شارك تعلم استمتع حيث العلم والفائده


    موسوعة الاستخدمات السلمية لليزر من Eng-Amr

    شاطر
    avatar
    Eng-Amr
    مشرف
    مشرف

    ذكر
    عدد الرسائل : 24
    العمر : 30
    تاريخ التسجيل : 19/03/2008

    موسوعة الاستخدمات السلمية لليزر من Eng-Amr

    مُساهمة من طرف Eng-Amr في 10/4/2008, 3:09 pm

    أصبحت أشعة الليزر جزءاً حيوياً في الطب، والترفيه، والصناعة، والعديد من المجالات المدنية. وعندما يجري الإنسان مكالمة تليفونية، أو يشترى سلعة من حانوت، أو يستخدم بطاقة الاعتماد Credit Card، أو يشغل قرصاً مدمجاً Compact Disc على جهاز ستيريو، يكون الليزر جزءاً من العملية. وفي الصناعة، تستخدم أشعة الليزر في المساعدة على تصميم السيارات، واختبار دقة الأجزاء، وتحليل مكونات الكمبيوتر الفائقة النقاء، وقص المعادن، فضلاً عن أداء عدد كبير من الوظائف الأخرى. وفي الطب تستخدم أشعة الليزر لمنع العمى، ووقف نزيف القناة الهضمية، وإجراء أنواع مختلفة من الجراحات، وتسليك الشرايين المسدودة.

    وسيكون هناك في المستقبل ذاكرات كمبيوتر بالليزر، تستطيع أن تسجل دائرة معارف كاملة على قرص واحد، وكمبيوتر الليزر أسرع مئات المرات من أسرع كمبيوتر موجود اليوم. وأهم المجالات المدنية التي تستخدم فيها أشعة الليزر هي:

    أولاً: في مجال الطب

    أصبح الليزر أداة طبية متزايدة الأهمية، بعد أن أصبحت المشارط الضوئية تستخدم في معالجة خلايا منفردة أو أعضاء كاملة، لقدرتها على الانتقاء الفائق، أكثر من كونها مجرد أدوات تقطع أي شيء تصادفه. وتلك الخصوصية هي التي تسمح لأشعة الليزر بالنفاذ إلى داخل خلية ما، أو عضو معين، في حين يبقى ظاهرهما سليماً، وهو ما لا يستطيعه أي مشرط جراحي آخر.

    وقد مكن التحسن الذي طرأ على دقة هذه الأدوات خلال العقود الأخيرة من تشعب استعمالات الليزر الطبية في أكثر من مجال. ففي البدء، كانت الحرارة المتولدة من أشعة الليزر تستخدم لتخريب الأنسجة. أما الآن، فعلى الرغم من أن التأثيرات الحرارية لا تزال هي الأكثر استعمالاً في الأغراض الطبية، فإن التأثيرات الأخرى، غير الحرارية، قد برهنت، أيضاً، أنها ذات أهمية متزايدة في المعالجة والتشخيص. فإضافة إلى تسخين الأنسجة، يمكن للفوتونات المنطلقة من أشعة الليزر أن تثير التفاعلات الكيماوية، أو أن تفصم الروابط الذرية التي تحفظ تماسك الذرات بعضها مع بعض، أو أن تولد موجات صدمية shock waves.

    وتشمل التطبيقات الطبية الحيوية لأشعة الليزر أعمالاً كثيرة من هذا القبيل، كإزالة السدادات الشريانية، وتحطيم الحصوات الكلوية، والتخلص من الغشاوة العينية Cataract، وحتى تغيير المادة الوراثية. وتستطيع أشعة الليزر أن تمد العلماء بمعلومات عن العمليات التي تجرى داخل الخلايا، إذ يمكن للمعلومات البيولوجية، التي تتيحها مثل هذه الدراسات، أن يكون لها تطبيقات طبية مهمة. وأهم الاستخدامات الطبية لأشعة الليزر هي:

    1. المجهر الضوئي

    في عام 1986 صمم العالم الفيزيائي "آرثر أشكين" Arthur Ashkin المجهر الضوئي لمعالجة الجسيمات الصغيرة، إذ يمكن دمج المجهر الضوئي في المجهر التقليدي بإدخال ضوء الليزر إليه. وهكذا يمكن رؤية ومعالجة عينة موضوعة على صفيحة المجهر بتحريك حزمة الليزر،
    . وقد جذب هذا الاستخدام للمجهر الضوئي اهتمام البيولوجيين الذين وجدوا أنه يمكن معالجة البكتيريا الحية بواسطة هذا المجهر، دون إلحاق أي ضرر بها، وكان ذلك مدهشاً؛ لأن شدة حزمة الليزر في بؤرة المجهر الضوئي تصل إلى نحو 10 ملايين وات في السنتيمتر المربع.

