ლაზერული გამოსხივების ტალღის სიგრძის დიაპაზონი. ლაზერის ტალღის სიგრძე

1. მონოქრომატული სინათლის გავლა გამჭვირვალე გარემოში.

2. პოპულაციის ინვერსიის შექმნა. სატუმბი მეთოდები.

3. ლაზერული მოქმედების პრინციპი. ლაზერების სახეები.

4. მახასიათებლები ლაზერული გამოსხივება.

5. მედიცინაში გამოყენებული ლაზერული გამოსხივების მახასიათებლები.

6. უწყვეტი მძლავრი ლაზერული გამოსხივების გავლენის ქვეშ ქსოვილის თვისებების და მისი ტემპერატურის ცვლილებები.

7. ლაზერული გამოსხივების გამოყენება მედიცინაში.

8. ძირითადი ცნებები და ფორმულები.

9. ამოცანები.

ჩვენ ვიცით, რომ სინათლე გამოიყოფა ცალკეულ ნაწილებად - ფოტონები, რომელთაგან თითოეული წარმოიქმნება ატომის, მოლეკულის ან იონის რადიაციული გადასვლის შედეგად. ბუნებრივი განათება არის კოლექცია უზარმაზარი რაოდენობაასეთი ფოტონები, რომლებიც განსხვავდებიან სიხშირითა და ფაზებით, შემთხვევით ასხივებენ შემთხვევითი მიმართულებით. მონოქრომატული სინათლის მძლავრი სხივების წარმოება ბუნებრივი წყაროები- ამოცანის ამოხსნა თითქმის შეუძლებელია. ამავდროულად, ასეთი სხივების საჭიროება იგრძნეს როგორც ფიზიკოსებმა, ასევე მრავალი გამოყენებითი მეცნიერების სპეციალისტებმა. ლაზერის შექმნამ შესაძლებელი გახადა ამ პრობლემის გადაჭრა.

ლაზერი- მოწყობილობა, რომელიც წარმოქმნის თანმიმდევრულ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს საშუალო მიკრონაწილაკების სტიმულირებული გამოსხივების გამო, რომელშიც იქმნება ერთ-ერთი ენერგიის დონის აგზნების მაღალი ხარისხი.

ლაზერი (LASER Light Amplification by Stimulated of Emission Radiation) - სინათლის გაძლიერება სტიმულირებული გამოსხივების გამოყენებით.

ლაზერული გამოსხივების (LR) ინტენსივობა ბევრჯერ აღემატება ბუნებრივი სინათლის წყაროების ინტენსივობას, ხოლო ლაზერის სხივის დივერგენცია ერთ წუთზე ნაკლებია (10 -4 რადი).

31.1. მონოქრომატული სინათლის გავლა გამჭვირვალე გარემოში

27-ე ლექციაში გავარკვიეთ, რომ სინათლის გავლას მატერიაში თან ახლავს: ფოტონის აგზნებამისი ნაწილაკები და მოქმედებები სტიმულირებული ემისია.განვიხილოთ ამ პროცესების დინამიკა. გავრცელდეს გარემოში მონოქრომატულისინათლე, რომლის სიხშირე (ν) შეესაბამება ამ გარემოს ნაწილაკების გადასვლას მიწის დონიდან (E 1) აღგზნებულ დონეზე (E 2):

ფოტონები, რომლებიც ურტყამს ნაწილაკებს ძირითად მდგომარეობაში შეიწოვებადა თავად ნაწილაკები გადავლენ აღგზნებულ მდგომარეობაში E 2 (იხ. სურ. 27.4). ფოტონები, რომლებიც ურტყამს აღგზნებულ ნაწილაკებს, იწყებენ სტიმულირებულ ემისიას (იხ. სურ. 27.5). ამ შემთხვევაში ფოტონები გაორმაგებულია.

თერმული წონასწორობის მდგომარეობაში, თანაფარდობა აღგზნებულ (N 2) და აუღელვებელ (N 1) ნაწილაკების რაოდენობას შორის ემორჩილება ბოლცმანის განაწილებას:

სად k - ბოლცმანის მუდმივი, T - აბსოლუტური ტემპერატურა.

ამ შემთხვევაში N 1 >N 2 და აბსორბცია დომინირებს გაორმაგებაზე. შესაბამისად, გამომავალი შუქის ინტენსივობა I 0-ის დაცემის სინათლის ინტენსივობაზე ნაკლები იქნება (ნახ. 31.1).

ბრინჯი. 31.1.გარემოში გამავალი სინათლის შესუსტება, რომელშიც აგზნების ხარისხი 50%-ზე ნაკლებია (N 1 > N 2)

სინათლის შთანთქმასთან ერთად გაიზრდება აგზნების ხარისხი. როცა მიაღწევს 50%-ს (N 1 = N 2), შორის შთანთქმისდა გაორმაგებაწონასწორობა დამყარდება, რადგან ფოტონების შეჯახების ალბათობა აღგზნებულ და აუგზნებულ ნაწილაკებს იგივე გახდება. თუ გარემოს განათება შეჩერდება, მაშინ გარკვეული დროის შემდეგ გარემო უბრუნდება საწყის მდგომარეობას, რომელიც შეესაბამება ბოლცმანის განაწილებას (N 1 > N 2). მოდით გავაკეთოთ წინასწარი დასკვნა:

გარემოს მონოქრომატული შუქით განათებისას (31.1) მიღწევა შეუძლებელია გარემოს ისეთი მდგომარეობა, რომელშიც აგზნების ხარისხი აღემატება 50%-ს. და მაინც, მოდით განვიხილოთ სინათლის გავლის საკითხი გარემოში, რომელშიც მდგომარეობა N 2 > N 1 გარკვეულწილად არის მიღწეული. ამ მდგომარეობას ეწოდება სახელმწიფო ინვერსიული პოპულაცია(ლათ. ინვერსიო- შემობრუნება).

მოსახლეობის ინვერსია- გარემოს მდგომარეობა, რომელშიც ნაწილაკების რაოდენობა ერთ-ერთ ზედა დონეზე უფრო მეტია, ვიდრე ქვედა დონეზე.

ინვერსიული პოპულაციის მქონე გარემოში, ფოტონის აღგზნებულ ნაწილაკს შეჯახების ალბათობა უფრო დიდია, ვიდრე აუგზნებელი. აქედან გამომდინარე, გაორმაგების პროცესი დომინირებს შთანთქმის პროცესზე და არსებობს მოგება სინათლე (სურ. 31.2).

როდესაც სინათლე გადის პოპულაციის ინვერსიულ გარემოში, აგზნების ხარისხი შემცირდება. როცა 50%-ს მიაღწევს

ბრინჯი. 31.2.ინვერსიული პოპულაციის მქონე გარემოში გამავალი სინათლის გაძლიერება (N 2 > N 1)

(N 1 = N 2), შორის შთანთქმისდა გაორმაგებაწონასწორობა დამყარდება და სინათლის გამაძლიერებელი ეფექტი გაქრება. თუ გარემოს განათება შეჩერდება, მაშინ გარკვეული დროის შემდეგ გარემო დაუბრუნდება ბოლცმანის განაწილების შესაბამის მდგომარეობას (N 1 > N 2).

თუ მთელი ეს ენერგია გამოიყოფა რადიაციულ გადასვლებში, მაშინ მივიღებთ უზარმაზარი სიმძლავრის სინათლის პულსს. მართალია, მას ჯერ არ ექნება საჭირო თანმიმდევრულობა და მიმართულება, მაგრამ იქნება მაღალი ხარისხიმონოქრომატული (hv = E 2 - E 1). ეს ჯერ არ არის ლაზერი, მაგრამ უკვე რაღაც ახლოსაა.

31.2. პოპულაციის ინვერსიის შექმნა. სატუმბი მეთოდები

ასე რომ, შესაძლებელია თუ არა მოსახლეობის ინვერსიის მიღწევა? გამოდის, რომ შეგიძლიათ თუ იყენებთ სამიენერგიის დონეები შემდეგი კონფიგურაციით (ნახ. 31.3).

დაე, გარემო განათდეს მძლავრი შუქით. ემისიის სპექტრის ნაწილი შეიწოვება ძირითადი E 1 დონიდან E 3 ფართო დონეზე გადასვლისას. შეგახსენებთ რომ ფართოარის ენერგიის დონე მოკლე დასვენების დროით. ამრიგად, ნაწილაკების უმეტესობა, რომლებიც შედიან აგზნების E 3 დონეზე, არარადიაციულად გადადის ვიწრო მეტასტაბილურ E 2 დონეზე, სადაც გროვდება. ამ დონის სივიწროვის გამო, ფლეშ ფოტონების მხოლოდ მცირე ნაწილია

ბრინჯი. 31.3.პოპულაციის ინვერსიის შექმნა მეტასტაბილურ დონეზე

შეუძლია იძულებითი გადასვლის გამოწვევა E 2 → E 1 . ეს ქმნის პირობებს ინვერსიული პოპულაციის შესაქმნელად.

პოპულაციის ინვერსიის შექმნის პროცესს ე.წ ამოტუმბული.თანამედროვე ლაზერები იყენებენ სხვადასხვა ტიპის ტუმბოს.

გამჭვირვალე აქტიური მედიის ოპტიკური სატუმბი იყენებს სინათლის იმპულსებს გარე წყაროდან.

აირისებრი აქტიური მედიის ელექტრული განმუხტვის სატუმბი იყენებს ელექტრო გამონადენს.

ნახევარგამტარული აქტიური მედიის ინექციური სატუმბი იყენებს ელექტრო დენს.

აირების ნარევიდან აქტიური გარემოს ქიმიური ამოტუმბვა ენერგიას იყენებს ქიმიური რეაქციანარევის კომპონენტებს შორის.

31.3. ლაზერული მოქმედების პრინციპი. ლაზერების სახეები

ლაზერის ფუნქციური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 31.4. სამუშაო სითხე (აქტიური საშუალო) არის გრძელი ვიწრო ცილინდრი, რომლის ბოლოები დაფარულია ორი სარკეით. ერთ-ერთი სარკე (1) გამჭვირვალეა. ასეთ სისტემას ოპტიკური რეზონატორი ეწოდება.

