ساختار لیزر

یک سیستم لیزری عموما از سه بخش عمده تشکیل شده است:

· منبع انرژی ( که معمولا یک پمپ و یا یک منبع مشابه است)

· بستر تشدید کننده یا بستر لیزر

· آینه و یا مجموعه ای از آینه ها که یک افزایش دهنده ی نوری را تشکیل میدهند

یک منبع پمپی قسمتی است که انرژی لازم را برای سیستم لیزری فرآهم میکند. نمونه هایی از منابع پمپی شامل تخلیه کننده های الکتریکی، لامپهای درخشنده، لامپهای جرقه ای، نور لیزرهای دیگر، واکنشهای شیمیایی و حتی وسایل انفجاری میباشند. نوع منبع پمپ مورد استفاده اصولا بستگی به بستر تشدید کننده دارد و این بستر است که عموما تعیین میکند چه میزان انرژی بایستی به بستر منتقل شود. یک لیزر هلیوم- نئونی در مخلوط گاز هلیوم - نئون از تخلیه ی الکتریکی استفاده میکند و لیزر یاقوتی از نوری که از لامپ درخشنده ی زنونی ساطع شده متمرکز میشود و در آخر لیزرهای اگزایمر از یک واکنش شیمیایی استفاده میکنند.

بستر تشدید کننده عامل اصلی تعیین کننده ی طول موج در هنگام استفاده و خصوصیات دیگر لیزر میباشد. اگر نگوییم هزاران بستر مختلف، قطعا صدها بستر تشدید ساز مختلف وجود دارد که در آن کارایی مورد نظر بدست میآید. بستر تشدید کننده توسط یک منبع پمپ انرژی تحریک شده تا فراوانی معکوسی تولید کند و در ادامه بستر تشدید کننده بتواند انتشار خود به خود و تحریک شده ای از فوتونها را ایجاد کند که نهایتا باعث عمل تشدید نوری و یا ارتقاء نوری میشود.

نمونه هایی از بسترهای مختلف تشدید کننده شامل موارد زیر هستند:

· مایعات مثل لیزرهای رنگی. این مایعات عموما حلالهای شیمیایی آلی هستند. مواردی همچون متانول، اتانول، یا اتیل گلیکول که رنگهایی شیمیایی همچون کومارین یا رودامین و فلوئورسین به آنها افزوده میگردد. ساختار شیمیایی واقعی ملکولهای رنگ تعیین کننده ی طول موج بدست آمده از لیزرهای نوریست.

· گازها مثل دی اکسید کربن، آرگون، کریپتون و مخلوطی از هلیوم و نئون. این لیزرها اغلب از تخلیه ی الکتریکی برای پمپ کردن استفاده میکنند. جامدات مثل کریستال ها یا شیشه ها. مواد جامد بکار گرفته شده معمولا با یک ناخالصی خاص مثل کروم، نئودیمیوم، اربیوم، یا یونها تیتانیوم ترکیب میگردند. مواد جامد بکار گرفته شده عموما یاقوتYAG، YLF، و یا یاقوت کبود و شیشه های سیلیکونی هستند. نمونه هایی از بسترهای لیزری جامد شامل Nd:YAG, Ti:sapphire,Cr:sapphire, Cr:LiSAF (chromium-doped lithium strontiumaluminium fluoride), Er:YLF and Nd:glass میباشند. لیزرهای جامد عموما توسط لامپهای درخشان و یا نور لیزرهای دیگر پمپ میشوند.

· نیمه هادی ها، نوعی از جامدات هستند که در آنها حرکت الکترونها بین ماده با سطوح مختلف ناخالص ساز ها میتواند منجر به ایجاد عملکرد لیزر شود. لیزرهای نیمه هادی عموما بسیار کوچک هستند و میتوانند با یک جریان ساده ی الکتریکی پمپ شوند که این خصوصیت آنها، باعث ایجاد توانایی طراحی و ساخت ابزارهایی فراوان و همه جا در دسترسی همچون دستگاههای نمایش سی دی شده است.