    2. المنظار الضوئي ذو الألياف البصرية

    المنظار الضوئي Endoscope ذو الألياف البصرية عبارة عن أنبوب يسمح للطبيب بأن ينظر في داخل جسم المريض. وهو لم يصبح ذو قيمة عملية إلا بعد تطوير الألياف البصرية التي صممت لنقل الضوء على طولها كلها، حتى إذا انحنت. وهذا المنظار من المرونة والصغر بحيث أن الطبيب يستطيع أن يدخل واحداً منها عبر حنجرة المريض لكي ينظر في داخل معدته، أو في الشرج لكي يفحص الأمعاء. ويستخدم الأطباء اليوم هذا المنظار بشكل روتيني لفحص الأعضاء الداخلية.

    3. الجراحة العامة

    استخدم مؤسسو جراحة الليزر الحزم الضوئية بسبب الحرارة الكثيفة التي تولدها. واليوم، فإن أكثر جراحات الليزر يقوم على هذه الخاصية الحرارية بالدرجة الأولى، لما تتمتع به من صفات انتقائية في تأثيراتها، ولسهولة التحكم فيها بدرجة كبيرة. فإذا توافق طول موجة أشعة الليزر بدقة مع حزمة الامتصاص للنسيج الحيوي الذي توجه إليه، فإن هذا النسيج يمتص الأشعة وينتج عن ذلك تخريبه بالكامل.

    وكمثال لذلك فإن أصباغ "الميلانين" Melanin، ذات اللون البني القاتم في شبكية العين، تمتص الأشعة الخضراء في ليزر الأرجون، وبالتالي، فإن ليزر الأرجون يخرب مناطق محددة من الشبكية، دون أن يسبب الضرر بالمناطق الأخرى في العين، والتي تمتص أشعة ذات أطوال موجية أخرى. ولهذا فإن هذه الطريقة تستخدم بشكل فعال في معالجة المرض الشبكي السكري Diabetic retinopathy، وهو مرض يؤدي إلى تحلل الأنسجة المصابة، ويعد سبباً لنسبة كبيرة من حالات فقد البصر.

    وفي ميدان الجراحة، بصفة عامة، يستخدم مشرط خاص من أشعة الليزر يتيح للجراح إحداث قطع في الأنسجة دون نزيف دموي، إذ تقوم تلك الأشعة بإحكام إغلاق الأوعية القابلة للنزف عن طريق الكي في الوقت نفسه الذي يتم فيه قطع الأنسجة، أي من أجل إجراء جراحة دون فقد الدم Bloodless Surgery.

    وفي مجال علاج انسداد الشرايين، أصبح من الممكن إدخال قساطر دقيقة من فتحة في الجلد إلى داخل الأوردة والشرايين. وتلك القساطر عبارة عن ألياف زجاجية تحمل الأشعة المكثفة إلى مناطق الانسداد لإذابة الجلطات الدموية، وتوسيع بعض الشرايين الضيقة المتصلبة من الداخل، فيعود الدم للسريان الطبيعي فيها. وأصبحت أحلام مؤلفي قصص الخيال العلمي حقيقة، ولم يعد من الضروري، كما ورد في بعض الروايات، إجراء تصغير متناه لغواصة تحمل فريقاً من الأطباء كي تحقن مادة في وريد أحد المرضى لتسري هذه المادة مع الدم إلى شريان مسدود، فتذيب جلطة فيه.

    ويستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون الذي يطلق ضوءاً ذا طاقة لافحة، والقادر على قص الأنسجة وسد الأوعية الدموية للإقلال من النزف. فقد استخدم هذا الليزر في الجراحة، مثلاً، لإزالة نمو السرطان، أو لكي الأنسجة السرطانية في الفم. ويقوم ليزر ثاني أكسيد الكربون بكي ورم غير طبيعي في أنسجة الرحم ناشئ عن مرض نسوي يسمى "التهاب بطانة الرحم". وجدير بالذكر أن ليزر ثاني أكسيد الكربون قد استخدم مؤخراً في جراحات الأعصاب، وأمراض النساء والتوليد، وجراحة الأنف والأذن، وجراحات التجميل التكميلية.