სატუმბი სისტემა გადააქვს ნაწილაკებს მიწისქვეშა დონიდან E 1 შთანთქმის დონემდე E 3 , საიდანაც ისინი არარადიაციულად გადადიან მეტასტაბილურ დონემდე E 2 , რაც ქმნის მის პოპულაციის ინვერსიას. ამის შემდეგ, სპონტანური რადიაციული გადასვლები E 2 → E 1 იწყება მონოქრომატული ფოტონების გამოსხივებით:

ბრინჯი. 31.4.სქემატური ლაზერული მოწყობილობა

სპონტანური ემისიის ფოტონები გამოსხივებული კუთხით ღრუს ღერძის გასასვლელში გვერდითი ზედაპირიდა არ მონაწილეობენ გენერირების პროცესში. მათი ნაკადი სწრაფად შრება.

ფოტონები, რომლებიც სპონტანური ემისიის შემდეგ მოძრაობენ რეზონატორის ღერძის გასწვრივ, განმეორებით გადიან სამუშაო სითხეში, ირეკლავენ სარკეებიდან. ამავდროულად, ისინი ურთიერთქმედებენ აღგზნებულ ნაწილაკებთან, რაც იწვევს სტიმულირებულ ემისიას. ამის გამო ხდება იმავე მიმართულებით მოძრავი ინდუცირებული ფოტონების „ზვავის მსგავსი“ ზრდა. ფოტონების გამრავლებული ნაკადი გამოდის გამჭვირვალე სარკის მეშვეობით, რაც ქმნის თითქმის პარალელური თანმიმდევრული სხივების ძლიერ სხივს. სინამდვილეში, ლაზერული გამოსხივება წარმოიქმნება პირველისპონტანური ფოტონი, რომელიც მოძრაობს რეზონატორის ღერძის გასწვრივ. ეს უზრუნველყოფს რადიაციის თანმიმდევრულობას.

ამრიგად, ლაზერი გარდაქმნის ტუმბოს წყაროს ენერგიას მონოქრომატული თანმიმდევრული სინათლის ენერგიად. ასეთი ტრანსფორმაციის ეფექტურობა, ე.ი. ეფექტურობა დამოკიდებულია ლაზერის ტიპზე და მერყეობს პროცენტის ფრაქციებიდან რამდენიმე ათეულ პროცენტამდე. ლაზერების უმეტესობას აქვს ეფექტურობა 0,1-1%.

ლაზერების სახეები

პირველმა ლაზერმა (1960) გამოიყენა რუბი, როგორც სამუშაო სითხე და ოპტიკური სატუმბი სისტემა. რუბი არის კრისტალური ალუმინის ოქსიდი A1 2 O 3, რომელიც შეიცავს დაახლოებით 0,05% ქრომის ატომებს (ეს არის ქრომი, რომელიც იძლევა ლალს. ვარდისფერი ფერი). კრისტალურ ბადეში ჩასმული ქრომის ატომები აქტიური გარემოა

ენერგიის დონეების კონფიგურაციით, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 31.3. ლალის ლაზერული გამოსხივების ტალღის სიგრძეა λ = 694,3 ნმ. შემდეგ გამოჩნდა ლაზერები სხვა აქტიური მედიის გამოყენებით.

სამუშაო სითხის ტიპებიდან გამომდინარე, ლაზერები იყოფა გაზად, მყარ მდგომარეობაში, თხევად და ნახევარგამტარებად. მყარი მდგომარეობის ლაზერებში აქტიური ელემენტი, როგორც წესი, მზადდება ცილინდრის სახით, რომლის სიგრძე მის დიამეტრზე ბევრად მეტია. გაზი და თხევადი აქტიური მედია მოთავსებულია ცილინდრულ კუვეტში.

სატუმბი მეთოდიდან გამომდინარე, შეიძლება მიღებულ იქნას ლაზერული გამოსხივების უწყვეტი და იმპულსური წარმოქმნა. ზე უწყვეტი სისტემატუმბოს პოპულაციის ინვერსიის მხარდაჭერა დიდი დროენერგიის გარე წყაროს გამო. მაგალითად, უწყვეტი აგზნება ელექტრული გამონადენით აირისებრ გარემოში. იმპულსური სატუმბი სისტემით, მოსახლეობის ინვერსია იქმნება იმპულსური რეჟიმში. პულსის გამეორების სიხშირე 10 -3-დან

ჰც 10 3 ჰც-მდე.

31.4. ლაზერული გამოსხივების მახასიათებლები

ლაზერული გამოსხივება თავისი თვისებებით მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვეულებრივი სინათლის წყაროების გამოსხივებისგან. მოდით აღვნიშნოთ მისი დამახასიათებელი ნიშნები.

1. თანმიმდევრულობა.რადიაცია არის უაღრესად თანმიმდევრული,რაც განპირობებულია სტიმულირებული ემისიის თვისებებით. ამ შემთხვევაში ხდება არა მხოლოდ დროითი, არამედ სივრცითი თანმიმდევრულობა: ფაზური სხვაობა სიბრტყის ორ წერტილში გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულად რჩება მუდმივი (ნახ. 31.5, ა).

2. კოლიმაცია.ლაზერული გამოსხივება არის კოლიმირებული,იმათ. φ მცირეა, მაშინ ლაზერის სხივის ინტენსივობა ოდნავ მცირდება მანძილის მატებასთან ერთად. ეს საშუალებას აძლევს სიგნალებს გადაიცეს დიდ დისტანციებზე მათი ინტენსივობის მცირე შესუსტებით.

3. მონოქრომატული.ლაზერული გამოსხივება არის უაღრესად მონოქრომატული,იმათ. შეიცავს თითქმის იგივე სიხშირის ტალღებს (სპექტრული ხაზის სიგანე არის Δλ ≈0.01 ნმ). ჩართულია

ნახაზი 31.5c გვიჩვენებს ლაზერის სხივისა და ჩვეულებრივი სინათლის სხივის ხაზის სიგანის სქემატურ შედარებას.

ბრინჯი. 31.5.ლაზერული გამოსხივების თანმიმდევრულობა (a), კოლიმაცია (ბ), მონოქრომატულობა (c).

ლაზერების გამოჩენამდე, გარკვეული ხარისხის მონოქრომატულობის გამოსხივების მიღება შეიძლებოდა მოწყობილობების - მონოქრომატების გამოყენებით, რომლებიც განასხვავებენ ვიწრო სპექტრულ ინტერვალებს (ვიწრო ზოლები) უწყვეტი სპექტრისგან. ტალღის სიგრძე), თუმცა, ასეთ ზოლებში სინათლის სიმძლავრე დაბალია.

4. მაღალი სიმძლავრე.ლაზერის გამოყენებით შესაძლებელია ძალიან მაღალი მონოქრომატული გამოსხივების სიმძლავრის მიწოდება - 10 5 ვტ-მდე უწყვეტ რეჟიმში. იმპულსური ლაზერების სიმძლავრე რამდენიმე რიგით მეტია. ამრიგად, ნეოდიმის ლაზერი წარმოქმნის პულსს ენერგიით E = 75 J, რომლის ხანგრძლივობაა t = 3x10 -12 წმ. სიმძლავრე პულსში უდრის P = E/t = 2,5x10 13 W (შედარებისთვის: ჰიდროელექტროსადგურის სიმძლავრეა P ~ 10 9 W).

5. მაღალი ინტენსივობა.პულსირებულ ლაზერებში ლაზერული გამოსხივების ინტენსივობა ძალიან მაღალია და შეუძლია მიაღწიოს I = 10 14 -10 16 W/cm 2 (საშუალო ინტენსივობა მზის შუქიდედამიწის ზედაპირთან ახლოს I = 0,1 ვტ/სმ 2).

6. მაღალი სიკაშკაშე.ხილულ დიაპაზონში მოქმედი ლაზერებისთვის, სიკაშკაშელაზერული გამოსხივება (შუქის ინტენსივობა ერთეულ ზედაპირზე) ძალიან მაღალია. ყველაზე სუსტ ლაზერებსაც კი აქვთ სიკაშკაშე 10 15 cd/m 2 (შედარებისთვის: მზის სიკაშკაშე L ~ 10 9 cd/m 2).

7. წნევა.როდესაც ლაზერის სხივი ეცემა სხეულის ზედაპირზე, ის ქმნის წნევა(დ). ზედაპირზე პერპენდიკულარული ლაზერული გამოსხივების სრული შთანთქმისას იქმნება წნევა D = I/c, სადაც I არის გამოსხივების ინტენსივობა, c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. მთლიანი ასახვით, წნევა ორჯერ მეტია. ინტენსივობისთვის I = 10 14 ვტ/სმ 2 = 10 18 ვტ/მ 2; D = 3.3x10 9 Pa = 33,000 ატ.

8. პოლარიზაცია.ლაზერული გამოსხივება მთლიანად პოლარიზებული.

31.5. მედიცინაში გამოყენებული ლაზერული გამოსხივების მახასიათებლები

რადიაციის ტალღის სიგრძე

სამედიცინო ლაზერების რადიაციის ტალღის სიგრძე (λ) მდგომარეობს 0,2 -10 μm დიაპაზონში, ე.ი. ულტრაიისფერი სხივებიდან შორეულ ინფრაწითელ რეგიონამდე.

რადიაციული სიმძლავრე

სამედიცინო ლაზერების რადიაციული სიმძლავრე (P) მერყეობს ფართო საზღვრებში, რაც განისაზღვრება გამოყენების მიზნებით. უწყვეტი ტუმბოს მქონე ლაზერებისთვის P = 0.01-100 W. პულსირებული ლაზერები ხასიათდება პულსის სიმძლავრით P და პულსის ხანგრძლივობით τ და

ქირურგიული ლაზერებისთვის P და = 10 3 -10 8 W, და პულსის ხანგრძლივობა t და = 10 -9 -10 -3 წმ.

ენერგია გამოსხივების პულსში

ლაზერული გამოსხივების ერთი პულსის ენერგია (E და) განისაზღვრება მიმართებით E და = P და -t და, სადაც t და არის გამოსხივების პულსის ხანგრძლივობა (ჩვეულებრივ t და = 10 -9 -10 -3 წმ) . ქირურგიული ლაზერებისთვის E და = 0.1-10 J.

პულსის გამეორების სიხშირე

იმპულსური ლაზერების ეს მახასიათებელი (f) გვიჩვენებს რადიაციის იმპულსების რაოდენობას, რომლებიც წარმოიქმნება ლაზერის მიერ 1 წამში. თერაპიული ლაზერებისთვის f = 10-3000 ჰც, ქირურგიული ლაზერებისთვის f = 1-100 ჰც.

საშუალო რადიაციის სიმძლავრე

იმპულსური პერიოდული ლაზერების ეს მახასიათებელი (P av) გვიჩვენებს, თუ რამდენ ენერგიას გამოყოფს ლაზერი 1 წამში და განისაზღვრება შემდეგი ურთიერთობით:

ინტენსივობა (ძაბვის სიმჭიდროვე)

ეს მახასიათებელი (I) განისაზღვრება, როგორც ლაზერული გამოსხივების სიმძლავრის თანაფარდობა სხივის კვეთის ფართობთან. უწყვეტი ლაზერებისთვის I = P/S. იმპულსური ლაზერების შემთხვევაში არსებობს პულსის ინტენსივობა I და = P და /S და საშუალო ინტენსივობა I av = P av /S.

ქირურგიული ლაზერების ინტენსივობა და მათი გამოსხივებით შექმნილი წნევა აქვს შემდეგი მნიშვნელობები:

უწყვეტი ლაზერებისთვის I ~ 10 3 W/cm 2, D = 0.033 Pa;

იმპულსური ლაზერებისთვის I და ~ 10 5 -10 11 W/cm 2, D = 3.3 - 3.3x10 6 Pa.

პულსის ენერგიის სიმკვრივე

ეს რაოდენობა (W) ახასიათებს ენერგიას დასხივებული ზედაპირის ფართობის ერთეულზე თითო იმპულსზე და განისაზღვრება W = E და /S მიმართებით, სადაც S (სმ 2) არის სინათლის ლაქის ფართობი (ე.ი. ლაზერის სხივის კვეთა) ზედაპირზე ბიოლოგიურ ქსოვილებზე. ქირურგიაში გამოყენებული ლაზერებისთვის W ≈ 100 J/cm 2.

პარამეტრი W შეიძლება ჩაითვალოს გამოსხივების დოზად D 1 პულსზე.

31.6. ქსოვილის თვისებების და მისი ტემპერატურის ცვლილებები უწყვეტი ძლიერი ლაზერული გამოსხივების გავლენის ქვეშ

ტემპერატურისა და ქსოვილის თვისებების ცვლილებები

უწყვეტი ლაზერული გამოსხივების გავლენის ქვეშ

ბიოლოგიური ქსოვილის მიერ მაღალი სიმძლავრის ლაზერული გამოსხივების შეწოვას თან ახლავს სითბოს გამოყოფა. გამოთავისუფლებული სითბოს გამოსათვლელად გამოიყენება სპეციალური მნიშვნელობა - მოცულობითი სითბოს სიმკვრივე(რ).

სითბოს გამოყოფას თან ახლავს ტემპერატურის მატება და ქსოვილებში ხდება შემდეგი პროცესები:

40-60°C ტემპერატურაზე ხდება ფერმენტის გააქტიურება, შეშუპების წარმოქმნა, ცვლილებები და, მოქმედების დროიდან გამომდინარე, უჯრედის სიკვდილი, ცილის დენატურაცია, კოაგულაციის დაწყება და ნეკროზი;

60-80°C-ზე - კოლაგენის დენატურაცია, მემბრანის დეფექტები; 100°C-ზე - დეჰიდრატაცია, ქსოვილის წყლის აორთქლება; 150°C-ზე მეტი - ნახშირი;

300°C-ზე მეტი - ქსოვილის აორთქლება, გაზის წარმოქმნა. ამ პროცესების დინამიკა ნაჩვენებია ნახ. 31.6.

ბრინჯი. 31.6.ქსოვილის ტემპერატურის ცვლილებების დინამიკა უწყვეტი ლაზერული გამოსხივების გავლენის ქვეშ

1 ფაზა.პირველ რიგში, ქსოვილის ტემპერატურა იზრდება 37-დან 100 °C-მდე. ამ ტემპერატურის დიაპაზონში თერმოდინამიკური თვისებებიქსოვილები პრაქტიკულად უცვლელი რჩება და დროთა განმავლობაში ხდება ტემპერატურის წრფივი მატება (α = const და I = const).

2 ფაზა. 100 °C ტემპერატურაზე იწყება ქსოვილის წყლის აორთქლება და ამ პროცესის დასრულებამდე ტემპერატურა მუდმივი რჩება.

3 ფაზა.წყლის აორთქლების შემდეგ, ტემპერატურა კვლავ იწყებს მატებას, მაგრამ უფრო ნელა, ვიდრე სექცია 1-ში, ვინაიდან დეჰიდრატირებული ქსოვილი ნორმალურზე ნაკლებ ენერგიას შთანთქავს.

4 ფაზა. T ≈ 150 °C ტემპერატურის მიღწევისას იწყება ბიოლოგიური ქსოვილის ნახშირბადის და, შესაბამისად, „გაშავების“ პროცესი. ამ შემთხვევაში, შთანთქმის კოეფიციენტი α იზრდება. მაშასადამე, შეინიშნება ტემპერატურის არაწრფივი მატება, რომელიც დროთა განმავლობაში აჩქარებს.

5 ფაზა.როდესაც ტემპერატურა T ≈ 300 °C მიიღწევა, იწყება დეჰიდრატირებული ნახშირბადის ბიოლოგიური ქსოვილის აორთქლების პროცესი და ტემპერატურის მატება კვლავ ჩერდება. სწორედ ამ მომენტში ლაზერის სხივი ჭრის (აშორებს) ქსოვილს, ე.ი. ხდება სკალპელი.

ტემპერატურის მატების ხარისხი დამოკიდებულია ქსოვილის სიღრმეზე (სურ. 31.7).

ბრინჯი. 31.7.პროცესები, რომლებიც მიმდინარეობს დასხივებულ ქსოვილებში სხვადასხვა სიღრმეზე: ა- ზედაპირულ ფენაში ქსოვილი თბება რამდენიმე ასეულ გრადუსამდე და აორთქლდება; ბ- რადიაციული სიმძლავრე, დასუსტებული ზედა ფენა, არ არის საკმარისი ქსოვილის აორთქლებისთვის. ხდება ქსოვილის კოაგულაცია (ზოგჯერ ნახშირთან ერთად - სქელი შავი ხაზი); ვ- ქსოვილის გათბობა ხდება ზონიდან სითბოს გადაცემის გამო (ბ)

ცალკეული ზონების მოცულობა განისაზღვრება როგორც ლაზერული გამოსხივების მახასიათებლებით, ასევე თავად ქსოვილის თვისებებით (პირველ რიგში შთანთქმის და თბოგამტარობის კოეფიციენტები).

ლაზერული გამოსხივების ძლიერი ფოკუსირებული სხივის ზემოქმედებას თან ახლავს დარტყმითი ტალღების გამოჩენა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მიმდებარე ქსოვილების მექანიკური დაზიანება.

ქსოვილის აბლაცია ძლიერი პულსირებული ლაზერული გამოსხივების გავლენის ქვეშ

როდესაც ქსოვილი ექვემდებარება ლაზერული გამოსხივების მოკლე იმპულსებს მაღალი ენერგიის სიმკვრივით, რეალიზდება ბიოლოგიური ქსოვილის გაკვეთისა და მოცილების სხვა მექანიზმი. ამ შემთხვევაში ქსოვილის სითხის ძალიან სწრაფი გათბობა ხდება T > T დუღილამდე. ამ შემთხვევაში ქსოვილის სითხე აღმოჩნდება მეტასტაბილურ გადახურებულ მდგომარეობაში. შემდეგ ხდება ქსოვილის სითხის „ასაფეთქებელი“ დუღილი, რასაც თან ახლავს ქსოვილის ამოღება ნახშირის გარეშე. ამ ფენომენს ე.წ აბლაცია.აბლაციას თან ახლავს მექანიკური დარტყმითი ტალღების წარმოქმნა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ქსოვილის მექანიკური დაზიანება ლაზერული დასხივების ზონის სიახლოვეს. ეს ფაქტი გასათვალისწინებელია იმპულსური ლაზერული გამოსხივების პარამეტრების არჩევისას, მაგალითად კანის გახეხვის, კბილების გაბურღვისას ან როდესაც ლაზერული კორექციამხედველობის სიმახვილე.

31.7. ლაზერული გამოსხივების გამოყენება მედიცინაში

ბიოლოგიურ ობიექტებთან ლაზერული გამოსხივების (LR) ურთიერთქმედების დამახასიათებელი პროცესები შეიძლება დაიყოს 3 ჯგუფად:

შემაშფოთებელი გავლენა(არ აქვს შესამჩნევი გავლენა ბიოლოგიურ ობიექტზე);

ფოტოქიმიური მოქმედება(ლაზერით აღგზნებული ნაწილაკი ან თავად იღებს მონაწილეობას შესაბამის ქიმიურ რეაქციებში, ან გადასცემს თავის აგზნებას ქიმიურ რეაქციაში მონაწილე სხვა ნაწილაკზე);

ფოტოგანადგურება(სითბოს ან დარტყმითი ტალღების გამოყოფის გამო).

ლაზერული დიაგნოსტიკა

ლაზერული დიაგნოსტიკა არის ბიოლოგიურ ობიექტზე არასასურველი ეფექტი თანმიმდევრულობალაზერული გამოსხივება. მოდით ჩამოვთვალოთ ძირითადი დიაგნოსტიკური მეთოდები.

ინტერფერომეტრია.როდესაც ლაზერული გამოსხივება აირეკლება უხეში ზედაპირიდან, წარმოიქმნება მეორადი ტალღები, რომლებიც ერევიან ერთმანეთს. შედეგად ყალიბდება მუქი და ღია ლაქების (ლაქების) სურათი, რომლის მდებარეობა გვაწვდის ინფორმაციას ბიოლოგიური ობიექტის ზედაპირის შესახებ (ლაქების ინტერფერომეტრიის მეთოდი).

ჰოლოგრაფია.ლაზერული გამოსხივების გამოყენებით მიიღება ობიექტის 3-განზომილებიანი გამოსახულება. მედიცინაში ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა მიიღოთ კუჭის შიდა ღრუების სამგანზომილებიანი გამოსახულება, თვალები და ა.შ.

სინათლის გაფანტვა.როდესაც უაღრესად მიმართული ლაზერის სხივი გადის გამჭვირვალე ობიექტზე, სინათლე იფანტება. გაფანტული სინათლის ინტენსივობის კუთხური დამოკიდებულების აღრიცხვა (ნეფელომეტრიის მეთოდი) საშუალებას იძლევა განისაზღვროს საშუალო ნაწილაკების ზომა (0,02-დან 300 მკმ-მდე) და მათი დეფორმაციის ხარისხი.

როდესაც გაფანტულია, სინათლის პოლარიზაცია შეიძლება შეიცვალოს, რაც ასევე გამოიყენება დიაგნოსტიკაში (პოლარიზაციის ნეფელომეტრიის მეთოდი).

