15 A lzerek felhasznlsa a mrstechnikban a megmunklsban

15. A lézerek felhasználása a méréstechnikában, a megmunkálásban és a kémiában

Méréstechnika Optikai beállítás - főleg He-Ne lézer műhelyben, szabadban - több száz m

Távolságmérés Kis és közepes távolságok: Interferencia. Potosság l/10 - l/100

Nagyobb távolságok: modulációs technika. Folytonos lézer intenzitását moduláljuk (színuszosan). A mérni kívánt távolságból visszatükrözzük, és detektáljuk. A távolságot a fáziseltérésből számítjuk. Relatív pontosság: 10 -6.

Impulzus-visszhang technikák: Q-kapcsolással rövid, intenzív impulzus Távoli objektumról visszaverődik. Mérjük az eltelt időt. Tükörrel érzékenyebbé tehető. Apolló: Föld-Hold távolság 15 cm pontossággal

Sebességmérés Interferometria - Doppler-effektus Mozgó tükörről érkező sugarak frekvenciája:

Frekvencia-különbség: Pl v = 20 m/s, l = 632, 8 nm

Megmunkálás Edzés Forrasztás Vágás Fúrás

Előnyök 1. Tiszta energiaforrás 2. Az energia kis területre koncentrálható 3. Könnyen szabályozható 4. Nehezen hozzáférhető helyeken is használható 5. Az energia a felületre koncentrálódik (felületi megmunkálás)

Leggyakrabban: CO 2 lézer Nd-YAG lézer l = 10, 6 mm l = 1, 06 mm (~1000 cm-1) (~10 000 cm-1)

A fókuszált nyaláb sugara: l: hullámhossz f: fókusztávolság wl: nyalábsugár a fókuszálás előtt

Nyalábtágító: lézer

Száloptika n 2 > n 1 Teljes visszaverődés n 2 köpeny n 1 mag

Snellius-Descartes törvény Teljes visszaverődés: a = 90 o sin a = 1 a b Pl. n 2 = 1, 53 n 1 = 1, 50 b = 78, 6 o

Kémiai felhasználás Lézeres fotokémia Fotokémia: gerjesztett állapotban más kémiai viselkedés, mint alapállapotban. Általában UV-fény kell. Lézer előnye: szelektív gerjesztés hátránya: drága

Lézeres izotópszeparáció Azon alapul, hogy a spektrális átmenetek frekvenciája kismértékben különbözik az izotópokban. Lézeres urándúsítás: A természetes uránban a 235 -ös 0, 7 % Az atomreaktorban ~3 % kell

Az energiaszintekben kis különbség (az atommag különbözik, igy a kölcsönhatás az elektronfelhővel kissé eltér a két izotópban). A spektrumvonalakban néhány tized cm-1 különbség (több tízezer átmenet van).

Többlépéses ionizáció hn 3 hn 2 hn 1 235 U 238 U

Az ionokat könnyű elválasztani a semleges atomoktól vagy molekuláktól (pl elektromos térrel).

16. A lézerek felhasználása az informatikában és a gyógyításban Fény használata jeltovábbításra Krisztus előtt VIII. században görögök : tűzjelek, átjátszó állomások

1880. Graham Bell: fotofon. A napsugárzást modulálták, beszédet tudtak továbbítani. Nem volt versenyképes az elektromos távíróval. (Morse, 1838)

1895. Marconi: drót nélküli információ-továbbítás (hosszúhullám) Azóta az elektromágneses sugárzás egyre szélesebb spektrumát használják adat-továbbításra.

A továbbítható információ mennyisége a frekvenciával nő. Rádió: 107 Hz - 1010 Hz Fény: ~1014 Hz

Probléma: továbbítás. - Száloptika Veszteség: lg(Pb/Pk)/L [db/km] Pl 1 db/km azt jelenti, hogy 1 km-en tized részére esik a teljesítmény. Manapság ~0, 2 db/km-es szálak készülnek

Moduláció: Analóg jel idő

Digitális Impulzusok: időtartam és szélesség rögzített. Amplitúdó változik. Bizonyos szint felett 1, alatta 0. 1 0 0 1 1 idő

Lézerek használata a gyógyításban Lézersebészet A szike szerepét egy fókuszált lézersugár tölti be. CO 2 vagy Nd-YAG lézer Az infravörös fényt elnyelik a sejtekben lévő vízmolekulák. Gyorsan elpárolognak, és így jön létre a vágó hatás.

Előnyök 1. Pontosabban lehet vágni, különösen, ha a lézersugarat mikroszkóppal irányítjuk (lézeres mikrosebészet). 2. Olyan helyeken is lehet operálni, amelyek hagyományos sebészettel nem hozzáférhetők (száloptika). 3. Vérveszteség kisebb 4. A környező szövetekben kisebb károsodás (néhány tíz mm).

Hátrányok 1. Drága és bonyolult 2. Kisebb a vágás sebessége 3. Megbízhatóság, szigorú biztonsági előírások

Szemészetben: retinaleválás megakadályozására Ar-ion lézer. A zöld fényt a szemlencse átengedi. A vörös vértestek abszorbeálják. A lézernyalábot fókuszálják a retinára, amely a hőhatás következtében visszatapad.

Fotodinamikus terápia Photodynamic therapy (PDT) Sugárterápia és kemoterápia kombinációja Látható fény + fotoszenzibilizátor Külön-külön ártalmatlanok

A fotodinamikus terápia sémája

A sejtpusztítás mechanizmusa Energia-átadás (II. típusú folyamat)

Elektron-átadás (I. típusú folyamat)

A fény behatolási mélysége a tumorba a hullámhossz függvényében