    ويقوم ليزر الياج بكي ورم خبيث يسد الأمعاء، وسد الأوعية الدموية التي تسبب نزيف المعدة. وفي مرحلة التجارب أسلوب يستخدم أشعة الليزر لتحويل مركب -لا ضرر منه عادة- يسمى "هيموتبورفين" إلى مادة قاتلة للسرطان. ويتجمع هذا المركب في الأنسجة السرطانية، وعندما يصطدم به الليزر الأحمر، يحدث تفاعل سمي يدمر خلايا السرطان. ويستخدم ليزر "الياج"، من النوع النبضي في مجال جراحة العيون، وبالذات حالات الانفصال الشبكي، ويستخدم النوع المستمر "CW" في مناظير الجهاز الهضمي والمسالك البولية.

    4. علاج العيون

    وفكرة استعمال الضوء في علاج العيون سبقت ظهور الليزر. ففي عام 1949 قام طبيب ألماني باستعمال الشمس في معالجة انفصال الشبكية، وفي إتلاف بعض الأورام في عيون عدد من مرضاه. وفي عام 1961، بعد سنة واحدة فقط من تركيب "ميمان" أول جهاز ليزر، استعمل العالم الأمريكي"زاريت"، من كلية الطب بجامعة نيويورك، الليزر لعلاج إصابات عينية لدى بعض الحيوانات. وبعد ذلك بسنتين توالت التجارب على الإنسان، عندما بدأ الطبيب الأمريكي "زوينك" من مؤسسة "بالو التو" للأبحاث الطبية بكاليفورنيا، في معالجة أمراض الشبكية بين مرضاه. وهكذا أصبحت أشعة الليزر وسيلة معتمدة من وسائل إجراء الجراحات العينية الروتينية.

    وفي طب العيون، يستخدم الضوء الأزرق لليزر غاز الأرجون لسد ثقب في الشبكية، ، أو لعلاج زرقة العين، المعروفة بالجلوكوما، التي قد تسبب العمى، ويتم ذلك بإحداث ثقب يسمح بخروج السوائل الزائدة. أو قد يستخدم لإنقاذ بصر شخص مصاب بمرض الشبكية الناتج عن السكري بتدمير الأوعية الدموية غير الطبيعية التي يسببها هذا المرض. فمن المعروف أن مرض السكري يؤثر على شبكية العين وشعيراتها الدموية الدقيقة فتصبح الشبكية قابلة للنزف والانفصال عن مهدها في قاع العين، وتصبح العين مهددة بالعمى. وبإطلاق شعاع الليزر بدقة، وبجرعات محسوبة في مناطق محددة من الشبكية، فإنه يحدث بها نوع من الكي phatocagulation الذي يوقف النزيف، ويمنع تشعب الشعيرات الدقيقة غير المرغوب فيها، ويحدث قدراً من التليف المحدود، يؤدي إلى تثبيت الشبكية في مكانها، فلا تنفصل عنه.

    وفي مجال علاج قصر النظر، حيث تتجمع الأشعة الضوئية الساقطة على العين في بؤرة أمام الشبكية بعيداً عنها، مما يؤدي إلى قلة وضوح الرؤية، إلا مع استخدام عدسات خاصة تجمع الأشعة في بؤرة على الشبكية، أمكن استخدام أشعة الليزر من أجل تقليل سمك قرنية العين الشفافة بواسطة إزالة بعض الأنسجة الزائدة من سطحها، فتقل قدرة العين على إحداث انكسار في الضوء، وتتجمع الأشعة الضوئية على الشبكية، دون الحاجة إلى استخدام النظارة.

    5. علاج الجلد

    وفي طب الأمراض الجلدية، يستخدم ليزر الأرجون لإزالة البقع التي تسببها زيادة نمو الأوعية الدموية الموجودة في الجلد. وتمتص الوحمات الحمراء (الصباغية)، التي يطلق عليها Port wine stain، أيضاً، أشعة ليزر الأرجون الزرقاء أو الخضراء، حسب أطوال موجاتها، فتخرب الأشعة الممتصة مئات الأوعية الدموية الزائدة، والمتركزة تحت الطبقة الخارجية للجلد مباشرة، إذ تزيل لونها.


