ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ У ПРОМИСЛОВОСТІ ТЕХНІЦІ І МЕДИЦИНІ

ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ У ПРОМИСЛОВОСТІ, ТЕХНІЦІ І МЕДИЦИНІ

У ПРОМИСЛОВОСТІ І ТЕХНІЦІ § Оптичні квантові генератори та їх випромінювання знайшли застосування в багатьох галузях промисловості. Так, наприклад, в індустрії спостерігається застосування лазерів для зварювання, обробки і розрізання металевих і діелектричних матеріалів і деталей у приладобудуванні, машинобудуванні і в текстильній промисловості. Починаючи з 1964 року малопродуктивне механічне свердління отворів стало замінятися лазерним свердлінням. Термін лазерне свердління не слід розуміти буквально. Лазерний промінь не з отвiр: він його пробиває за рахунок інтенсивного випаровування матеріалу в точці впливу. Приклад такого способу свердління - пробивання отворів у годинникових каменях, яка зараз вже є звичайною справою. Для цієї мети застосовуються твердотільні імпульсні лазери, наприклад, лазер на склі з неодимом. Отвір у камені (при товщині заготовки близько 0, 1 0. 5 мм. ) Пробивається серією з декількох лазерних імпульсів, що мають енергію близько 0, 1 - 0, 5 Дж. і тривалістю близько 10 -4 с. Продуктивність установки в автоматичному режимі складає 1 камінь у секунду, що в 1000 разів вище продуктивності механічного свердління. Лазер використовується і при виготовленні надтонких дротів з міді, бронзи, вольфраму та інших металів.

§ Лазерне свердління широко застосовується при отриманні отворів у матеріалах, які мають підвищену крихкістю. Як приклад можна навести підкладки мікросхем, виготовлені з глиноземний кераміки. Через високу крихкості кераміки механічне свердління виконується на "сирому" матеріалі. Обпалюють кераміку вже після свердління. При цьому відбувається деяка деформація вироби, спотворюється взаємне розташування висвердлених отворів. При використанні "лазерних свердел" можна спокійно працювати з керамічними підкладками, що вже пройшли випал. Цікаве застосування лазера і як універсального паяльника. Припустимо, що всередині електронно-променевої трубки сталася аварія - перегорів або обірвався який-небудь провід, порушився контакт. Трубка вийшла з ладу. Здавалося б, поломка невиправно, адже ЕПТ являє собою пристрій, всі внутрішні компоненти якого знаходяться у вакуумі, всередині скляного балона, і ніякому паяльника туди не проникнути. Однак, лазерний промінь дозволяє вирішувати і такі завдання. Направляючи промінь в потрібну точку і належним чином фокусує його, можна здійснити зварювальну роботу. Лазери з плавною перебудовою частоти служать основою для спектральних приладів з винятково високою роздільною силою.

§ В даний час у світі існує кілька десятків лазерних локаційних систем. Багато з них вже мають космічне значення. Вони здійснюють локацію Місяця і геодезичних штучних супутників Землі. Як приклад можна назвати лазеро-локаційних систему Фізичного інституту імені П. М. Лебедєва. Похибка вимірювання при використанні даної системи складає 40 см. Проведення таких досліджень організовується для того, щоб точніше довідатися відстань до Місяця протягом деякого періоду часу, наприклад, протягом року. Досліджуючи графіки, що описують зміну цієї відстані з часом, вчені отримують відповіді на ряд питань, що мають наукову важливість.

§ Імпульсні лазерні локатори сьогодні застосовуються не тільки в космонавтиці, але і в авіації. Зокрема, вони можуть грати роль наукових вимірників висоти. Лазерний висотомір застосовувався також в космічному кораблі "Аполлон" для фотографування поверхні Місяця. Втім, у оптичних лазерних систем є і свої слабкі сторони. Наприклад, не так просто за допомогою гостронаправленої променя лазера виявити об'єкт, тому що час огляду контрольованій області простору виявляється занадто великим. Тому оптичні радіолокаційні системи використовуються разом з радіолокаційними. Останні забезпечують швидкий огляд простору, виявляють мета, а потім оптична система вимірює параметри мети і здійснює стеження за нею. Великий інтерес представляють останні розробки в галузі створення телевізора на основі лазерних технологій. Згідно з очікуваннями фахівців, такий телевізор повинен відрізнятися надвисоким якістю зображення. Варто також відзначити використання лазерів у вже давно відомих принтерах високої якості або лазерних принтерах. У цих пристроях лазерне випромінювання використовується для створення на спеціальному світлочутливому барабані прихованої копії друкованого зображення.

ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ У МЕДИЦИНІ

§ У медицині лазерні установки знайшли своє застосування у вигляді лазерного скальпеля. Його використання для проведення хірургічних операцій визначають наступні властивості: § 1. Він виробляє щодо безкровний розріз, оскільки одночасно з розтином тканин він коагулює краю рани "заварюючи" не дуже великі кровоносні судини; § 2. Лазерний скальпель відрізняється постійністю різальних властивостей. Попадання на твердий предмет (наприклад, кістка) не виводить скальпель з ладу. Для механічного скальпеля така ситуація стала б фатальною; § 3. Лазерний промінь в силу своєї прозорості дозволяє хірургові бачити оперований ділянку. Лезо ж звичайного скальпеля, так само як і лезо електроножа, завжди в якійсь мірі загороджує від хірурга робоче поле; § 4. Лазерний промінь розсікає тканину на відстані, не надаючи ніякого механічного впливу на тканину; § 5. Лазерний скальпель забезпечує абсолютну стерильність, адже з тканиною взаємодіє тільки випромінювання; § 6. Промінь лазера діє строго локально, випаровування тканини відбувається тільки в точці фокусу. Прилеглі ділянки тканини пошкоджуються значно менше, ніж при використанні механічного скальпеля; § 7. Як показала клінічна практика, рана від лазерного скальпеля майже не болить і швидше загоюється.

§ Метод фотографування, використовуваний для збереження зображення предметів, відомий вже досить довгий час і зараз це найдоступніший спосіб отримання зображення об'єкта на будь-якому носії (фотопапір, фотоплівка). Однак інформація, що міститься у фотографії дуже обмежена. Зокрема, відсутня інформація про відстані різних частин об'єкта від фотопластинки та інших важливих характеристиках. Іншими словами, звичайна фотографія не дозволяє відновити повністю той хвильовий фронт, який на ній був зареєстрований. У фотографії міститься більш-менш точна інформація про амплітудах зафіксованих хвиль, але повністю відсутня інформація про фази хвиль. Голографія дозволяє усунути цей недолік звичайної фотографії і записати на фотопластинці інформацію не тільки про амплітудах падаючих на неї хвиль, а й про фази, тобто повну інформацію. Хвиля, відновлена за допомогою такого запису, повністю ідентична первісної, містить в собі всю інформацію, яку містила первісна хвиля. Тому метод був названий голографією, тобто методом повного запису хвилі. Для того щоб здійснити цей метод у світловому діапазоні, необхідно мати випромінювання з досить високим ступенем когерентності. Таке випромінювання можна отримати за допомогою лазера. Тому тільки після створення лазерів, що дають випромінювання з високою ступінню когерентності, вдалося практично здійснити голографію. Ідея голографії була висунута ще в 1920 році польським фізиком М. Вольфке (1883 -1947), але була забута. У 1947 році незалежно від Вольфке ідею голографії запропонував і обгрунтував англійський фізик Д. Габор, відзначений за це в 1971 році Нобелівської премії.