينية :
يحدث
التهابات فى العظيمات الداخلية فى الأذن مما يسبب التآكل وتحطيم بعض الأجزاء فى
الأذن وربما حدث نزيف شريانى دموى خلف طبلة الأذن عند مرور شعاع الليزر المناسب
عبر طبلة الأذن فيمر بالأذن دون أن يثقبها ويصل للعظيمات والشريان المنفجر داخل
طبلة الأذن .
الليزر
فى الأمراض الجلدية :
لقد
تطور استعمال الليزر فى الأمراض الجلدية والتجميلية فإن الكثير من الأمراض الجلدية
يصعب معالجتها قبل عصر الليزر فأصبح من الممكن علاجها باستخدام الليزر فيوجد عدة
أنواع من الليزر فليزر ثانى أوكسيد الكربون الذى يستخدم فى إزالة الندبات الجلدية
والوحمات والتجاعيد وزراعة الشعر وإزالة الشعر الغير مرغوب فيه والتخلص من الدوالى
الجلدية .
استخدامات
ليزر ثانى أوكسيد الكربون :
1 )
تقشير الجلد حيث يستخدم الليزر فى إزالة الندب ( ندبات آثار حب الشباب ) والتجعدات
الجلدية وآفات ضخامية لمرض الحزاز ( الزهمية ) وبقعة الصداف .
2 )
التهاب ما حول الفم حيث يستخدم ليزر ثانى أوكسيد الكربون المعالج لالتهاب ماحول
الفم .
جراحة
العيون بالليزر :
استخدم
الليزر فى المجال الطبى ( جراحة العيون ) بمختلف أنواعها فى علاج الكثير من
الأمراض والوقاية من حدوث الأمراض ويعد استخدام الليزر فى مجال طب وجراحة العيون
فهناك ( 4 ) أنواع رئيسية من الليزر المستخدم فى طب وجراحة العيون .
1 )
الأرجون ليزر : ويستخدم فى كى شبكية العين فى حالات الارتشاح الشبكى السكرى وحالات
وجود قطوعات فى شبكية العين لحمايتها من حدوث الانفصال الشبكى .
2 )
الياج ليزر : يستخدم فى فتح المحفظة
الخلفية للعدسة البلورية فى حالة اعتامها عقب عمليات المياه البيضاء ويستخدم فى
ثقب القزحية كأحد خطوط علاج المياه الزرقاء .
3 )
اليود ليزر : يستخدم فى كى شبكية العين
عند مرضى اعتلال الشبكية السكرى وخاصة عند تواجد نزيف بالجسم الزجاجى الذى يعوق
الكى بالأرجون ليزر .
4 )
الاكسيمر ليزر : يستخدم فى جراحات تصحيح
عيوب انكسار العين وإزالة سحابات القرنية السطحية .
الاستخدامات
العلاجية أو الوقائية لليزر فى جراحة العيون :
إن
الجفون والقنوات الدمعية تستخدم بعض أنواع الليزر لإزالة نوعيات من الزوائد
الجلدية من جفن العين وبعض العمليات التجميلية لشد جلد الجفن والتجميل ويستخدم نوع
معين من الليزر مع صبغة خاصة فى علاج حالات الجفاف الشديدة للعين عن طريق فتح
القنوات الدمعية بصفة مستديمة .
القرنية
أكثر أجزاء العين استخداما لأشعة الليزر حيث يستخدم الاكسيمرليزر فى علاج العتامات
السطحية للقرنية كما يستخدم فى علاج العيوب الانكسارية فى قصر وطول النظر
والاستجماتيزم عن طريق العديد من التكنولوجيات أهمها :
1 )
تكنولوجيا الليزك : تستخدم لبعض الحالات
التى لا تسمح بإجراء عمليات الليزر كعدم انتظام سطح القرنية وحالات الاستجماتيزم
الشديدة وحالات قلة سمك القرنية عن المعدلات الطبيعية .
عدسة
العين يستخدم الليزر فى إزالة المياه البيضاء والزرقاء مما يؤدى لإجراء الجراحة من
خلال جرح لا يتعدى طوله ( 1.2 ملم ) فإن المريض يستعيد القدرة على العمل فى نفس
اليوم مع وضوح الرؤية وعدم شعور المريض بالألم بعد العملية كما تستخدم أشعة الليزر
فى إزالة العتامات التى قد تتكون على المحفظة الخلفية للعدسة بعد إزالة المياه
البيضاء والزرقاء وتركيب عدسة صناعية داخل العين حيث تؤدى العتامات لنقص فى حدة
الابصار بعد إجراء جراحات المياه البيضاء والزرقاء وإن المياه الزرقاء تستخدم أشعة
الليزر فى الوقاية والعلاج ومتابعة عمليات المياه الزرقاء .
1 )
الوقاية من حدوث المياه الزرقاء عن طريق إجراء ثقب فى قزحية العين بعد فحص دقيق
لزوايا العين وتحديد عمق الخزانة الأمامية للعين وفى حالات المياه الزرقاء
الثانوية المصاحبة لانسداد بؤبؤ العين .
كما
يستخدم الياج ليزر والدايود ليزر لعلاج المياه الزرقاء مفتوحة الزاوية عن طريق
تصويب أشعة الليزر المباشرة لزاوية الحجرة الأمامية للعين الجزء المسئول عن تصريف
سائل العين ويتم استخدام أشعة الليزر فى الحالات المتقدمة والمستعصية عن طريق
تسليط أشعة الليزر على خلايا الجسم الهدبى التى تفرز سائل العين .
د / مكرم إبراهيم خليل و د / ياسر عبد الفتاح
عبد الهادى ووجدى رياض
وأ . د / محمد عبد الرحمن سلامة و أ . د /
يسرى مصطفى حسين و د / ميرفت الشبراوى
تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
27 / 9 / 2015
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق