Лазер

Шындығында, алқаларды жасауда лазердің дәнекерлеу саласында табысы мол, әсiресе италиялық фирмалардың өндiрiсi үшiн табасты екені барлығына белгілі.   Бұл процесстiң ерекшелiгi оның екi стадиялылығы болып табылады: алқа бастапқыда қалыптасады, сонан соң дәстүрлi әдiстермен оны дәнекерлеп өндiрiп алады. Лазерлер шынжырдың буынының дәнекерлеуiнің тiкелей бiр технологиялық операциясында және ылғи бiр жабдықта өндiрiп алуға мүмкiндiк бередi.  Мұндай технология тұңғыш рет Lаservall  италиялық фирмасында алтын алқаларды дәнекерлеуi үшiн жасалды.

Сонымен бiрге лазерлік дәнекерлеуді зергерлiк бұйымдардың таңбалардың инелерiнiң бекiтуiнде, құлып үшiн үлкен сақинаның дәнекерлеуiнде,металдарды қыздырусыз дәнекерлеуде, зергерлік бұйымдардың әр түрлi түйiндерiн қосуда қолдануға болады. Ерекше өте күрделi технологиялық үдерiстердiң бiрі лазер дәнекерлеуi және iс жүзiнде бұл процесстiң қолдануын әрбiр жағдайдағы (құрастырудың ережелерi, дәнекерлеудiң тәртiптерi, дәнекерлеуге әзiрлеудi және түйiннiң құрастыруы) технологияның жан-жақты зерттеуiн талап ететiнiн атап өтуi керек.

 

3.3. Лазерлердiң әскери iс-әрекеттерінде қолданылуы

 

 Осы уақытқа дейін әскери iс-әрекетке лазер техникасының енгiзудің негiзгi бағыттары орын алды. Бұл бағыттар:  1. Лазер локациясы (жер бетiндегi, бүйiр, су асты).  2. Лазерлік  байланыс. 3. Лазерлік навигациялық жүйелер.   4. Лазерлік қару болып табылады.

Лазерлік локация. Лазер локациясы деп оптикалық диапазонның электрмагниттiк толқындары көмегiмен әр түрлi объекттердiң тұрған орынының анықтауымен шұғылданатын оптика электроникалық облыстарды атайды.Лазерлік локациясының объектілері танктер, кемелер, зымыран, серiктер, өнеркәсiптiк және әскери ғимараттар бола алады.   Принциптi лазер локациясы белсендi әдiспен iске асады.  Бiзге лазерлік сәуле шығарудың температурадан айырмашылығы  үлкен импульстi қуатты және жоғырғы спектрлiк жарықтықты монохроматтылығында екені белгілі. Осының барлығы оптикалық локацияны радиолокациямен бәсекеге түсе алатндай етеді. Әсіресе оның космоста (атмосфераның әсері жоқ) және суда (оптикалық диапазонның толқындарының қатары бар болатындай ) қолдану кезінде. Радиолокация сияқты лазерлік локацияның негізінде электормагниттік толқының үш негізгі қаситеті жатыр:

  1. Объектілерден шағылысу қабілеттілігі. Ол орналасқан фон оған  құлаған сәуле шығаруды  әртүрлi қамтып көрсетедi.   Лазерлік сәуле шығару барлық заттардан шағылысады: металдық және металдық емес, шабындықтан, судан. Керiсiнше, ол радиотолқынға қарағанда толқын ұзындығының өлшемдерi аз кез келген объектілерден жақсы шағылысады. Бұл толқын ұзындығы қысқа болған сайын оның жақсы шағылатыны жайлы негізгі заңдылықтан белгілі. Бұл сәуле шығару кезінде шағылу қуат төртiншi дәрежедегi толқын ұзындығына кері  пропорционал. Толқын қысқалау болған сайын ол принциптi және радиолокаторға қарағанда қабiлеттiлiгі жоғары.  

Дегенмен аса қысқа радиотолқын үйрететiн радиодиапазондардың генераторларының жасалуы қиындау iс болып қалыптасты. Лазерлердiң жасалуы локацияның техникасында жаңа перспективаларын ашты.