დოპლერის ეფექტი.ეს მეთოდი ეფუძნება LR-ის დოპლერის სიხშირის ცვლის გაზომვას, რაც ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე აირეკლება ნელა მოძრავი ნაწილაკებიდანაც კი (ანენომეტრიის მეთოდი). ამ გზით იზომება სისხლძარღვებში სისხლის ნაკადის სიჩქარე, ბაქტერიების მობილურობა და ა.შ.

კვაზიელასტიური გაფანტვა.ასეთი გაფანტვით, ხდება ზონდირების LR ტალღის სიგრძის უმნიშვნელო ცვლილება. ამის მიზეზი გაზომვის პროცესში გაფანტვის თვისებების (კონფიგურაცია, ნაწილაკების კონფორმაცია) ცვლილებაა. გაფანტვის ზედაპირის პარამეტრების დროებითი ცვლილებები ვლინდება მიწოდების გამოსხივების სპექტრთან შედარებით გაფანტვის სპექტრის ცვლილებით (გაფანტვის სპექტრი ან ფართოვდება, ან მასში ჩნდება დამატებითი მაქსიმუმები). ეს მეთოდისაშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ინფორმაცია სკატერების ცვალებადი მახასიათებლების შესახებ: დიფუზიის კოეფიციენტი, მიმართული ტრანსპორტის სიჩქარე, ზომა. ასე ხდება ცილის მაკრომოლეკულების დიაგნოსტიკა.

ლაზერული მასის სპექტროსკოპია.ეს მეთოდი გამოიყენება შესასწავლად ქიმიური შემადგენლობაობიექტი. ლაზერული გამოსხივების ძლიერი სხივები აორთქლდება ბიოლოგიური ობიექტის ზედაპირიდან. ორთქლები ექვემდებარება მასის სპექტრულ ანალიზს, რომლის შედეგები განსაზღვრავს ნივთიერების შემადგენლობას.

ლაზერული სისხლის ტესტი.ლაზერის სხივი, რომელიც გადის ვიწრო კვარცის კაპილარში, რომლის მეშვეობითაც სპეციალურად დამუშავებული სისხლი ტუმბოს, იწვევს მის უჯრედებს ფლუორესცირებას. შემდეგ ფლუორესცენტური შუქი აღმოჩენილია მგრძნობიარე სენსორის მიერ. ეს სიკაშკაშე სპეციფიკურია თითოეული ტიპის უჯრედისთვის, რომელიც ინდივიდუალურად გადის ლაზერის სხივის კვეთაზე. გამოითვლება უჯრედების საერთო რაოდენობა სისხლის მოცემულ მოცულობაში. განისაზღვრება ზუსტი რაოდენობრივი მაჩვენებლები თითოეული უჯრედის ტიპისთვის.

ფოტოდესტრუქციის მეთოდი.იგი გამოიყენება ზედაპირის შესასწავლად შემადგენლობაობიექტი. ძლიერი LR სხივები შესაძლებელს ხდის ბიოლოგიური ობიექტების ზედაპირიდან მიკრონიმუშების აღებას ნივთიერების აორთქლებისა და ამ ორთქლის შემდგომი მასობრივი სპექტრული ანალიზით.

ლაზერული გამოსხივების გამოყენება თერაპიაში

თერაპიაში გამოიყენება დაბალი ინტენსივობის ლაზერები (ინტენსივობა 0,1-10 ვ/სმ2). დაბალი ინტენსივობის გამოსხივება არ იწვევს შესამჩნევ დესტრუქციულ ეფექტს ქსოვილზე უშუალოდ დასხივების დროს. სპექტრის ხილულ და ულტრაიისფერ რაიონებში დასხივების ეფექტები გამოწვეულია ფოტოქიმიური რეაქციებით და არ განსხვავდება ჩვეულებრივი არათანმიმდევრული წყაროებიდან მიღებული მონოქრომატული სინათლის ეფექტებისგან. ამ შემთხვევაში, ლაზერები უბრალოდ მოსახერხებელი მონოქრომატული სინათლის წყაროა, რომელიც უზრუნველყოფს

ბრინჯი. 31.8.ლაზერული წყაროს გამოყენების სქემა სისხლის ინტრავასკულარული დასხივებისთვის

ექსპოზიციის ზუსტი ლოკალიზაციისა და დოზირების უზრუნველყოფა. როგორც მაგალითი ნახ. სურათი 31.8 გვიჩვენებს ლაზერული გამოსხივების წყაროს გამოყენების დიაგრამას სისხლის ინტრავასკულარული დასხივებისთვის გულის უკმარისობის მქონე პაციენტებში.

ლაზერული თერაპიის ყველაზე გავრცელებული მეთოდები ჩამოთვლილია ქვემოთ.

წითელი შუქის თერაპია. He-Ne ლაზერული გამოსხივება ტალღის სიგრძით 632,8 ნმ გამოიყენება ანთების საწინააღმდეგო მიზნებისთვის ჭრილობების, წყლულების და გულის კორონარული დაავადების სამკურნალოდ. თერაპიული ეფექტი დაკავშირებულია ამ ტალღის სიგრძის სინათლის გავლენას უჯრედის პროლიფერაციულ აქტივობაზე. სინათლე მოქმედებს როგორც უჯრედული მეტაბოლიზმის რეგულატორი.

ლურჯი სინათლის თერაპია.ლაზერული გამოსხივება ტალღის სიგრძით ლურჯ რეგიონში ხილული სინათლეგამოიყენება, მაგალითად, ახალშობილთა სიყვითლის სამკურნალოდ. ეს დაავადება ორგანიზმში ბილირუბინის კონცენტრაციის მკვეთრი მატების შედეგია, რომელსაც აქვს მაქსიმალური შეწოვა ცისფერ რეგიონში. თუ ბავშვებს ამ დიაპაზონის ლაზერული გამოსხივება უტარდებათ, ბილირუბინი იშლება და იქმნება წყალში ხსნადი პროდუქტები.

ლაზერული ფიზიოთერაპია -ლაზერული გამოსხივების გამოყენება ელექტროფიზიოთერაპიის სხვადასხვა მეთოდებთან ერთად. ზოგიერთ ლაზერს აქვს მაგნიტური მიმაგრება ლაზერული გამოსხივებისა და მაგნიტური ველის კომბინირებული მოქმედებისთვის - მაგნიტური ლაზერული თერაპია. მათ შორისაა Milta მაგნიტურ-ინფრაწითელი ლაზერული თერაპიული მოწყობილობა.

ლაზერული თერაპიის ეფექტურობა იზრდება იმ სამკურნალო ნივთიერებებთან ერთად, რომლებიც ადრე იყო გამოყენებული დასხივებულ ადგილზე (ლაზერული ფორეზი).

სიმსივნეების ფოტოდინამიკური თერაპია.ფოტოდინამიკური თერაპია (PDT) გამოიყენება სინათლისთვის ხელმისაწვდომი სიმსივნეების მოსაშორებლად. PDT ეფუძნება სიმსივნეებში ლოკალიზებული ფოტოსენსიბილიზატორების გამოყენებას, რომლებიც ზრდის ქსოვილების მგრძნობელობას მათი დროს.

შემდგომი დასხივება ხილული შუქით. სიმსივნეების განადგურება PDT-ის დროს ეფუძნება სამ ეფექტს: 1) სიმსივნური უჯრედების პირდაპირი ფოტოქიმიური განადგურება; 2) სიმსივნის სისხლძარღვების დაზიანება, რაც იწვევს იშემიას და სიმსივნის სიკვდილს; 3) ანთებითი რეაქციის წარმოქმნა, რომელიც ახდენს სხეულის ქსოვილების სიმსივნის საწინააღმდეგო იმუნურ დაცვას.

ფოტოსენსიბილიზატორების შემცველი სიმსივნეების დასხივების მიზნით გამოიყენება ლაზერული გამოსხივება ტალღის სიგრძით 600-850 ნმ. სპექტრის ამ რეგიონში ბიოლოგიურ ქსოვილებში სინათლის შეღწევის სიღრმე მაქსიმალურია.

ფოტოდინამიკური თერაპია გამოიყენება კანის სიმსივნეების, შინაგანი ორგანოების: ფილტვების, საყლაპავის (ამავე დროს შინაგანი ორგანოებილაზერული გამოსხივება მიეწოდება სინათლის გიდების გამოყენებით).

ლაზერული გამოსხივების გამოყენება ქირურგიაში

ქირურგიაში მაღალი ინტენსივობის ლაზერები გამოიყენება ქსოვილის მოსაჭრელად, პათოლოგიური უბნების მოსაშორებლად, სისხლდენის შესაჩერებლად და ბიოლოგიური ქსოვილების შესადუღებლად. რადიაციის ტალღის სიგრძის, მისი ინტენსივობისა და ექსპოზიციის ხანგრძლივობის სწორად არჩევით შესაძლებელია სხვადასხვა ქირურგიული ეფექტის მიღება. ამრიგად, ბიოლოგიური ქსოვილების მოსაჭრელად გამოიყენება უწყვეტი CO 2 ლაზერის ფოკუსირებული სხივი, რომელსაც აქვს ტალღის სიგრძე λ = 10,6 μm და სიმძლავრე 2x10 3 W/cm 2.

ლაზერის სხივის გამოყენება ქირურგიაში უზრუნველყოფს შერჩევით და კონტროლირებად ექსპოზიციას. ლაზერულ ქირურგიას აქვს რამდენიმე უპირატესობა:

უკონტაქტო, აბსოლუტური სტერილობის უზრუნველყოფა;

სელექციურობა, რომელიც საშუალებას აძლევს რადიაციული ტალღის სიგრძის არჩევას დოზებით გაანადგუროს პათოლოგიური ქსოვილები გარემომცველ ჯანსაღ ქსოვილებზე ზემოქმედების გარეშე;

უსისხლოება (ცილის კოაგულაციის გამო);

მიკროქირურგიული ჩარევების შესაძლებლობა სხივის ფოკუსირების მაღალი ხარისხის გამო.

მოდით მივუთითოთ ლაზერების ქირურგიული გამოყენების რამდენიმე სფერო.

ქსოვილების ლაზერული შედუღება.დაშლილი ქსოვილების შეერთება აუცილებელი ნაბიჯია მრავალი ოპერაციის დროს. სურათი 31.9 გვიჩვენებს, თუ როგორ ხდება დიდი ნერვის ერთ-ერთი ღეროს შედუღება კონტაქტურ რეჟიმში შედუღების გამოყენებით, რომელიც

ბრინჯი. 31.9.ნერვის შედუღება ლაზერის სხივის გამოყენებით

წვეთები პიპეტიდან გამოიყენება ლაზირების ადგილზე.