تشدید کننده های نوری و یا حفره های نوری در ساده ترین شکل خود دو آینه ی موازی هستند که در اطراف بستر تشدید کننده قرار میگیرند. نور ساطع شده از بستر توسط انتشار خود به خود تولید شده و توسط آینه هایی که آنرا به بستر باز میگردانند بازتابیده میشود. در اینجاست که این پرتو میتواند بازتابیده و یا تشدید شود. نور ممکن است از آینه ها بازتابیده شده و یا از بستر تشدید کننده بگذرد که در این حالت صدها بار بیشتر از زمانی که در حفره نوری بود میباشد. در لیزرهای پیچیده تر، تنظیم توسط 4 و یا تعداد بیشتری آینه باعث ایجاد حفره های مورد نظر میشود. طراحی و تنظیم آینه ها با توجه به بستر برای تعیین طول موج مورد نیاز و دیگر خصوصیات سیستم لیزری انجام میگیرد.

دیگر ابزارهای نوری همچون آینه های گردان، تعدیل کننده ها، فیلتر ها و جاذب ها ممکن است در تشدید کننده ی نوری لحاظ شوند تا بتوانند اثرات مختلف و کاملا اختصاصی ای بر روی تولید امواج نور لیزری بگذارند.

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون ابزاری مفید برای بازسازی سه بعدی و بدست آوردن تصاویر سه بعدی با کیفیت بالاست. خصوصیت کلیدی میکروسکوپی هم کانون توانایی آن در ایجاد تصاویر بدون کدورت از نمونه ها ی ضخیم در عمقهای مختلف است. اصول این نوع خاص از میکروسکوپی توسط ماروین مینسکی در سال1953 کامل شد اما هنوز سی سال دیگر زمان لازم بود تا لیزر بتواند بعنوان یک منبع نور نقطه ای برای میکروسکوپی هم کانون و بعنوان روشی استاندارد در اواخر دهه ی 1980 مورد استفاده قرار بگیرد.

تشکیل تصویر

در اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون یک پرتو لیزری از روزنه ی منبع نوری گذشته و سپس توسط عدسی های شیئی به حجم کانونی کوچکی بر روی یک نمونه ی فلورسانت متمرکز میشود. سپس مخلوطی از نور فلورسانت تابیده شده و لیزر بازتابیده شده از نقطه ی مورد تابش قرار گرفته توسط عدسی های شیئی جمع آوری میشود. یک جدا کننده ی طیفی مخلوط نور را با گذر انتخابی نور لیزری و بازتاباندن نور فلورسانت به دستگاه جداساز از هم مجزا میکند. پس از گذر این نور، نور فلورسانت توسط یک وسیله ی جدا کننده ی نور( لوله ی تشدید کننده ی نور و یا دیود بهمن نوری) باعث تغییر سیگنال نوری به یک سیگنال الکترونیکی شده که در مرحله ی بعد این سیگنال الکتریکی توسط رایانه قرائت میشود.

همانطور که در شکل میبینید روزنه ی جداساز از ورود نور به اصطلاح تنظیم نشده یعنی نور فلورسانسی که از سطح کانونی عدسی های شیئی منشاء گرفته ممانعت به عمل می آورد. پرتوهای نوری از زیرسطح کانونی قبل از رسیدن به جداساز متمرکز میگردند و بخش عمده ای از آنها بواسطه ی متمرکز نبودن بر روزنه ی جداساز حذف میگردند و بقیه ی پرتو ها به جداساز میرسند. در این روش بخش خارج از کانون قسمت بالا و پایین به میزان زیادی کاهش میابد که نهایتا باعث تشکیل تصویری واضح تر نسبت به روش های میکروسکپی سنتی میگردد. نور جداسازی شده ای که از بخش نورانی نمونه منشاء گرفته در تصویر حاصله بشکل یک نقطه نمایش داده میشود. بنابراین تصویر نهایی ردیف به ردیف و نقطه به نقطه تشکیل میگردد و درخشش نهایی تصویر حاصله با شدت نور جداسازی شده ی فلورسانت مطابقت خواهد داشت. پرتو سرتاسر نمونه را بشکل صفحه های افقی و با استفاده از آینه های نوسانگر خود مهار شونده اسکن میکند. این روش اسکن( پویش) کردن معمولا امکان ایجاد واکنشهای نهفته ی کمتری دارد و با کم شدن سرعت آن نسبت قابل قبول تری از سیگنال به خطا را نتیجه میدهد و نهایتا تباین و کیفیت بالاتری نتیجه میدهد. اطلاعات لازم را میتوان با صفحه های کانونی متعدد و با تغییر سطح میکروسکوپ به سمت بالا و پایین بدست آورد. رایانه میتواند یک تصویر سه بعدی از نمونه را بوسیله ی سری ردن تعداد زیادی از تصاویر دو بعدی متوالی ایجاد کند.