  2. Тура таралатын қабілеттілік. Бұл объектінің бағыттын анықтауға мүмкiндiк беретін , кеңiстiкті бақылауда қолданылатын тар бағаттағы лазерлік сәуле шығаруды қолдау. Бұл бағыттар оптикалық жүйенiң (радиолокацияда - антеннаның бағыты бойынша) лазерлік сәуле шығаруды қалыптастыратын өстерiнің орналасуы бойынша табылады. Сәуле болған сайын  пеленг үлкенiрек дәлдiкпен анықтала алады.Бағытталған әсердiң коэффициентiн, және антеннаның диаметрiн келесi қарапайым формуламен анықтаймыз:

G =  4п  *  S/ 2  (3.1)

G - бағытталған әсердің коэффициенті, S – антенна ауданы, м2, / - сәуле шығарудың толқын ұзындығы мкм.Сантиметрлік диапозонды қолдану арқылы жуықтап 1,5 бағытталу коэффициентін алу үшін шамамен 10 м диаметрлі антенана алу керек.  Қысқарақ толқынды  қолдану керек.

3.  Лазерлік  сәуле шығарудың  тұрақты жылдамдықпен  таралу қабілеті  объектіге дейiн арқашақтақты анықтауға мүмкiншiлiк бередi.  Осылай.  Дальнометрлік импульсты әдiсте келесi байланыс қолданылады:

L =  ct  (3.2)

L  - объектіге дейiнгі  арақашықтық, км, с-сәуле шығарудың  таралған жылдамдығы шығаруын  таратуды жылдамдық және - мақсаттарға  дейiн және кері импульстiң  өту уақыт. Бұл байланыстың  қарастырылуы объектке дейiн арақашықтықтың  потенциалдық өлшеу дәлдiгiмен  энергияның импульсiнiң өту уақыттын  өлшеу дәлдiгiмен анықталатынын  көрсетедi. Импульс қысқалау болған  сайын жақсы екені анық.Бірақ  бiзге лазерлік сәуле шығару  физикасының  өзi 10-7-10-8 с  ұзақтығымен  импульстердiң алуынуына мүмкiндiк  бергені белгiлi.

 

3.4. Лазердің медицина саласында көптеген ауыруларды емдеу мақсатында қолданылуы

 

Алғашқы лазердің медицинаға қатысты зертттелуі  1960-шi жылы орындалған. Олар .И. М. Сеченова атындағы  курорттық және физиотерапиялық клиникада өткізді. Сол кездегі алғашқа КСРО-дағы медициналық лазер құрылғысы «Исток» Ғылыми-өндіріс орынында болды. 

Сол жерде толқын ұзындығы 0,63 мкм  болатын гелий-неондық  лазерді клиникалық тәжірибеде қолдау мүмкіндігін  жүзеге асырды. Емдеу  мақсатындағы гелий-неондық лазерді  қолдау барысында 1972 жылы КСРО-ның гелий-неондық  лазердің сәуле шығаруының кішкентай  қуатын терапияда қолдауға Минздравтан  рұқсат берді.

КСРО-дағы лазердің хирургияда қолданылу 1965 жылы  П. А. Герцен атындағы Ғылыми-тәжірибелік орталықпен бірге  «Исток» Ғылыми-өндірістік  орталығының  жұмыстары арқылы атқарылды.

Өндірістік лазерлердің  пайда болуымен хирургияда жаңа дәуір  пайда болды. Сонымен бiрге металлдарды  лазерлік өңдеуi бойынша мамандардың  тәжiрибесi iске жарады. Қабаттар пайда  болған көздің торлы қабығын лазердің сәулесімен емдеу –бұл нағыз дәлме-дәл  түйіспелік лазерлік дәнекерлеу болды. Сонымен қатар лазерлік скалпель - автогендiк кесу; ұлпаларды жалғастыру - балқумен түйiстiру дәнекерлеуi; бұлшықет ұлпасының қосу - ол да түйiспелiк  пiсiру.

Лазерлік сәуле  шығару қандай да болмасын әсер беру үшін ұлпа оны сіңеру керек. Хирургиядағы ең әйгiлi лазерi- көмiрқышқыл. Демек, қалған лазерлер монохроматты, яғни  тек қана кейбiр  биологиялық ұлпаларды қыздырып, қиратып немесе пiсiредi. Мысалы, аргоновтық лазерiнiң сәулесi  дене терісі арқылы еркiн өтедi және   өзінің энергиясын дене терісіндегі қызыл түске  жақын орналасқан сұр торға  жұмсайды.

Мысалы, ұлпаның  әртүрлi түстерін  тiлiп жiберiп немесе бiр-бiрiне дәнекерлеу сияқты жағдайлардың көпшiлiгiнде көмiрқышқыл лазері өте  жарамды.Дегенмен басқа  да мәселелер  пайда болады.Қанмен және лимфамен  тойдырған ұлпада су көп болады, ал суда лазердiң сәуле шығаруы  энергияны жоғалтады. Лазерлік сәуленің энергиясын  ұлғайтуға болады , бiрақ  бұл ұлпаны күйдіріп жібереді. Хирургиялық  лазерлердiң жасаушыларына аппаратураны күштi бағасын көтерiп жiберетiн  әр түрлi амалдарды қолдануға тура келеді.