პიგმენტური უბნების განადგურება.პულსირებული ლაზერები გამოიყენება პიგმენტური უბნების განადგურებისთვის. ეს მეთოდი (ფოტოთერმოლიზი)გამოიყენება ანგიომების, ტატუების, სისხლძარღვებში სკლეროზული ნადების სამკურნალოდ და ა.შ.

ლაზერული ენდოსკოპია.ენდოსკოპიის შემოღებამ რევოლუცია მოახდინა ქირურგიულ მედიცინაში. დიდი ღია ოპერაციების თავიდან აცილების მიზნით, ლაზერული გამოსხივება მიეწოდება მკურნალობის ადგილზე ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სინათლის გიდების გამოყენებით, რაც საშუალებას იძლევა ლაზერული გამოსხივება გადაიტანოს შიდა ღრუ ორგანოების ბიოლოგიურ ქსოვილებში. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს ინფექციის და პოსტოპერაციული გართულებების რისკს.

ლაზერული ავარია.მოკლე პულსის ლაზერები სინათლის გიდებთან ერთად გამოიყენება სისხლძარღვებში ნადების მოსაშორებლად, ნაღვლის ბუშტში და თირკმლის კენჭებში.

ლაზერები ოფთალმოლოგიაში.ოფთალმოლოგიაში ლაზერების გამოყენება შესაძლებელს ხდის უსისხლო ქირურგიული ჩარევების ჩატარებას თვალის კაკლის მთლიანობის დარღვევის გარეშე. ეს არის ოპერაციები მინისებრ სხეულზე; მოწყვეტილი ბადურის შედუღება; გლაუკომის მკურნალობა თვალშიდა სითხის გადინების მიზნით ხვრელების (50÷100 μm დიამეტრის) „გახვრეტით“ ლაზერის სხივით. მხედველობის კორექციისთვის გამოიყენება რქოვანას ქსოვილის ფენა-ფენა აბლაცია.

31.8. ძირითადი ცნებები და ფორმულები

მაგიდის დასასრული

31.9. Დავალებები

1. ფენილალანინის მოლეკულაში ენერგეტიკული სხვაობა მიწისა და აღგზნებულ მდგომარეობებში არის ΔE = 0,1 eV. იპოვეთ კავშირი ამ დონის პოპულაციებს შორის T = 300 K.

პასუხი: n = 3.5*10 18.

რეალური გამოსხივება შეიცავს არა ერთ კონკრეტულ რხევის სიხშირეს, არამედ სხვადასხვა სიხშირეების გარკვეულ კომპლექტს, რომელსაც ეწოდება სპექტრი ან სპექტრული შემადგენლობაამ რადიაციის. გამოსხივება მონოქრომატულია, თუ ის შეიცავს სიხშირეების (ან ტალღის სიგრძის) ძალიან ვიწრო დიაპაზონს. ხილულ რეგიონში მონოქრომატული გამოსხივება იწვევს სინათლის შეგრძნებას გარკვეული ფერი; მაგალითად, რადიაცია, რომელიც ფარავს ტალღის სიგრძის დიაპაზონს 0,55-დან 0,56 მკმ-მდე, აღიქმება, როგორც მწვანე ფერი. რაც უფრო ვიწროა მოცემული გამოსხივების სიხშირის დიაპაზონი, მით უფრო მონოქრომატულია. ფორმულა (1.2) ეხება იდეალურად მონოქრომატულ გამოსხივებას, რომელიც შეიცავს ერთი რხევის სიხშირეს.

ცხელი მყარი და თხევადი სხეულებიასხივებენ უწყვეტ (ან უწყვეტ) სპექტრს ელექტრომაგნიტური ტალღებიძალიან ფართო სიხშირის დიაპაზონი. მანათობელი იშვიათი გაზები ასხივებენ ხაზების სპექტრს, რომელიც შედგება ინდივიდუალური მონოქრომატული გამოსხივებისგან, რომელსაც ეწოდება სპექტრული ხაზები; თითოეულ სპექტრულ ხაზს ახასიათებს რხევის სპეციფიკური სიხშირე (ან ტალღის სიგრძე), რომელიც მდებარეობს მის მიერ დაფარული ვიწრო სიხშირის დიაპაზონის შუაში. თუ გამოსხივების წყაროები არ არის ინდივიდუალური (იზოლირებული, თავისუფალი) ატომები, არამედ გაზის მოლეკულები, მაშინ სპექტრი შედგება ზოლებისაგან (ზოლიანი სპექტრი), თითოეული ზოლი ფარავს უფრო ფართო უწყვეტი ტალღის სიგრძის ინტერვალს, ვიდრე სპექტრული ხაზი.

მისთვის დამახასიათებელია თითოეული ნივთიერების ხაზი (ატომური) სპექტრი; ამის წყალობით შესაძლებელია სპექტრალური ანალიზი, ანუ ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრა მის მიერ გამოსხივებული გამოსხივების სპექტრული ხაზების ტალღის სიგრძის მიხედვით.

დავუშვათ, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა ვრცელდება გარკვეულ სწორ ხაზზე, რომელსაც სხივს დავარქმევთ. თქვენ შეიძლება დაინტერესდეთ ვექტორის ცვლილებით სხივის გარკვეულ წერტილში ნაკადთან ერთად

დრო; შესაძლებელია გ. ამ დროს იცვლება არა მხოლოდ ვექტორის სიდიდე, როგორც ეს ფორმულა (1.2) ჩანს, არამედ ვექტორის ორიენტაცია სივრცეში. შემდეგი, შეგიძლიათ დააფიქსიროთ ვექტორის სიდიდე და მიმართულება სხივის სხვადასხვა წერტილში, მაგრამ შიგნით გარკვეული მომენტიდრო. თუ აღმოჩნდება, რომ სხივის გასწვრივ სხვადასხვა წერტილში ყველა ვექტორი დევს ერთ სიბრტყეში, მაშინ გამოსხივებას ეწოდება სიბრტყით პოლარიზებული ან წრფივი პოლარიზებული; ასეთ გამოსხივებას წარმოქმნის წყარო, რომელიც ინარჩუნებს რხევების სიბრტყეს რადიაციული პროცესის დროს. თუ ტალღის წყაროს რხევის სიბრტყე დროთა განმავლობაში იცვლება, მაშინ ტალღაში ვექტორი არ დევს გარკვეულ სიბრტყეში და გამოსხივება არ იქნება სიბრტყე-პოლარიზებული. კერძოდ, შესაძლებელია მივიღოთ ტალღა, რომელშიც ვექტორი ერთნაირად ბრუნავს სხივის გარშემო. თუ ვექტორი სრულიად შემთხვევით ცვლის ორიენტაციას სხივის გარშემო, მაშინ გამოსხივებას ბუნებრივი ეწოდება. ასეთი გამოსხივება მიიღება მანათობელი მყარი, თხევადი და აირისებრი სხეულები, რომელშიც შეხორცების ელემენტარული წყაროების - ატომებისა და მოლეკულების - ვიბრაციის სიბრტყეები შემთხვევით არის ორიენტირებული სივრცეში.

ამრიგად, უმარტივესი გამოსხივება არის მონოქრომატული სიბრტყით პოლარიზებული ტალღა. სიბრტყეს, რომელშიც დევს ტალღის გავრცელების მიმართულების ვექტორი და ვექტორი, ეწოდება რხევის სიბრტყე. სიბრტყეზე პერპენდიკულარულირხევებს (ანუ სიბრტყეს, რომელშიც დევს ვექტორი H) ეწოდება პოლარიზაციის სიბრტყეს.

ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მუდმივია და უდრის

სხვა მედიაში ის k-ზე ნაკლებია და განისაზღვრება ფორმულით (იხ. ნაწილი III, § 29)

სადაც არის დიელექტრიკული და მაგნიტური გამტარიანობები, შესაბამისად.

როდესაც რადიაცია გადადის ერთი საშუალოდან მეორეზე, ტალღაში რხევის სიხშირე შენარჩუნებულია, მაგრამ ტალღის სიგრძე K იცვლება; ჩვეულებრივ, თუ სხვაგვარად არ არის მითითებული, K აღნიშნავს ტალღის სიგრძეს ვაკუუმში.

ზემოთ იყო ნათქვამი ხილული გამოსხივება(რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ სინათლეს) ფარავს ტალღის სიგრძეს 400-დან, თვალის სპეციალური ვარჯიშით, შეუძლია აღიქვას შუქი ტალღის სიგრძით 320-დან 900 ნმ-მდე. ტალღის სიგრძის უფრო ფართო დიაპაზონს 1 სმ-დან 1 სმ-მდე, რომელიც ასევე მოიცავს ულტრაიისფერ და ინფრაწითელ ზონებს, ეწოდება ოპტიკური გამოსხივება.

ლაზერული მოქმედების პირველი პრინციპი, რომლის ფიზიკა დაფუძნებული იყო პლანკის რადიაციის კანონზე, თეორიულად დაასაბუთა აინშტაინმა 1917 წელს. მან აღწერა აბსორბცია, სპონტანური და იძულებითი ელექტრომაგნიტური რადიაციაალბათობის კოეფიციენტების გამოყენებით (აინშტაინის კოეფიციენტები).

პიონერები

თეოდორ მაიმანმა პირველმა აჩვენა მუშაობის პრინციპი, რომელიც დაფუძნებულია ოპტიკურ ტუმბოზე, სინთეზური ლალის ფლეშ ნათურის გამოყენებით, რომელიც აწარმოებს პულსირებულ თანმიმდევრულ გამოსხივებას 694 ნმ ტალღის სიგრძით.

1960 წელს ირანელმა მეცნიერებმა ჯავანმა და ბენეტმა შექმნეს პირველი გაზის კვანტური გენერატორი ჰე და ნე აირების ნარევის გამოყენებით 1:10 თანაფარდობით.

1962 წელს R. N. Hall-მა აჩვენა პირველი გალიუმის არსენიდი (GaAs), რომელიც ასხივებს 850 ნმ. იმავე წელს, ნიკ გოლონიაკმა შექმნა პირველი ნახევარგამტარული ხილული სინათლის კვანტური ოსცილატორი.

