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

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.
Cấu tạo
1.Buồng cộng
hưởng
2.Nguồ
n nuôi
3.Gương
phản xạ
toàn
phần
4.Gương
bán mạ
5. tia
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

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
Phân loại
Phân loại
Laser chất
rắn
Laser chất
khí
LASER chất
lỏng

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
Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là
chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn
chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn
km mà không bị phân tán.
km mà không bị phân tán.

Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu
Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu
(hay một bước sóng) duy nhất. Do vậy chùm laser
(hay một bước sóng) duy nhất. Do vậy chùm laser
không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai
không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai
môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tính chất
môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tính chất
đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.
đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.

Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser.
Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser.

Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms),
Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms),
nano giây, pico giây, cho phép tập trung n
nano giây, pico giây, cho phép tập trung n
Tia laze có
Tia laze có
đặc tính
đặc tính

gì?
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
độ C.

Độ dính tốt chính là bước sóng của ánh sáng đồng
bộ nhau, vị trí và phương hướng cũng thống nhất
với nhau.

Tia laze có uy lực lớn như vậy, nó không phải do
máy laze sáng tạo ra một cách vô căn cứ mà là vì
tia laze có những đặc tính trên. Những đặc tính
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
Các nhà khoa học Đại học Osaka, Nhật, mới
đây đã thực hiện được một tác phẩm điêu
đây đã thực hiện được một tác phẩm điêu
khắc độc đáo và là một kỳ công: dùng tia
khắc độc đáo và là một kỳ công: dùng tia
laser tạc tượng một con bò bằng nhựa trong,
laser tạc tượng một con bò bằng nhựa trong,
có kích thước chỉ to bằng một hồng cầu trong
có kích thước chỉ to bằng một hồng cầu trong
máu.
máu.
Thành công này mở đường cho việc chế tạo
Thành công này mở đường cho việc chế tạo
các thiết bị nhỏ xíu phục vụ các cuộc vi phẫu
các thiết bị nhỏ xíu phục vụ các cuộc vi phẫu
trong cơ thể người.

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
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
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