Металлдардың дәнекерлеуi бойынша мамандарға әлдеқашан өте  нәзiк металлдық парақтардың пакетiнiң  кесу барысында олар бір-бірімен  тығыз байланысу үшін  қосымша  қысым керектігі белгiлi.

Бұл әдіс алғыш хирургияда қолданылды: профессор О. И. Скобелкин  және оның ізбасарлары ұлапын дәнекерлеу барысында қанды ығыстыру үшін оны  қолдауды жалғастырды.Жаңа әдістердің пайда болуымен ішек-қарын хирургиясында қолданылатын,асқазан жолдарының,көкбауырдың, бауырдың, өкпенің  операциясы кезінде қолданылатын  құралдардың  толық жиынтығы пайда болды.

Лазерлік медицинаның  дамуы үш негiзгi тармақтар бойынша  жүредi: лазер хирургиясы, лазер терапиясы  және лазер диагностикасы.

Біздің облыстағы негізгі  қолданылатын лазер   хирургияда және косметологияда  қолданылатын кесу, бумен емдеу, коагуляция және биологиялық ұлпаның басқада  құрлымдары үшiн жеткілікті түрде  жоғары қуатты лазер болып табылады.

3.1.-сурет

(Калий фосфатының  титанилы лазерінің көмегімен  қан тамырларды емдеу)

 

Калий фосфатының титанилы лазері –ол гранаттағы (Nd:YAG)спектрдің  жасыл ауданында таралған  жарықтың сәуле шығаруының жиілігінің толқын ұзындығын 532 нм-ге дейін ұлғайтатын  калий фосфат титанилының сызықты  емес кристалымен шағылысқан ең танымал  неодимдық лазер болып табылады.

Қан-тамырларының бұзылуының лазерлік емделуі қан тамырларда жабасып тұратын ұлпалардың құрлымының өзгерісінсіз лазерлік сәуле шығарудың  жылулық әсеріне негізделген. Калий  фосфатының титанилы лазерінің жасыл  сәуле шығаруы терінің сүрік  қабатына шалғай кіруге және қанның гемоглобинына  жақсы сіңеді. Нәтижесінде қан  тамырында жылудың  үлкен үлкен  мөлшері болады, қан iридi, ал iшкi жарамсыз қабырға бүлiнедi.Содан кейін  патологиялық қан-тамыр дәнекер ұлпамен байланысады да, терi табиғи түстi алады.

3.2.-сурет

(Қан тамырларды  лазер сәулесі арқылы емдеу)

Сонымен бiрге iс жүзiнде  жылу берiлу үшiн ыдыстың сыртына  жылу қажеттi мерзiмге  сәйкес келетiн  ыдыстың жылулық релаксациясының  уақытын маңызды есепке алу. Ең алдымен, бұл уақыттар ыдыстың диаметрiнен  тәуелдi болады және (400 мкмнiң диаметрдi ыдысы үшiн) 80 мске (50 мкмнiң диаметрдi ыдысы үшiн) 1 мс өзгере алады.

Өте қарқынды лазермен қан  тамырыға өте қысқа  импульсті  сәуле түсiруде  қан тамырлар өте  жоғарғы мөлшерде энергияалады. Артынан  ыдыстың iшiндегі қысымды едәуiр  жоғарлататын бұл температура оның қабырғасының үзiлуiне және қан құйылуға алып келеді. Бұл клиникалық пурпурлар немесе геморрагий түрде айқындалады.

Лазер импульсiнiң ұзақтығын  үлкейтумен қан тамырдың қабырғасының температурасын біртіндеп жоғарлатқанда  оның ақырындап жойылуы байқалатын таңдаулы коагуляцияның тәртiбiн  алуға болады.

Сонымен бiрге импульстiң  ұзақтығы қан тамырлардың релаксация уақытынан қарағанда көбірек  болу керек, бірақ шектеулі түрде, әйтпесе  жылудың мөлшері бекер сыртқа бытрайды да, нақты терiнiң қоршалған  көлемдi аймағында маңызды өзгерістер пайда болуы мүмкін. Лазер әсерiнiң  орынында терінің  табиғи түсі қалпына  келедi. Қан тамырлар айналасындағы  ұлпалар іс жүзінде лазердің сәуле  шығаруын жұтпайды және бұзылмаған күйінде  қалады, сондықтан операциядан кейiн  тыртық қалмайды.