ლაზერების დიზაინი და მუშაობის პრინციპი

თითოეული ლაზერული სისტემა შედგება აქტიური საშუალებისგან, რომელიც მოთავსებულია წყვილ ოპტიკურად პარალელურ და მაღალ ამრეკლავ სარკეს შორის, რომელთაგან ერთი გამჭვირვალეა, და ენერგიის წყაროს ტუმბოსთვის. გამაძლიერებელი საშუალება შეიძლება იყოს მყარი, სითხე ან გაზი, რომელსაც აქვს მასში გამავალი სინათლის ტალღის ამპლიტუდის გამაძლიერებელი ელექტრო ან ოპტიკურად ამოტუმბული გამოსხივების სტიმულირებული გამოსხივებით. ნივთიერება მოთავსებულია წყვილ სარკეს შორის ისე, რომ მათში ასახული სინათლე ყოველ ჯერზე გაივლის მასში და, მნიშვნელოვანი გაძლიერების მიღწევის შემდეგ, შეაღწევს გამჭვირვალე სარკეში.

ორსართულიანი გარემო

განვიხილოთ ლაზერის მოქმედების პრინციპი აქტიური გარემოთი, რომლის ატომებს აქვთ მხოლოდ ორი ენერგეტიკული დონე: აღგზნებული E 2 და დაფქული E 1 . თუ ატომები აღგზნებულია E 2 მდგომარეობაში ნებისმიერი სატუმბი მექანიზმის გამოყენებით (ოპტიკური, ელექტრული განმუხტვა, დენის ნაკადი ან ელექტრონული დაბომბვა), მაშინ რამდენიმე ნანოწამის შემდეგ ისინი დაბრუნდებიან მიწის პოზიციაზე, ასხივებენ ენერგიის ფოტონებს hν = E 2 - E 1. . აინშტაინის თეორიის მიხედვით, ემისია წარმოიქმნება ორი სხვადასხვა გზები: ან გამოწვეულია ფოტონით, ან ხდება სპონტანურად. პირველ შემთხვევაში ხდება სტიმულირებული ემისია, ხოლო მეორეში – სპონტანური ემისია. თერმული წონასწორობის დროს, სტიმულირებული ემისიის ალბათობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე სპონტანური ემისია (1:10 33), ამიტომ ჩვეულებრივი სინათლის წყაროების უმეტესობა არათანმიმდევრულია და ლაზერული ლაზერი შესაძლებელია თერმული წონასწორობის გარდა სხვა პირობებში.

ძალიან ძლიერი ტუმბოს შემთხვევაშიც კი, ორ დონის სისტემების პოპულაცია მხოლოდ თანაბარია. ამიტომ, მოსახლეობის ინვერსიის მისაღწევად ოპტიკური ან სხვა სატუმბი მეთოდებით, საჭიროა სამ ან ოთხ დონის სისტემები.

მრავალ დონის სისტემები

რა არის სამ დონის ლაზერის მუშაობის პრინციპი? დასხივება ინტენსიური სიხშირის შუქით ν 02 ამოტუმბავს დიდი რიცხვიატომები ძალიან დაბალი დონეენერგია E 0 ზედა E 2-მდე. ატომების არარადიაციული გადასვლა E 2-დან E 1-ზე ადგენს პოპულაციის ინვერსიას E 1-სა და E 0-ს შორის, რაც პრაქტიკაში შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ატომები დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფებიან მეტასტაბილურ მდგომარეობაში E 1-ზე და E2-დან გადასვლა E 1 სწრაფად ჩნდება. სამდონიანი ლაზერის მოქმედების პრინციპი არის ამ პირობების შესრულება, რის გამოც მიიღწევა პოპულაციის ინვერსია E 0 და E 1 შორის და ფოტონები გაძლიერებულია ინდუცირებული გამოსხივების ე 1 -E 0 ენერგიით. უფრო ფართო E 2 დონეს შეუძლია გაზარდოს ტალღის სიგრძის შთანთქმის დიაპაზონი უფრო ეფექტური ტუმბოსთვის, რაც გამოიწვევს გაზრდილი სტიმულირებული ემისია.

სამ დონის სისტემა მოითხოვს ტუმბოს ძალიან მაღალ სიმძლავრეს, რადგან ლაზინგში ჩართული ქვედა დონე არის საბაზისო დონე. ამ შემთხვევაში, იმისათვის, რომ მოხდეს პოპულაციის ინვერსია, ნახევარზე მეტი საერთო რაოდენობაატომები. ამ შემთხვევაში ენერგია იხარჯება. ტუმბოს სიმძლავრე შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს, თუ ქვედა ლაზირების დონე არ არის საბაზისო დონე, რაც მოითხოვს მინიმუმ ოთხ დონის სისტემას.

აქტიური ნივთიერების ბუნებიდან გამომდინარე, ლაზერები იყოფა სამ ძირითად კატეგორიად, კერძოდ, მყარი, თხევადი და აირი. 1958 წლიდან, როდესაც ლასინგი პირველად დაფიქსირდა ლალის კრისტალში, მეცნიერებმა და მკვლევარებმა შეისწავლეს მასალების ფართო სპექტრი ყველა კატეგორიაში.

მყარი მდგომარეობის ლაზერი

მოქმედების პრინციპი ემყარება აქტიური საშუალების გამოყენებას, რომელიც წარმოიქმნება საიზოლაციო ბროლის გისოსზე ლითონის დამატებით. გარდამავალი ჯგუფი(Ti +3, Cr +3, V +2, Co +2, Ni +2, Fe +2 და ა.შ.), იშვიათი დედამიწის იონები (Ce +3, Pr +3, Nd +3, Pm +3, Sm +2, Eu +2, +3, Tb +3, Dy +3, Ho +3, Er +3, Yb +3 და ა.შ.), და აქტინიდები, როგორიცაა U +3. იონები პასუხისმგებელნი არიან მხოლოდ წარმოქმნაზე. ფიზიკური თვისებებიბაზის მასალა, როგორიცაა თბოგამტარობა და აქვს მნიშვნელოვანიამისთვის ეფექტური მუშაობალაზერული გისოსების ატომების განლაგება დოპირებული იონის გარშემო ცვლის მის ენერგეტიკულ დონეებს. აქტიურ გარემოში სხვადასხვა ლაზირების ტალღის სიგრძე მიიღწევა დოპინგით სხვადასხვა მასალებიიგივე იონი.

ჰოლმიუმის ლაზერი

მაგალითად არის კვანტური გენერატორი, რომელშიც ჰოლმიუმი ცვლის ფუძე ნივთიერების ატომს ბროლის გისოსი. Ho:YAG არის ერთ-ერთი საუკეთესო ლასირების მასალა. ჰოლმიუმის ლაზერის მოქმედების პრინციპია ის, რომ იტრიუმის ალუმინის ბროწეული დოპირებულია ჰოლმიუმის იონებით, ოპტიკურად ამოტუმბავს ფლეშ ნათურას და ასხივებს 2097 ნმ ტალღის სიგრძეზე IR დიაპაზონში, რომელიც კარგად შეიწოვება ქსოვილებით. ეს ლაზერი გამოიყენება სახსრებზე ოპერაციებისთვის, სტომატოლოგიური მკურნალობისთვის, კიბოს უჯრედების, თირკმელებისა და ნაღვლის კენჭების აორთქლების მიზნით.

ნახევარგამტარული კვანტური გენერატორი

კვანტური ჭაბურღილების ლაზერები იაფია, მასიური წარმოების საშუალებას იძლევა და ადვილად მასშტაბირებადია. ნახევარგამტარული ლაზერის მუშაობის პრინციპი ემყარება p-n შეერთების დიოდის გამოყენებას, რომელიც გამოიმუშავებს სინათლეს. გარკვეული სიგრძეტალღები მატარებლის რეკომბინაციით დადებითი მიკერძოებით, LED-ების მსგავსი. LED-ები სპონტანურად ასხივებენ, ლაზერული დიოდები კი იძულებით გამოსხივებას. პოპულაციის ინვერსიის პირობის დასაკმაყოფილებლად, სამუშაო დენი უნდა აღემატებოდეს ზღვრულ მნიშვნელობას. ნახევარგამტარულ დიოდში აქტიური გარემო იღებს ორი ორგანზომილებიანი ფენის დამაკავშირებელი რეგიონის ფორმას.

ლაზერის მუშაობის პრინციპი ამ ტიპისისეთი, რომ რხევების შესანარჩუნებლად გარე სარკე არ არის საჭირო. ფენების მიერ შექმნილი რეფლექსიულობა და შიდა ასახვააქტიური საშუალება საკმარისია ამ მიზნით. ბოლო ზედაპირებიდიოდები იჭრება, რაც უზრუნველყოფს ამრეკლავი ზედაპირების პარალელურობას.

ერთი ტიპის მიერ წარმოქმნილ კავშირს ჰომოჯუნქცია ეწოდება, ხოლო ორი განსხვავებულის შეერთებით შექმნილ კავშირს ჰეტეროკავშირი ეწოდება.

ნახევარგამტარები p და n ტიპის c მაღალი სიმკვრივისმატარებლები ქმნიან pn შეერთებას ძალიან თხელი (≈1 μm) ამოწურვის ფენით.

გაზის ლაზერი

ამ ტიპის ლაზერის მუშაობის პრინციპი და გამოყენება იძლევა თითქმის ნებისმიერი სიმძლავრის (მილივატიდან მეგავატამდე) და ტალღის სიგრძის (UV-დან IR-მდე) მოწყობილობების შექმნას და იძლევა პულსირებულ და უწყვეტ რეჟიმში მუშაობას. აქტიური მედიის ბუნებიდან გამომდინარე, არსებობს გაზის კვანტური გენერატორების სამი ტიპი, კერძოდ, ატომური, იონური და მოლეკულური.

გაზის ლაზერების უმეტესობა ამოტუმბულია ელექტრული გამონადენით. გამონადენის მილში ელექტრონები აჩქარებენ ელექტრული ველიელექტროდებს შორის. ისინი ეჯახებიან აქტიური გარემოს ატომებს, იონებს ან მოლეკულებს და იწვევენ გადასვლას უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე, რათა მიაღწიონ პოპულაციის ინვერსიულ მდგომარეობას და სტიმულირებულ ემისიას.

მოლეკულური ლაზერი

ლაზერის მუშაობის პრინციპი ემყარება იმ ფაქტს, რომ იზოლირებული ატომებისა და იონებისგან განსხვავებით, ატომურ და იონურ კვანტურ გენერატორებში მოლეკულებს აქვთ დისკრეტული ენერგიის დონის ფართო ენერგეტიკული ზოლები. უფრო მეტიც, თითოეულ ელექტრონულ ენერგეტიკულ დონეს აქვს დიდი რიცხვივიბრაციული დონეები და ისინი, თავის მხრივ, გარკვეულწილად ბრუნავს.