    عدل سابقا من قبل Eng-Amr في 10/4/2008, 3:48 pm عدل 2 مرات
    avatar
    Eng-Amr
    مشرف
    مشرف

    ذكر
    عدد الرسائل : 24
    العمر : 30
    تاريخ التسجيل : 19/03/2008

    رد: موسوعة الاستخدمات السلمية لليزر من Eng-Amr

    مُساهمة من طرف Eng-Amr في 10/4/2008, 3:17 pm






    6. علاج الأسنان

    وتستخدم أشعة الليزر في علاج تسوس الأسنان، وذلك عن طريق توجيه الأشعة إلى مكان التسوس لحرقه، ومن ثم منعه من القضاء على السن تماماً. وفي هذه الحالة لا يستخدم تخدير موضعي. وكذلك فإن المناطق السوداء في الأسنان - التسوس- هي التي تمتص أشعة الليزر. أما المناطق البيضاء - السليمة- فتعكس الأشعة، ومن ثم فإنها لا تتأثر. وتستخدم أشعة الليزر أيضا في تثقيب الأسنان لحشوها، ولتثبيت أطقم الأسنان الصناعية.

    7. علاج الجهاز الهضمي

    ويمكن استخدام أشعة الليزر في علاج الأمراض التي تصيب المعدة، وخاصة قرحة المعدة، وهي عبارة عن شرايين تنزف في داخل المعدة، وذلك عن طريق استخدام المنظار الضوئي "اندوسكوب"Endoscope. وتقوم أشعة الليزر بتسخين نهايات الشرايين التي تنزف ولحامها. والميزة الحقيقية لليزر هنا، هي أنه يعطى شعاعاً ضوئياً مركزاً بسهولة داخل الألياف البصرية دون فقد فعلي في الطاقة.

    ثانياً: في مجال الاتصالات

    يمكن بث المعلومات عن طريق أشعة الليزر بتحويل هذه المعلومات إلى نبضات كهربية تعبر عنها تماماً، ثم يتم توجيهها إلى جهاز الليزر، فيصدر أشعة تتحول وتتطابق مع النبضات الكهربية، وتساويها، أيضاً، في الشدة، أي أن المعلومات قد تحولت إلى أشعة ليزر معدلة modulated يمكنها أن تطلق ومضاتها عبر الألياف البصرية.وعند المستقبل هناك أجهزة استقبال خاصة تحول أشعة الليزر إلى معلومات مرة أخرى، وهكذا يمكن لأشعة الليزر نقل المعلومات من مكان إلى آخر،.

    وهناك نوعان من قنوات الاتصال بين طرفي الاتصالات الضوئية، أولهما القنوات الموجهة، وهي عبارة عن ألياف بصرية ينتقل الضوء بداخلها من المرسل إلى المستقبل.والنوع الثاني هو القنوات غير الموجهة، وتكون عبر الفضاء، وتتأثر بالعوامل الجوية، مثل الأمطار وقطرات الندى والغبار، واختلاف الكثافة بين طبقات الجو، وكذلك درجة التأين في كل طبقة. كما تتأثر بالضوضاء الناتجة من الإشعاعات الضوئية الطبيعية والدوامات الهوائية.

    وكان للجمع بين الألياف البصرية والليزر أثر عظيم على الاتصالات. فمنذ عام 1880م استخدم ألكسندر جراهام بيل شعاع ضوء عادي لنقل صوته عبر الغرفة. واليوم، تستخدم أشعة ليزر لنقل المكالمات التليفونية خلال كابلات الألياف البصرية، عبر القارات. وفي وقت قريب سيتم نقلها عبر المحيطات.

    وتوفر الألياف البصرية مزايا أعظم من كابلات النحاس التي تستخدم عادة لخطوط التليفون. فموجات ومضات الضوء المتناهية القصر تعني أنها تستطيع أن تحمل من المعلومات أكثر مما تحمله الإشارات الكهربائية العادية، بأقل تشويه. ويستطيع السلك النحاسي أن يحمل 48 مكالمة تليفونية متزامنة، ولكن أحد الألياف البصرية يستطيع أن يحمل أكثر من 8000 مكالمة.

    وهناك تطوران تكنولوجيان رئيسيان جعلا الاتصالات بالألياف البصرية ممكنة. أحدهما هو تطوير ألياف فائقة النقاوة، قادرة على حمل إشارات الضوء على مدى العديد من الكيلومترات. والثاني، هو ابتكار ليزر دقيق، شبه موصل، يلتقط الإشارات الضوئية ويضخمها لتنقل على مسافة طويلة.

    وربما جاء أكثر الدلائل على قوة الألياف البصرية في عالم الاتصالات إثارة في أواخر عام 1987م، عندما بدأ اتحاد من 29 شركة أوروبية وأمريكية في مد أول كابل للألياف البصرية عبر الأطلنطي. وتبلغ طاقة الكابل 40 ألف مكالمة تليفونية متزامنة، بالمقارنة بتسعة آلاف مكالمة لأحدث كابل نحاسي كان قد تم مده عام 1983م. وسوف يزود الكابل الذي أطلق عليه اسم "تات- 8"، بأشباه موصلات الليزر كل 50 كيلومترا لتوليد الإشارات الضوئية.