Соңғы жыл iшiндегі маңызды  өрлеу - татуировкалардың лазердің көмегімен  бiржола жою әдiс алынды. Егер брында лазердің қолданылуы косметика саласында  табысты жұмыстар атқарса ,қазіргі  кезде  лазер әдiстерi татуировкалардың бiржола жоюының әдiстерiмен өте iлгерi әдіс болатын болды.

Татуировканың негiзін құрайтын бояуларды жою үшiн лазер  осы  бояуға сіңетін  жарық сәулесін  таратуы керек.

Ол үшiн олардың ұзақтығын  қысқарту барысында лазерлік импульстің жоғарғы қуатына қол жеткізуге  мүмкіндік беретін "Төзiмдiлiк  модуляциясы" (Q-switched ) деп аталатын арнайы лазердің  жұмыс тәртібі  қолданылады. Мұндай лазерлердегi сәуле  шығаруларыдың  қорытындысы үшiн  дәрiгердiң жұмыс аспабына лазердің сәуле  шығаруын беруге мүмкiндiк  беретiн топсалы айна жарық өткiзгiшi қолданылады.

Татуировканың негiзін құрайтын бояуларды жою барысында лазердің сәулесі терінің бөліктеріне  бөлінеді және қанның лимфалық  жүйесі арқалы ақырандап жүре бастайды.

Лазерлік сәуленің тек  терідегі бояуға ғана емес, тері айналасына әсері сияқты әдістер басқада  татуировканы жою әдістерімен салыстырғанда  әлде қайда қауіпсіз болып табылады.

Лазер татуировканы тыртықтарсыз және шрамдарсыз шығаруға мүмкiндiк  бередi. Татуировкалар және шелi пигменттенулерiн  толық бiржола жою үшiн 2-5 сеанстарды өткiзуi керек болады. Татуировкаларды  бiржола жоюлар үшiн ауданы бойынша  10 сеанстан астам талаптар қойылады.

Сеанстар саны татуировканың  салынған мерзімі, оның мөлшері және орналасуы, тереңдігі, түрі және пигмент  түсіне сияқты бірнеше факторларға  тәуелді. Сары және жасыл түсті татуировкаларды  жою қиын. 

3.3.-сурет

(Татуировканы  лазердің көмегімен алып тастау)

Көз көрудің лазерлік хирургиясы – бұл замануи офтальмалогияның танымал бағыты. Көз көрудің лазерлік хирургиясы саласында көптеген жетістіктер  орын алды, бұл қазіргі таңда, рефракцияның әртүрлі бұзушылықтарына шалдыққан  адамдардың көбіне әлсіз көз көру проблемасын сапалы және түбегейлі  шешуге мүмкіндік береді.  Соңғы  онжылдық ішінде бүкіл әлемде эксимерлік лазердің көмегімен көз көру коррекциясының шамамен 5 миллион операциясы жасалды, оның 1 миллионы 2002 жылы өткізілді.

Әлсіз көз көру, әрине, қазіргі  шақтың ғана проблемасы емес.  Сондықтан, баяғыдан бері, ал дәлірек айтатын  болсақ, 20-шы ғасырдың ортасынан бастап дәрігерлер көз көру әлсіздігін микрохирургиялық көз операцияларының көмегімен  шешуге талпыныс жасады. Қасаң қабықтың оптикалық қасиеттері коррекциясының нәтижелі идеясы, көз үшін ыңғайсыз көзілдіріктер мен контактылы линзаларды пайдаланудың орнына, көз көрудің  оперативтік коррекциясының көптеген  жоба нұсқаларын ұсынды.

Көз көрудің лазерлік коррекциясының замануи әдістерінде де лазердің алатын орны ерекше.Сонымен қатар лазердің көмегімен миға дәрі-дәрмек жеткізудің жаңа әдістері пайда болды. Миға дәрі-дәрмектерді жеткізудің жаңа әдісін Кореяның KAIST ғылым және технологиялар институтының ғалымдары ойлап тапты. Бұл әдістің мәнісі биологиялық блокираторлардың рөлін атқаратын және миға дәрілік препараттарды жеткізуге кедергі келтіретін гематоэнцефалитикалық тосқауылдарды аз уақытқа сөндіру үшін ультражоғары жиілікті лазерді пайдалану табылады. Корей ғалымдарының пайымдауынша, мұндай табиғи блокираторлар ағзада бар және миды зарарлы қаннан қорғайды.