بعلاوه میکروسکوپی کانونی پیشرفت زیادی را در کیفیت نهایی و ظرفیت برش نوری سری مناسب فراهم کرده که این امر حتی در نمونه های زنده ی با حداقل آماده سازی قابل مشاهده است. با توجه به اینکه این روش وابسته به فلورسانس است، نمونه ها معمولا بایستی با رنگهای فلورسانس رنگ آمیزی شوند. با اینحال بایستی توجه کرد که غلظت مواد خارجی به حدی کم باشد که بر روی ساز و کار طبیعی زیستی تاثیر منفی نگذارد. برخی ابزار ها حتی قادر به ردیابی یک ملکول خاص فلورسانس نیز میباشند. همچنین روشهای ترنس ژنیک میتوانند ارگانیسمهایی را بوجود بیاورند که خودشان ملکول فلورسانس تولید کنند.(مثل پرونئینهای سبز فلورسانت)

ارتقاء کیفیت با بکارگیری اصول هم کانونی

وقتی روش مورد استفاده ی ما روش میکروسکوپی لیزری هم کانون باشد روشی که برای توصیف تفکیک پذیری مورد استفاده قرار میگیرد بسادگی قابل مقایسه با دیگر روشهای اسکن همچون اسکن میکروسکوپی تونلی میباشد. این روش با اسکن نوک اتمی بر روی سطح هادی انجام میشود و همراه با تونلهای مجزاییست که هر جزء سطح را پایش میکند. اگر نوک اتمی کند شود، یعنی اگر شامل جند اتم شود کیفیت تصویر حاصله کاهش میابد.

در روش LSCM یک نمونه یفلورسانت توسط یک منبع نقطه ای لیزر مورد تابش قرار گرفته و کیفیت تصویر هر کدام از اجزا با شدت تابش فلورسانت حاصله متناسب خواهد بود. در اینجا اندازه ی نوک اسکن کننده که برای کیفیت پایانی بسیار حیاتی است توسط حد انکسار سیستم نوری تعیین میگردد. این حالت موید این حقیقت است که تصویر منبع نقطه ای لیزر اسکن کننده یک نقطه ی بی نهایت کوچک نیست بلکه از یک الگوی سه بعدی انکساری تبعیت میکند. اندازه ی الگوی انکسار و اندازه ی کانونی توسط اندازه ی روزنه ی عدسی های شیئی سیستم و طول موج لیزر مورد استفاده تعیین میگردد. این حالت را میتوان بسادگی در حد تفکیک میکروسکوپهای نوری قدیمی مشاهده کرد که به اصطلاح به آن تابندگی گسترده میگویند. با اینهمه این مشکل با تکنیکهای تابندگی نور به اندازه ی کوچکی که در هر زمان جداسازی میشود قابل بر طرف کردن است. با اینهمه این بسیار مهم است که حجم موثر نور تولیدی معمولا کمتر از حجم تابندگیست یعنی الگوی انکسار تولید نور قابل جداسازی دقیق تر و البته کوچکتر از الگوی انکسار تابندگیست. این به آن معناست که حد تفکیک میکروسکوپهای هم کانون نه تنها به احتمال تابندگی بستگی دارد بلکه به احتمال ایجاد فوتونهای قابل جداسازی نیز وابسته اند. بسته به خصوصیات فلوئورسانس رنگهای بکار رفته پیشرفتهای محدودی میتواند در کیفیت جانبی میکروسکوپهای سنتی بوجود آید. با اینهمه با استفاده از فرایند تولید نور با احتمال کمتر وقوع ایجاد اثرات ثانویه ، با تمرکز بر نقطه ی محدود با بالاترین کیفیت ممکن میتوان به ارتقاء کیفیت جانبی به اندازه ای قابل توجه امید وار بود. متاسفانه احتمال تولید فوفتونهای قابل جداسازی اثر نامطلوبی بر نسبت سیگنال به خطا دارد. این مشکل را میتوان بوسیله ی استفاده از فوتو دیتکتورهای بیشتر و یا با افزایش شدت منبع نقطه ای لیزر تابیده شده جبران کرد. افزایش شدت این خطرات باعث بی رنگ شدن و یا آسیب به نمونه ی مورد نظر میشود خصوصا اگر آزمایشاتی برای مقایسه ی درخشش فلورسانس مورد نیاز باشد.