    ويتم التخطيط لمد كابل الألياف البصرية عبر المحيط الهادي بين الولايات المتحدة واليابان والفلبين. وبالإضافة إلى المكالمات التليفونية، سوف توفر كابلات الألياف البصرية، عبر المحيط، أيضا، قنوات معلومات فائقة السرعة، لنقل معلومات الكمبيوتر بأمان أكثر مما هو متاح عبر شبكة أقمار الاتصالات.

    وفي حالة الاتصالات بواسطة الأقمار الصناعية باستخدام أشعة الليزر فإن هناك عدة اعتبارات أهمها:

    1. الطاقة الكهربية المحدودة على متن القمر الصناعي، وهي لا تزيد على 100 وات لنظام الاتصال بالكامل.

    2. الفراغ المحدود المتاح لوسائل الاتصال.

    3. أهمية الوزن الاقتصادي للمكونات.

    4. كفاءة توليد أشعة الليزر، والمقصود منها نسبة الطاقة الضوئية لشعاع الليزر المتولد في جهاز الإرسال إلى طاقة التغذية المستنفدة في توليده.

    ويحقق استخدام الليزر في مجال الاتصالات العسكرية المزايا الآتية:

    1. خفض درجة الاضمحلال في الإشارة الصوتية.

    2. نقل حجم كبير من المعلومات.

    3. مقاومة عالية للتداخل والشوشرة.

    4. الحماية من التصنت.

    5. قلة الحجم وخفة الوزن بالنسبة للأجهزة المستخدمة.

    ثالثاً: الأقراص البصرية

    يتكون القرص البصري Optical Disc من سطح معدني فضي كالمرآة، يعكس الضوء في شكل ألوان الطيف، ويغطي بطبقة رقيقة من البلاستيك النقي. والقرص البصري في حجم اسطوانة الموسيقى العادية، وعلى سطحه العديد من الثقوب الدقيقة جداً، يطلق عليها "الحفر". أما المناطق المستوية التي بينها فيطلق عليها "المسطحات". ويطلق أحياناً على القرص البصري اسم "القرص المدمج" Compact Disc : CD، وقطره 12 سم، أو 4.72 بوصة. وأحدث ما وصلت إليه التكنولوجيا الآن هو نظم الأقراص المدمجة للقراءة فقط CD-ROM: Compact Disc Read Only Memory لتخزين المعلومات واسترجاعها،).

    ويتزايد الجمع بين أشعة الليزر وأجهزة الكمبيوتر في أحوال كثيرة. وأحدث شيء في هذا المجال هو إنتاج نظام لذاكرة الكمبيوترmemory باستخدام فكرة أقراص السمعيات المدمجة التي تستولي بسرعة على سوق تسجيل الموسيقى. وجوهر مشغل القرص السمعي عبارة عن ليزر دقيق، يترجم المعلومات الموجودة على حفر ميكروسكوبية على سطح القرص الفضي إلى موسيقى. وحيث إن الضوء فقط هو الذي يلمس القرص، فإنه لا يتعرض للبلى والتدهور، كما يحدث في اسطوانات الفينيل. وتتضاعف مبيعات أقراص السمعيات ثلاث مرات كل عام، منذ طرحها في السوق عام 1983م.

    وباستخدام أقراص السمعيات، جهاز ذاكرة للكمبيوتر، فإن قرصاً واحداً قطره 12 سم، مشابه للقرص المستخدم في تسجيل الموسيقى، يمكن أن يخزن 550 ميجابايت، أي مليون وحدة عناصر ثنائية من معلومات الكمبيوتر، أي ما يوازي 100 ألف صفحة مطبوعة على الآلة الكاتبة.

    وأكبر عيب لقرص السمعيات، عن استخدامها ذاكرةً للكمبيوتر في هذه المرحلة، هو انه لا يمكن تغيير المعلومات المسجلة عليه. ومع ذلك فإن فكرة تسجيل دائرة معارف كاملة على قرص واحد، لها من الجاذبية ما يدفع العلماء إلى الاستمرار في تطوير هذه التقنية. وفي هذه الأثناء يحاول الباحثون إيجاد طريقة لتغيير المعلومات المسجلة على هذه الأقراص، مما سوف يجعلها أوسع استعمالاً.