ენერგია ელექტრონებს შორის ენერგიის დონეებიგანლაგებულია სპექტრის ულტრაიისფერი და ხილული რაიონებში, ხოლო ვიბრაციულ-ბრუნვის დონეებს შორის - შორეულ და ახლო IR რეგიონებში. ამრიგად, მოლეკულური კვანტური გენერატორების უმეტესობა მუშაობს შორეულ ან ახლო IR რეგიონებში.

ექსიმერული ლაზერები

ექსიმერები არის მოლეკულები, როგორიცაა ArF, KrF, XeCl, რომლებსაც აქვთ გამოყოფილი ძირითადი მდგომარეობა და სტაბილურია პირველ დონეზე. ლაზერის მუშაობის პრინციპი ასეთია. როგორც წესი, მოლეკულების რაოდენობა ძირითად მდგომარეობაში მცირეა, ამიტომ პირდაპირი მდგომარეობიდან ამოტუმბვა შეუძლებელია. მოლეკულები წარმოიქმნება პირველ აღგზნებულ ელექტრონულ მდგომარეობაში შერწყმით დიდი ენერგიაჰალოიდები ინერტული აირებით. პოპულაციის ინვერსია ადვილად მიიღწევა, რადგან საბაზო დონეზე მოლეკულების რაოდენობა ძალიან მცირეა აღგზნებულ დონესთან შედარებით. ლაზერის მუშაობის პრინციპი, მოკლედ, არის გადასასვლელი შეკრული აღგზნებულიდან ელექტრონული მდგომარეობადისოციაციურ ძირითად მდგომარეობაში. პოპულაცია ძირითად მდგომარეობაში ყოველთვის დაბალია, რადგან მოლეკულები ამ ეტაპზე ატომებად იშლება.

ლაზერების დიზაინი და მოქმედების პრინციპი არის ის, რომ გამონადენი მილი ივსება ჰალოიდის (F 2) და იშვიათი დედამიწის გაზით (Ar) ნარევით. მასში შემავალი ელექტრონები ახდენენ ჰალოგენის მოლეკულების დაშლას და იონიზირებას და უარყოფითად დამუხტულ იონებს ქმნიან. დადებითი Ar + და უარყოფითი F - იონები რეაგირებენ და წარმოქმნიან ArF მოლეკულებს პირველ აღგზნებულ შეკრულ მდგომარეობაში, რასაც მოჰყვება მათი გადასვლა მოწინააღმდეგის მდგომარეობაში. ძირითადი მდგომარეობადა თანმიმდევრული რადიაციის წარმოქმნა. ექსიმერული ლაზერი, რომლის მოქმედებისა და გამოყენების პრინციპი ჩვენ ახლა განვიხილავთ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას საღებავებზე დაფუძნებული აქტიური გარემოს დასატუმბლად.

თხევადი ლაზერი

შედარებით მყარი, სითხეები უფრო ერთგვაროვანია და აირებთან შედარებით აქტიური ატომების უფრო მაღალი სიმკვრივე აქვთ. გარდა ამისა, მათი დამზადება არ არის რთული, იძლევა სითბოს მარტივი გაფრქვევის საშუალებას და ადვილად შეიძლება შეიცვალოს. ლაზერის მუშაობის პრინციპია ორგანული საღებავების გამოყენება, როგორიცაა DCM (4-დიციანომეთილენ-2-მეთილ-6-p-დიმეთილამინოსტირილ-4H-პირანი), როდამინი, სტირილი, LDS, კუმარინი, სტილბენი და ა.შ., როგორც აქტიური გარემო. ., გახსნილი შესაბამის გამხსნელში. საღებავის მოლეკულების ხსნარი აღგზნებულია გამოსხივებით, რომლის ტალღის სიგრძეს აქვს კარგი შთანთქმის კოეფიციენტი. ლაზერის მოქმედების პრინციპი, მოკლედ, არის უფრო გრძელი ტალღის სიგრძის გენერირება, რომელსაც ფლუორესცენცია ეწოდება. შთანთქმის ენერგიასა და გამოსხივებულ ფოტონებს შორის განსხვავება გამოიყენება არარადიაციული ენერგიის გადასვლებით და ათბობს სისტემას.

თხევადი კვანტური გენერატორების უფრო ფართო ფლუორესცენციული ზოლი აქვს უნიკალური თვისება- ტალღის სიგრძის რეგულირება. ამ ტიპის ლაზერის მუშაობის პრინციპი და გამოყენება, როგორც რეგულირებადი და თანმიმდევრული სინათლის წყარო, ყველაფერს იძენს უფრო მაღალი ღირებულებასპექტროსკოპიაში, ჰოლოგრაფიასა და ბიოსამედიცინო პროგრამებში.

ცოტა ხნის წინ, იზოტოპების განცალკევებისთვის გამოიყენება საღებავის კვანტური გენერატორები. ამ შემთხვევაში ლაზერი შერჩევით აღაგზნებს ერთ-ერთ მათგანს, რის გამოც იგი შედის ქიმიურ რეაქციაში.

ხშირად გვისვამენ კითხვას - რას ნიშნავს ეს ასოები რადარის დეტექტორების აღწერილობაში: X, K, Ka, L, POP, VG-2?

X, კდა კაეს არის რადიოსიხშირული დიაპაზონი, რომლებშიც მოქმედებენ პოლიციის რადარები.

ლ(ლაზერი) - ნიშნავს ლაზერული რადარების (ლიდარების) გამოვლენის უნარს

POP- ეს არ არის დიაპაზონი, ეს არის პოლიციის რადარის მუშაობის რეჟიმი (და რადარის დეტექტორისთვის - გამოვლენის რეჟიმი).

VG-2ეს არის სარადარო დეტექტორების გამოვლენის სისტემა (და რადარის დეტექტორებში, შესაბამისად, დაცვა ასეთი გამოვლენისგან)

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ამას.

დიაპაზონი X(10,475-დან 10,575 გჰც-მდე) - უძველესი რადიოსიხშირული დიაპაზონი, რომელიც გამოიყენება სიჩქარის კონტროლისთვის. ხანდაზმულ მძღოლებს ახსოვთ სსრკ-ში პოლიციის მიერ გამოყენებული დიდი რადარები, რომლებიც გამოიყურებოდა დიდ ნაცრისფერ მილს, რის გამოც მათ მიიღეს სახელი "მილი" ან "ფარები". ახლა თითქმის აღარავინ დარჩა. მე პირადად ასეთი რამ უკრაინის გზებზე ბოლოს 2007 წელს ვნახე. ნებისმიერი, თუნდაც ყველაზე იაფი სარადარო დეტექტორის მომსახურეობაში, თქვენ მარტივად გექნებათ დრო, რომ შეანელოთ, რადგან... ამ რადარების მუშაობის სიჩქარე დაბალია.

K-band(24.0-დან 24.25 გჰც-მდე) - K-band არის ყველაზე გავრცელებული დიაპაზონი, რომელშიც ამ მომენტშიპოლიციის რადარების უმეტესობა მუშაობს. ეს დიაპაზონი დაინერგა 1976 წელს აშშ-ში და დღემდე ფართოდ გამოიყენება მთელ მსოფლიოში სიჩქარის გამოვლენისთვის. K-ზოლში მომუშავე რადარები გამოირჩევიან უფრო მცირე ზომითა და წონით X-ზოლიან რადარებთან შედარებით, ასევე უფრო მაღალი მოქმედების სიჩქარით. ამ დიაპაზონს იყენებენ რადარები "ვიზირი", "ბერკუტი", "ისკრა" და ა.შ. ყველა მათგანი წარმოდგენილია ჩვენს მაღაზიაში, ამოიცნობს K დიაპაზონს.

კა ბენდი(33.4-დან 36.0 გჰც-მდე) უფრო ახალი დიაპაზონია. ამ დიაპაზონში მომუშავე რადარები უფრო ზუსტია. რადარის დეტექტორებისთვის ამ დიაპაზონის აღმოჩენა უფრო რთულია. ყველა თანამედროვე რადარის დეტექტორი აღმოაჩენს რადარის რადიაციას Ka ზოლში, თუმცა, რადგან ასეთი პოლიციის რადარები ძალიან სწრაფად მოქმედებენ, ფაქტი არ არის, რომ თქვენ შეძლებთ საკმარისად შენელებას, რათა თავიდან აიცილოთ დაჭერა. Ფრთხილად იყავი!

ლაზერული დიაპაზონი. ლაზერულ დიაპაზონში მომუშავე რადარები (ლიდარები) კოშმარია თავდამსხმელისთვის. მას იყენებენ სიჩქარის კამერები, როგორიცაა TruCam მოწყობილობა. ლაზერული სიჩქარის მრიცხველი ასხივებს სხივს ინფრაწითელ სპექტრში. მანქანის ან სანომრე ნიშნის ფარებიდან ასახული, ლაზერის სხივი უკან ბრუნდება და ვინაიდან ეს ყველაფერი სინათლის სიჩქარით ხდება, თქვენ უბრალოდ არ გაქვთ შანსი შეანელოთ. თუ თქვენმა რადარის დეტექტორმა გამოაცხადა, რომ ლაზერი აღმოაჩინა, ეს ნიშნავს, რომ უკვე დაჭერილი ხართ: (სხვა საქმეა, თუ საერთოდ არ დაგიჭირეს და რადარის დეტექტორმა "დაიჭირა" ასახული სიგნალი, მაშინ შეიძლება მაინც გაგიმართლოთ.
ჩვენს მაღაზიაში წარმოდგენილ ყველა რადარის დეტექტორს აქვს ლაზერული რადარის ამოცნობის ფუნქცია. მაგრამ ყველაზე ეფექტური (ერთადერთი საიმედო!) გზა ლაზერულ იარაღთან საბრძოლველად არის ეგრეთ წოდებული „შემცვლელები“ ​​- მოწყობილობები, რომლებიც ატყუებენ ლაზერული სიჩქარის მრიცხველს. ჩვენს მაღაზიაში წარმოდგენილია Beltronics SHIFTER ZR4 კომპლექსი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ და დაიცვათ ლაზერული გამოვლენისგან. ეს არის ის, რაც ნამდვილად გაძლევთ საშუალებას დაიცვათ თავი TruCam-ისგან! Beltronics Shifter ZR4 შეუძლია იმუშაოს როგორც დამოუკიდებლად, ასევე Beltronics-ის რადარის დეტექტორებთან ერთად.

