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

Bài thuyết trình nhóm 4
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LASER CÔNG SUẤT THẤP
TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ Y HỌC


NGUYỄN QUỐC NGỮ
BÙI TẤN LỘC
VŨ NGỌC HƯỞNG
TRẦN ĐỨC THẰNG
KHÚC QUANG TRUNG
NGUYỄN VĂN TÚ
MAI TRẦN CÔNG THOẠI
NGUYỄN VĂN THÁI
NGUYỄN LÊ NHỰT MINH
NGUYỄN VĂN THỌ
NGUYỄN VĂN VIÊN
NGUYỄN ĐĂNG KHOA

1412594
1412116
1411661
1413677
1414282
1414501
1413814
1413529
1412289
1413818
1414642
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 25% 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


 I. Sự hình thành nghành y học laser
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.




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 ⇒ O2 *



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