    وللتعرف على دور أشعة الليزر في عرض المعلومات نأخذ حالة أفلام الفيديو، وفيها يتم عرض المعلومات ـ فيلم الفيديو ـ عن طريق توجيه أشعة الليزر من جهاز الفيديو، بشكل عمودي على سطح القرص البصري المسجلة عليه المعلومات، وذلك أثناء دورانه. ويعكس السطح اللامع للقرص أشعة الليزر إلى جهاز الفيديو مرة أخرى، إذ يتم التقاطها بواسطة وحدة إلكترونية تقوم بإصدار نبضات كهربية مختلفة، بمجرد وصول أشعة الليزر إليها.

    وحيث إن الحفر والمسطحات فوق سطح القرص البصري تعكس أشعة الليزر بشكل مختلف، فعند وصولها إلى الوحدة الإلكترونية بجهاز الفيديو تقوم هي، أيضاً، بإصدار نبضات كهربية مختلفة تماماً، مثل أشعة الليزر التي انعكست إليها، ثم يحول جهاز الفيديو هذه النبضات الكهربية إلى صوت وصورة، أي فيلم فيديو.

    ويُعد هذا التطبيق أسرع استخدامات الليزر تطوراً باستخدام اسطوانات للتسجيلات الصوتية أو المرئية، واستخدام أجهزة تشغيل الاسطوانات، أي الجرامافون، الضوئية التي يمكنها استعادة التسجيل من على الاسطوانة بواسطة شعاع ليزر، بدلاً من الإبرة التقليدية، بما تسببه من مشكلات نتيجة تآكل سطح الاسطوانة.

    وأكثر أنواع الليزر شيوعاً لهذا الغرض هو ليزر الدايود، والذي حل محل ليزر الهليوم - نيون المستخدم في بعض الأنواع القديمة من أجهزة الاسطوانات الضوئية.

    ويستخدم القرص البصري وسيطاً لتخزين المعلومات في الكمبيوتر، وتتم الكتابة على القرص بواسطة شعاع ليزر يؤدي إلى تكوين حفر دقيقة على القرص. ومعظم الأقراص البصرية المتوافرة في الأسواق يمكن الكتابة عليها مرة واحدة، ثم يمكن بعد ذلك قراءة ما تمت كتابته عدة مرات. ويطلق على الأنظمة التي يمكنها عمل ذلك " اكتب مرة واقرأ مرات" Write Once Read Many. WORM:

    وأشكال الأقراص البصرية المختلفة هي:

    1. القرص المدمج للقراءة فقط CD ROM: Compact Disc Read Only Memory، ويغطي البيانات الرقمية.

    2. قرص للكتابة مرة واحدة وقراءة متعددة WORM: Write Once Read Many، ويغطي البيانات الرقمية وصور الخرائط.

    3. قرص مدمج تفاعلي K Compact Disc Interactive : CD-I ويغطى البيانات الرقمية والصور والرسوم الورقية.
    4. قرص مدمج للفيديو CD-V: Compact Disc-Video.

    5. قرص مدمج تفاعلي للفيديوCD-IV: Compact Disc-Interactive Video، وهو خليط من النوعين السابقين، ويغطي البيانات الرقمية والصور والحركة الكاملة.

    6. القرص المدمج المصور Compact Disc Xerographic، وهو هجين بين الفيديو والقرص المدمج، ويغطي البيانات الرقمية وغير الرقمية.

    7. قرص مدمج رقمي مرئيCompact Disc -Digital Audio، ويغطي الصور والإيضاحات المرئية.

    8. قرص مدمج ومبرمج قراءة فقط CD-PROM: Compact Disc- Programmable Read Only Memory، ويستخدم كوسيلة تخزين كبيرة.

    9. قرص مدمج قابل للمحو Erasable CD-ROM، وهو يحوي كمّاً كبيراً من البيانات ويغني عن مئات من الأقراص الصلبة.

    10. القرص المدمج ذو الوجهين DATA-ROM أحدهما قابل للمسح، والآخر للقراءة فقط.





    عدل سابقا من قبل Eng-Amr في 10/4/2008, 3:55 pm عدل 5 مرات
    avatar
    Eng-Amr
    مشرف
    مشرف

    ذكر
    عدد الرسائل : 24
    العمر : 30
    تاريخ التسجيل : 19/03/2008

    رد: موسوعة الاستخدمات السلمية لليزر من Eng-Amr

    مُساهمة من طرف Eng-Amr في 10/4/2008, 3:18 pm

    رابعاً: الطباعة

    واجتياح تكنولوجيا الليزر لصناعة الطباعة يُعد امتداداً منطقياً للاستخدامات الجارية. فالكثير من الناسخات تستخدم أشعة الليزر التي يتحكم فيها الكمبيوتر لخلق أشكال على اسطوانة حساسة للضوء، تتحول بدورها إلى كلمات مطبوعة على الورق. وبالإضافة إلى السرعة الفائقة، يوفر الليزر، أيضاً، وضوحاً أفضل للنسخ. وجودة النوعية هي السبب في تحول وكالات الأنباء والمجلات إلى نسخ صورها بالليزر. وأحياناً تطبع الصحيفة أو المجلة لتوزع على القراء في عدة دول متباعدة، في الوقت نفسه، ويتم ذلك باستخدام تقنيات الليزر والكمبيوتر. وفي هذه الحالة تقوم أجهزة المسح التي تعمل بأشعة الليزر بتحويل الكلمات والصور إلى بيانات كمبيوترية يمكن إرسالها من خلال الأقمار الصناعية إلى آلات طابعة في هذه الدول المتباعدة خلال ثوان معدودة.

    وفي الكثير من المكاتب الآن طابعات بالليزر، تأخذ إنتاج أجهزة الكمبيوتر الشخصي، وتعطي نسخاً مطبوعة بنوعية لم تكن ممكنة من قبل إلا بمعدات الطباعة المحترفة فقط.

    والفارق الوحيد بين ناسخة الليزر وطابعة الكمبيوتر العاملة بالليزر، هو أن الأخيرة تستخدم الضوء للطباعة المباشرة على الورق، بدلاً من نقلها على اسطوانة تنقلها بدورها إلى الورق.

    وأكثر النظم الليزرية المستخدمة في الطباعة هي ليزر الهليوم ـ النيون، وليزر الهليوم ـ كادميوم. والعقبة الرئيسية أمام تطوير هذه النظم زيادة فاعلية لمبات الليزر المستخدمة، إذ أنها قصيرة العمر نسبياً، أو تحتاج لتغيير كل حوالي 5000 ساعة تشغيل.

    خامساً: الهولوجرافي
    في محاولة من العالم الإنجليزي دنيس جابور[ Dennis Gabor لتحسين قوة التكبير في الميكروسكوب الإلكتروني، وتقليل الصورة المكونة فيه، توصل هذا العالم إلى ما يسمى الآن "الهولوجرافى" Holography، وتعني "فن التصوير المجسم". وفي هذه التكنولوجيا، يستخدم الليزر لخلق أشكال ثلاثية الأبعاد تجعل الصور كالمناظر الطبيعية.

    ولتوضيح الفرق بين الصورة العادية والصورة ثلاثية الأبعاد، تخيل أن آلة تصوير عادية التقطت صورة لرجل يقف أمام سيارة، فإذا نظرت إلى هذه الصورة وحركت رأسك من جهة لأخرى، سيظهر الرجل دائماً وهو يحجب نفس الجزء من السيارة. أما إذا أخذت صورة هولوجرافية للمنظر نفسه، فلو حركت رأسك من جهة لأخرى، لاتضح لك أن الرجل يتحرك بالنسبة إلى السيارة، ومن كل زاوية يبدو أن المشهد مختلف.

    والهولوجرام hologram ببساطة عبارة عن عملية تحويل صورة الجسم المطلوب تسجيل صورته إلى معلومات مشفرة على لوح حساس، بحيث لا تظهر الصورة بالعين المجردة إطلاقاً، ولكن يمكن استرجاع الصورة ورؤيتها مجسمة، إذا تم تعريض الفيلم لضوء أشعة الليزر.

    وللحصول على الهولوجرام، ، يتم إسقاط شعاع الليزر على عدسة مفرقة لتغطية مساحة كبيرة، ثم يسقط شعاع الليزر على مجزئ للشعاع splitter للحصول على شعاعين، أحدهما يستعمل لإضاءة الجسم، ويسمى "شعاع الجسم" Objective beam، والآخر يسقط مباشرة على اللوح الحساس، أو الفيلم، ويسمى "الشعاع المرجع" Reference Beam. وعند سطح اللوح الحساس، أو الفيلم، يلتقي كلا الشعاعين مرة أخرى، ويتداخلان معاً ليكونا حلقات التداخل، ويتم تسجيل ناتج التداخل على الطبقة الحساسة، إذ تحتوي هدب التداخل المتكونة على الفيلم على كل المعلومات الخاصة بالجسم المراد تصويره. وبعد عملية التحميض والتثبيت التي تجرى للفيلم، نحصل على الهولوجرام، وما هو إلا لوح زجاجي شفاف، أو فيلم شفاف، مغطى بطبقة شبه شفافة، أيضاً.