LASEK در مقابلLASIK

LASEK فرآیندیست که در آن تغییرات دایمی قرنیه با استفاده از لیزر اگزایمر برای برداشتن مقدار کمی از بافت جلوی چشم، بافتی که درست زیر لایه ی خارجی اپیتلیوم قرار دارد انجام میشود. بر خلاف لیزیک در این فرایند اپیتلیوم از پرده ی قرنیه برداشته نمیشود و اپیتلیوم باعث حفاظت از چشم در طی انجام این فرآیند شده و بعدها بصورت یک بانداژ طبیعی برداشته میشود.

از آنجایی که بر خلاف لیزیک در این فرایند از چاقو/میکروکرماتور یا لیزر برنده استفاده نمیشود، پایداری قرنیه کاملا بدون تغییر باقی میماند اما درد بیشتر و بهبودی دید آهسته تر از فرآیند لیزیک خواهد بود. همانندPRK، در لیزک خطر جابجا شدن پرده های قرنیه که ممکن است به کرات در اثر ضربه حتی سالها بعد از فرآیند لیزیک رخ دهد وجود ندارد.

عوارض احتمالی

برخی عوارض PRK شامل موارد زیر هستند:

· دوره ی بهبودی طولانی

· درد

· تاری دید و نقصهای احتمالی مثلStarburst.

· تطبیق ناقص

· وقوع مجدد نزدیک بینی

· افزایش فشار داخل چشم

· کدورت قرنیه

· باقی ماندن جای زخم

· کاهش تیزبینی گذشته ی شخص

· کاهش تیزبینی در نور کم

PRK ممکن است برای دستیابی به نتایج فرایند و اطمینان از دید کافی در طی روال بهبودی تنها بر روی یک چشم انجام پذیرد. ( سازمان نظارت بر دارو و غذا پیشنهاد میکند که جراحی ثانوی 3 ماه پس از جراحی اولی امجام پذیرد). فعالیتهای مورد نیاز برای رسیدن به یک دید دو چشمی مناسب ممکن است در زمان بین دو جراحی بحال تعلیق درآید.

برخی از بیماران بعد از مرحله ی PRK ممکن است از علایمی که در بالا اشاره شد شکایت داشته باشند که احتمالا در نتیجه ی تاری قرنیه ی پس از جراحی است و احتمالا در دوران نقاهت به چشم میخورد. با استفاده از لیزرهای مدرن سال2005 این علایم فقط تا شش ماه پس از عمل باقی میمانند و نادر است مواردی که پس از یک سال هنوز هم علایم باقی مانده باشند.

قابلیت پیشبینی نتایج تطبیق انکساری پس از بهبودی خصوصا در کسانی که نزدیکبینی شدید دارند کاملا دقیق نیست. این امر ممکن است به خطاهای انکساری تطابقی بالا و پایینی منجر شود. در مواردی پیرچشمی زودرس نیز محتمل است.

در 1 تا 3 درصد موارد از دست رفتن تیزبینی وابسته به تطابق دیده میشود که احتمالا مربوط به عدم تطابق بخشهای لایه برداری شده یا دیگر عوارض جراحی باشد. از بین رفتن تیزبینی وابسته به تطابق احتمالا 5 تا 15 برابر PRK میباشد که در نتیجه ی استفاده از تماسهای پوششی ایجاد میشود. با بکار گیری لیزرهای پیرفته و مدرن امروزی و تعیین مرکزیت چشم و روشهای ردیابی این عوارض روز به روز کمتر و کمتر میگردند.