POP რეჟიმი- ეს არის პოლიციის რადარის მუშაობის რეჟიმი, რომელშიც ის ძალიან ასხივებს მოკლე დრო(ათობით მილიწამი). ეს ხშირად საკმარისია სიჩქარის დასადგენად, მაგრამ სიჩქარე არ ფიქსირდება და საგზაო პოლიციას, პრინციპში, არაფერი აქვს საჩვენებელი. მაგრამ ის წარადგენს, დარწმუნებული იყავით. რადარის დეტექტორების უმეტესობას შეუძლია სიგნალების ამოცნობა ამ რეჟიმში და ბევრი აიძულებს ამ რეჟიმის ჩართვას ამ რეჟიმში, თქვენი რადარის დეტექტორი უფრო მგრძნობიარეა ჩარევის მიმართ, ამიტომ გამოიყენეთ იგი ქალაქგარეთ.

VG-2-ეს არის ანტი-გამოვლენის რეჟიმი თქვენი რადარის დეტექტორისთვის. ევროპის ზოგიერთ ქვეყანაში და აშშ-ის ზოგიერთ შტატში აკრძალულია რადარის დეტექტორების გამოყენება. ამიტომ პოლიცია შეიარაღებულია ე.წ. რადარის დეტექტორებით (Radar Detector Detector-RDD). ისინი აღმოაჩენენ სპეციფიკურ გამოსხივებას, რომელსაც რადარის დეტექტორი გამოიმუშავებს მუშაობის დროს. ამგვარად, პოლიციელს შეუძლია შორიდან იცოდეს, რომ თქვენს მანქანაში დაყენებული გაქვთ რადარის დეტექტორი. ყველა თანამედროვე რადარის დეტექტორი დაცულია გამოვლენისგან VG-2 მოწყობილობებით. სასაცილო ის არის, რომ VG-2 არის სისტემა, რომელიც გამოიგონეს 90-იანი წლების დასაწყისში და ამჟამად პრაქტიკულად არ გამოიყენება. ახლა პოლიციის თანამშრომლები იყენებენ ახალ Spectre (Stalcar) RDD სისტემებს. ამ RDD-ებისგან დაცვა ძალიან რთულია, ბაზარზე თითქმის ვერც ერთი რადარის დეტექტორი ვერ იცავს Spectre სისტემისგან, გარდა Beltronics STI Driver-ის რადარისა - ეს ნივთი 100% უხილავია.

ამ სტატიის წაკითხვის შემდეგ შეიძლება გქონდეთ შთაბეჭდილება, რომ რადარის დეტექტორებს აზრი არ აქვს - ეს მაინც არ დაგვეხმარება. სულაც არ არის ასე. პირველ რიგში, რადარების უმეტესობა მუშაობს K და Ka ზოლებში, ასე რომ თქვენ წინასწარ გაფრთხილებთ და გექნებათ დრო სიჩქარის შესამცირებლად.

პრობლემაა ლაზერული იარაღი, სტაციონარული ლაზერული კამერები. მეორეს მხრივ, ასეთი მოწყობილობები ძალიან ცოტაა, ისინი რამდენჯერმე ძვირია, ვიდრე ჩვეულებრივი რადარი და ნაკლებად გავრცელებულია, ვიდრე ჩვეულებრივი K-band რადარები, თუნდაც აშშ-ში, რომ აღარაფერი ვთქვათ უკრაინაში. ასეთი რადარები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხელით, მხოლოდ შტატივიდან ან მუდმივად დამონტაჟებული ლაზერული რადარებისგან ასპროცენტიანი დაცვისთვის, დაგჭირდებათ გადამრთველი - ძვირი, მაგრამ საიმედო.

უმარტივესი "რადარის დეტექტორიც" კი წინასწარ ამოიცნობს K-ზოლის რადარებს საკმარის მანძილზე, რომ გაჩერდეთ. ჩემი საყვარელი საშუალო ფასის რადარებია სტინგერი- უკეთ დაცულია ჩარევისგან და აქვს უფრო დიდი მგრძნობელობა. კარგად, პრემიუმ კლასის Beltronics რადარის დეტექტორები და განსაკუთრებით STI Driver კონკურენციის მიღმაა!

წარმატებებს გისურვებთ გზებზე!

გეტოს სტილის სპექტროსკოპია: ლაზერების სპექტრის და (უსაფრთხო) საფრთხის შესწავლა

• წვრილმანი ან გააკეთე შენი თავი

ვფიქრობ, ვინც ამ სტატიას კითხულობს, ლაზერული მაჩვენებლებით ითამაშა. IN Ბოლო დროსჩინელები რადიაციული სიმძლავრეს უფრო და უფრო ამაღლებენ - და ჩვენ თვითონ მოგვიწევს უსაფრთხოებაზე ზრუნვა.

გარდა ამისა, მე ასევე მოვახერხე ლაზერული გამოსხივების სპექტრის დათვალიერება ჩემს მუხლზე – წარმოქმნის ის ერთ სიხშირეზე, თუ ერთდროულად რამდენიმე. ეს შეიძლება საჭირო გახდეს, თუ გსურთ სცადოთ ჰოლოგრამის ჩაწერა სახლში.

გავიხსენოთ მწვანე DPSS ლაზერების დიზაინი

აშკარა პრობლემა აქ არის ის, რომ 808 ნმ და 1064 ნმ გამოსხივებას შეუძლია ლაზერიდან გასვლა (თუ არ არის გამომავალი ფილტრი, ან ცუდი ხარისხი) უცნობი კუთხით და ჩვენთვის არ ვიცით, დაიწყეთ ბადურაზე მხატვრული ჭრა. ადამიანის თვალი საერთოდ ვერ ხედავს 1064 ნმ-ს, ხოლო 808 ნმ გამოსხივება ძალიან სუსტია, მაგრამ ჩანს სიბნელეში (ეს არ არის ძალიან საშიში მხოლოდ გაფანტული გამოსხივებით დაბალი სიმძლავრის დროს!).

თუმცა, რა არის გამოსხივება ლაზერული გამოსხივების ფოკუსირებულ ნაწილში? შევეცადოთ გავარკვიოთ.

პირველი მიდგომა: ფურცელი და CD

თითოეული ტალღის სიგრძე ქმნის რამდენიმე სურათს ერთდროულად - რამდენიმე დადებითი და რამდენიმე უარყოფითი ბრძანება.

შედეგად, თვალით და ჩვეულებრივი კამერით ჩვენ დავინახავთ შემდეგს:

თუმცა, თუ გადავხედავთ ქაღალდის ფურცელს კამერით IR ფილტრის გარეშე, შევამჩნევთ უცნაურ მეწამულ წერტილს პირველ და მეორე წერტილებს შორის ცენტრიდან:

მეორე მიდგომა: დისპერსიული პრიზმები

შედეგი მიღწეულია: აშკარად ჩანს 808 ნმ, 1064 ნმ და მწვანე 532 ნმ წერტილები. ადამიანის თვალი, IR წერტილების ნაცვლად, საერთოდ ვერაფერს ხედავს.

1 ვატიანი მწვანე ლაზერის გამოყენებით, „თითის მაღალი სიზუსტის სიმძლავრის მრიცხველის“ (შემოკლებით PVIM) გამოყენებით, შესაძლებელი გახდა იმის გარკვევა, რომ ჩემს შემთხვევაში გამოსხივების აბსოლუტური უმრავლესობა არის 532 ნმ, და 808 ნმ და 1064 ნმ, თუმცა შესამჩნევია. კამერით, მათი სიმძლავრე 20 ან მეტჯერ ნაკლებია, PVIM-ის ლიმიტის გამოვლენის ქვემოთ.

დროა შეამოწმოთ სათვალე

სათვალეებს ვუსვამთ კამერას (ლაზერზე თუ დადებ, ხვრელი გადნება, პლასტიკურია) და მივიღებთ: 532 ნმ და 808 ნმ ძალიან სუსტდება, 1064 ნმ-დან ცოტა რჩება, მაგრამ მგონი კრიტიკული არ არის. :

ცნობისმოყვარეობის გამო გადავწყვიტე გამეტესტა ფერადი ანაგლიფის სათვალეები (წითელი და ლურჯი შუშით). წითელი ნახევარი კარგად ინარჩუნებს მწვანეს, მაგრამ ინფრაწითელი სინათლისთვის ისინი გამჭვირვალეა:

ცისფერ ნახევარს პრაქტიკულად არანაირი ეფექტი არ აქვს:

ლაზერი წარმოქმნის ერთ სიხშირეზე თუ რამდენიმე?

რაც უფრო დიდია რეზონატორის ზომა, მით მეტია შესაძლო ტალღის სიგრძის რაოდენობა, რომლის გენერირებასაც შეუძლია ლაზერი. ყველაზე დაბალი სიმძლავრის მწვანე ლაზერებში ნეოდიმის ლაზერის კრისტალი თხელი ფირფიტაა და ხშირად მხოლოდ 1 ან 2 ტალღის სიგრძეა შესაძლებელი ლაზინგისთვის.

როდესაც ტემპერატურა (=რეზონატორის ზომა) ან სიმძლავრე იცვლება, გენერირების სიხშირე შეიძლება შეიცვალოს შეუფერხებლად ან მკვეთრად.

Რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი? ლაზერები, რომლებიც გამოიმუშავებენ სინათლეს ერთ ტალღის სიგრძეზე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სახლში ჰოლოგრაფიისთვის, ინტერფერომეტრიისთვის (ულტრა ზუსტი მანძილის გაზომვა) და სხვა სახალისო ნივთებისთვის.

აბა, მოდით შევამოწმოთ. ჩვენ ვიღებთ იგივე CD-ს, მაგრამ ამჯერად ლაქას დავაკვირდებით არა 10 სმ-დან, არამედ 5 მეტრიდან (რადგან უნდა დავინახოთ ტალღის სიგრძეებში განსხვავება 0,1 ნმ რიგის, და არა 300 ნმ).

1 W მწვანე ლაზერი: იმის გამო დიდი ზომებირეზონატორი - სიხშირეები ხდება მცირე ინტერვალებით:

10 მვტ მწვანე ლაზერი: რეზონატორის ზომები მცირეა - მხოლოდ 2 სიხშირე ჯდება იმავე სპექტრულ დიაპაზონში:

როდესაც სიმძლავრე მცირდება, მხოლოდ ერთი სიხშირე რჩება. თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ ჰოლოგრამა!

მოდით შევხედოთ სხვა ლაზერებს. წითელი 650nm 0.2W:

ულტრაიისფერი 405nm 0.2W: