Bài thuyết trình Laser khí - Nguyễn Thị Quỳnh Liên

Nội dung text: Bài thuyết trình Laser khí - Nguyễn Thị Quỳnh Liên

1. Giới thiệu chung LASER He-Ne Helium-Neon laser là laser phổ biến nhất trong (cho đến gần đây, khi diode laser ra đời). Do Ali Javan, William Bennet Jr. và Donald Herriot tại Bell Labs phát minh lần đầu năm 1961.
2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Môi trường hoạt tính (active medium) là khí hiếm Neon (Ne), và là laser 4 mức (khí He là khí đệm) Có 2 mức siêu bền có vai trò là các mức laser trên, và 2 hai mức laser dưới. Do đó, có thể phát ra vài bước sóng laser. Các bước sóng chính: 0.6328 [m] (632.8 nm); 1.152 [m], 3.3913 [m]; • Vai trò của khí He: tăng hiệu suất bơm (~200 lần) nhờ hiệu ứng truyền năng lượng: – He hấp thụ tốt sóng bơm – He có mức năng lượng 13 kích thích tương tự mức kích thích của Ne
3. IV. ỨNG DỤNG CỦA LASER HE-NE: ĐỊNH HƯỚNG VÀ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ . - Do có tính định hướng và tần số rất cao nên tia laser có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến ( như truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển tàu vũ trụ )
4. ĐỌC MÃ VẠCH GHI ĐĨA CD
5. Y HỌC: Lợi dụng khả năng có thể tập trung năng lượng của chùm tia laser vào một vùng rất nhỏ tia laser được dùng dẫn đường cho dao mổ co2
6. + ĐIỀU TRỊ GIẢM ĐAU: TRONG ĐỀU TRỊ GIẢM ĐAU, LASER HE-NE TÁC DỤNG LÊN THẦN KINH NGOẠI BIÊN, LÀM GIẢM TỐC ĐỘ TRUYỀN CỦA THẦN KINH CẢM GIÁC, DO ĐÓ LÀM GIẢM ĐAU. + CAI NGHIỆN BẰNG CHÂM CỨU LASER HE-NE. Người ta sử dụng nhiệt của tia laser để chữa một số bệnh ngoài da
7. . TRONG THẨM MỸ,CÔNG NGHỆ PHUN XĂM
8. + vũ khí hiện đại + laser còn dùng để đo khoảng cách 3.TRONG QUÂN SỰ các mục tiêu quân sự ,
9. Carbon dioxide laser LASER (CO2 laser) do Kumar Patel tại Bell Labs phát minh năm 1964. Là một trong những laser được ứng dụng rộng rãi nhất Là một trong những laser liên tục có công suất lớn nhất hiện nay. Hiệu suất bơm khá cao: ~ 20%. Phát vùng hồng ngoại, từ 9.4 đến 10.6 m. Môi trường hoạt tính là Nguồn bơm điện
10. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CO + phân tử 2 có 3 mode dao động ( 001,100,020) các chuyển dời phát laser -Chuyển từ mức laser trên (001) xuống mức laser dưới (100) : 10,6 m - chuyển các mức laser trên (001) xuống mức dưới (020): 9,6 Thông thường thêm n2 ,he vào khí co2 ,n2 đóng vai trò đệm và truyền năng lượng kích thích + Các điện tử do dòng phóng điện khí sinh ra, kích thích chuyển động của N2. + Sự va chạm truyền năng lượng giữa N2 và CO2 tạo ra đảo lộn mật độ giữa các mức laser của CO2.
11. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA LASER CO2 Công suất cao. Các laser CO2 thường 22 có công suất > 10,000 watts. Phổ ra: hồng ngoại (Infra-Red, IR): 9- 11 Hiệu suất rất cao: tới 30%. Có thể hoạt động cả chế độ xung và liên tục. Công suất trung bình: từ 75 W tới ~hàng trăm W . Dễ hoạt động, khí không độc hại.
12. ỨNG DỤNG Laser CO2 năng lượng cao được ứng dụng nhiều trong công nghiệp cắt, hàn.
13. Laser CO2 năng lượng thấp được dùng Đặc biệt được ứng dụng rộng rãi trong y trong quang khắc. học (bởi vì hơi nước trong tế bào sinh học hấp thụ tốt bước sóng của laser CO2.
14. LASER HƠI ĐỒNG Laser hơi đồng (CVL) được phát minh năm 1966 và thương mại hóa từ 1980. 26 Là một laser có sức hấp dẫn lớn do: Hiệu suất tương đối cao (up to 1%) trong vùng khả kiến, và công suất xung cao. Cấu trúc:  Ống phóng chứa một khí trơ (Ne, 25-50 torr) và một lượng nhỏ đồng tinh khiết.  Để làm cho đồng bay thành hơi: kim loại cần được nung tới nhiệt độ rất cao (vỏ ống thường chế từ Alumina or Zirkonia là loại vật liệu chịu nhiệt).
15. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG -Các điện tử chuyển động với gia tốc lớn giữa 2 điện cực cao áp, va đập vào các nguyên tử Cu, kích thích chúng lên các mức (2) năng lượng laser 27 trên. Sơ đồ 3 mức
16. ỨNG DỤNG CỦA CVL 1. Nguồn bơm cho các laser màu Dye lasers (xung) 2. Nguồn sáng trong kỹ thuật chụp ảnh tốc độ cao 28 3. Giám định pháp y (hiện vân tay, dấu vết đặc biệt nhờ huỳnh quang) 4. Trị liệu Quang động học (Photo-Dynamic-Therapy, PDT) )  Phá hủy chọn lọc các tế bào nhờ dùng các thuốc đặc hiệu hấp thụ bước sóng laser hơi đồng. 5. Làm giàu Uran (Enrichment of Uranium, U235)
17. Laser excimer hoạt động ở chế độ áp suất cao và kích thích bằng xung, trục quang học của laser vuông góc với hướng dòng chảy và dòng điện
18. GIỚI THIỆU Laser Excimer: một loại laser có môi trường hoạt tính đặc biệt Excimer: là một loại phân tử chỉ tồn tại ở trạng thái kích thích. Trong trạng thái cơ bản: các phân tử này bị phân ly thành các nguyên tử thành phần. Trạng thái kích thích có thời gian sống cực ngắn, < 10 ns. Excimer là viết tắt từ exited dimer, tức là phân tử gồm 2 nguyên tử chỉ tồn tại ở trạng thái kích thích. Đôi khi còn gọi là laser "Exiplex“ (laser phức). Bức xạ vùng tử ngoại và tử ngoại chân không làm việc áp suất cao
19. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG R là nguyên tử khí hiếm (Ar, Kr, Xe) H là halogen (F2, Cl2, Br2, HCl, NF3) 31 Chỉ trong giếng thế (potential well) ở trạng thái kích thích mới tồn tại các phân tử RH* (thời gian sống~10 ns) Ở trạng thái cơ bản: các nguyên tử R và H* phân ly. Các điện tử được gia tốc trong buồng phóng khí: truyền năng lượng cho các phân tử khí bằng va chạm. Các phân tử khí hiếm và halogen bị phá Energy levels in the Excimer Laser vỡ và tạo ra các phân tử phức ở trạng thái kích thích.
20. CÁC LASER EXCIMER PHỔ BIẾN Excimer Laser Wavelengths [nm] ArCl 175 ArF 193 KrF 248, (275) Xef 351, 353, (460) KrCl 222, (240) XeCl 308, 351 XeBr 282, (300) 32
21. ỨNG DỤNG Y học: - Laser Excimer được sử dụng trong phẩu thuật tật khúc xạ
22. LASER EXCIMER ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG KỸ THẬT LASIK LASIK Đây là phương pháp phẫu thuật dùng dao cắt vi phẫu tạo một vạt giác mạc mỏng có chiều dày khoảng từ 130 đến 180 micron. Tia laser để điều trị tật khúc xạ cận, viễn hay loạn thị. . Như vậy, để có được một kết quả hoàn hảo cho phẫu thuật LASIK ngoài trình độ và sự khéo léo của phẫu thuật viên còn cần phải có đủ 2 yếu tố: 1. Dao vi phẫu để tạo được vạt giác mạc tốt. 2. Tia laser chất lượng tốt, độ chính xác cao. Giúp tái tạo bề mặt giác mạc sau phẫu thuật
23. Tạo điều kiện cho quá trình Hệ thống laser excimer nhãn khoa sản xuất công nghiệp
24. Buồng cộng hưởng: Bao gồm 1 gương phản xạ toàn phần và 1 gương bán mờ (độ phản xạ từ 70% đến 99%) Nhiệm vụ: + Thứ nhất là bộ phận hoạt tính chưá môi trường laser + Thứ hai là bộ phận dùng để cho bức xạ do hoạt chất phát ra có thể đi lại nhiều lần Buồng cộng hưởng cho phép nguồn sáng kích thích chất nhiều lần và chùm tia sáng bức xạ sẽ được khuyếch đại và chọn lọc qua gương phản xạ toàn phần và gương mờ cho đến khi ổn định để phát ra chùm sáng laser.
25. Nguồn bơm có chức năng là đưa năng lượng vào môi trường hoạt tính để tạo sự nghịch đảo độ tích lũy trong MTHT hay nói cách khác đây có thể là bộ phận cung cấp năng lượng dạng quang năng hay điện năng .Có các loại: +Nguồn bơm quang học ( laser rắn và laser màu) +Nguồn bơm điện +Nguồn bơm hóa học +Nguồn bơm khí động lực học