مطالبی در مورد بیمارانی که نیاز که تیزبینی در عرصه ی شغلی دارند

راندن هواپیماها عموما نیازمند فعایت در عرصه هاییست که عموما با سلامت همخوان نیست. این امر خصوصا زمانی که دید شما با وظیفه ی محوطه تطابق کامل نداشته باشد مشهود تر میشود. در حال حاضر بیش از 50 درصد جمعیت خلبانان غیر نظامی به اشکالی از تطابق دید مبتلا هستند. خلبانان بایستی در نظر داشته باشند که میزان موفقیتی که برای اعمال بالینی در نظر گرفته میشود بر مبنای معیار 40/20 یا بهتر از آن است نه معیار 20/20 که با دید تصحیح نشده هم قابل دستیابیست.

برخی بیماران PRK از دید خود در شرایط کم نور محیط خارج ابراز نارضایتی میکنند. خلبانانی که با این مشکلات مواجهند باید بدانند که با قرار گرفتن در محیطهای بیرون این عوارض را تشدید خواهند کرد. علاوه بر این تماس با پرتو فرابنفش با آغاز تاخیری تاری قرنیه در ارتباط بوده و احتمالا با وقوع مجدد نزدیک بینی رابطه دارد.

سازمان سرپرستی فدرال آمریکا تمامی عوارض مربوط به PRK را در نظر گرفته تا شرایطی که تماما بهبود یافته و پایدار شده باشند حاصل شده باشد. خلبانان بایستی آگاه باشند که برخی از کارفرمایان محافظه کار و شرکتهای هوایی و شرکتهای خصوصی ممکن است از خط و مشیی پیروی کنند که طبق آن جراحی انکساری بعنوان یک وضعیت غیر قابل قبول در نشر گرفته شود. و علاوه بر این خلبانان غیر نظامی بایستی بدانند که اگر قصد پرواز با هواپیماهای نظامی را دارند، ارتش اجازه ی پرواز به خلبانانی که LASIK و یاRK داشته اند را نمیدهد. ناوگان بطور معمول بخشودگی اختصای ای برای دانشجویان خلبانی دریایی ای که PRK داشته اند ولی آزمایشات سلامت آنها را تایید کرده است را در نظر میگیرد. در یک مطالعه مشخص شد که 967 نفر از 968 خلبان دریایی باPRK به وضعیت شغلی سابق خود همراه با پرواز بازگشته بودند.

در اکثریت بیماران PRK بعنوان یک روش ایمن و بی خطر برای تصحیح نزدیک بینی بشمار میرود. PRK هنوز هم در کشورهایی که در حال استفاده از شیوه های امنتر جانبی و فرآیندهای جایگزین هستند در حال تکامل و بهبود است. بسیاری از فرآیندهای تحت نظارت ایالات متحده نشان داده شده اند که PRK قابل بازگشت نیست. بیماری که از این فرآیند نگران است احتمالا بایستی با متخصص چشم برای اتخاذ تصمیم مناسب و اطلاع از مزایا و معایبی که شاید خاص وی باشد مشورت کرده و اطمینان حاصل کند.

دوست گرامی
برای سفارش ترجمه کامل این مقاله یا ترجمه/ویرایش مقاله ها/تحقیق ها و پایان نامه های خودتون به زبان انگلیسی با من تماس بگیرید
[email protected]
0912-1355087
021-77292537

ساختار لیزر

مطالب مشابه :

دانلود مقاله لیزر

آشنایی با شتر مرغ و پرورش آن در سبزوار

دکتر عین اللهی-فوق تخصص قرنیه-درمان های جدید در بیماری های قرنیه

مدارک لازم جهت تعویض گواهینامه پایه دوم

ثبت نام بیمه طلایی فرهنگیان بازنشسته کشوری

نکاتی مهم که چشم ‌پزشکان از گفتن آن خودداری می کنند

ساختار لیزر