    وإذا نظرنا إلى الهولوجرام، فلن يمكننا رؤية الجسم نفسه، ولكننا سوف نرى مجموعة من الخطوط والحلقات المضيئة والمظلمة مرتبة عشوائياً. فالصورة في الواقع يتم إخفاؤها، أو بمعنى آخر، يمكن تشفيرها.

    ومن الضروري أن يكون الشعاع المستخدم في استخلاص الصورة يطابق تماماً شعاع المرجع المستخدم في تصوير الجسم.

    دخل الهولوجرام الحياة اليومية في عدد من التطبيقات، فالكثير من آلات الفحص التي تقرأ الشفرة الخطية المطبوعة على علب الأغذية في السوبر ماركت تستخدم الليزر. وإذا كان العميل يدفع ثمن مشترياته ببطاقة ائتمان، فالأغلب أن بطاقته تحتوي على هولوجرام مطبوع على صفحتها، احتياطاً من التزوير، فيمكن للمزور أن يصنع بطاقة ائتمان بسرعة مذهلة، ولكنه يلاقي صعوبة كبيرة في إنتاج هولوجرام منمنم.

    كما يستخدم الهولوجرام في الصناعة، أيضاً، لإجراء اختبارات مفصلة على كل شيء، بدءاً من قطع غيار الآلات، إلى مكبرات الصوت. والخطوة الأولى هي عمل هولوجرام لقطعة الغيار المراد اختبارها، وحينما يركب الهولوجرام على قطعة الغيار الفعلية، فإن التغييرات التي تحدث، تحت ظروف الحرارة والجهد والإدارة العادية، تظهر بأدق تفاصيلها.

    والتصميم بالهولوجرام سوف يستغني عن الأسلوب الحالي لعمل نماذج لكل سيارة جديدة، والذي يستغرق الكثير من الوقت. وسوف يضع السيارات الجديدة في مرحلة الإنتاج في وقت أسرع؛ لأن المعلومات المخزنة في الكمبيوتر يمكن استخدامها لإعداد عملية الإنتاج بالكمبيوتر.

    سادساً: فحص السطوح

    بدأ العلماء في عام 1980م، في البحث عن طريقة أفضل لفحص بعض السطوح الدقيقة، مثل شريط الفيديو،، أو شذرة الحاسب chip، حيث إن أداءها يكون هزيلا إذا كانت غير ملساء، أو أشكالها غير مناسبة. ويقتضي صقل سطوح أشياء كهذه صقلاً متقناً استخدام أساليب دقيقة لقياس بنية نسيجها. وبدا أن قياس التداخل الضوئي الذي يعتمد على طبيعة الضوء الموجية هو الأفضل. فالتداخل يتيح تحليلاً مثالياً، ولا يتضمن تماساً مع السطح الذي يراد دراسته، فلا يتلفه. ويمكن للتداخل ـ من حيث المبدأ ـ أن يحلل تضاريس السطح التي تبلغ ارتفاعاتها بضعة أنجسترومات.

    والمبدأ الأساسي في التداخل هو أنه عندما تلتقي موجتان ضوئيتان فإنهما تتداخلان، فإذا انطبقت ذروة إحداهما مع قاع الأخرى كان التداخل هداماً. أما إذا تطابقت ذروة الموجتين فإن الموجتين تقوي إحداهما الأخرى .

    وقد طور الفيزيائي الأمريكي "ميكلسون" تقنيات استخدمت ظاهرة التداخل للقيام بقياسات غاية في الدقة. ويعرف الجهاز الذي صممه باسم "مقياس ميكلسون التداخلي"، . وفي هذا الجهاز تسقط حزمة ليزر على مرآة نصف عاكسة، تجزئ الحزمة إلى حزمتين في مسارين متعامدين، فتنعكس إحدى الحزمتين عن العينة المطلوب قياس سطحها، وتنعكس الأخرى عن المرآة المرجعية. وحين تلتقي الموجتان بعد انعكاسهما، تتولد من تداخلهما موجة تكون شدة ضوئها عظمى إذا كانت الموجتان متفقتين في الطور phase، وتكون شدتها صغرى إذا كانت الموجتان متعاكستان في الطور.وتغير تنوعات سطح العينة وأغواره يغير طول المسار الذي تقطعه الحزمة الأولى، فتتغير بذلك العلاقة المكانية بين الحزمتين وشكل الأهداب التي تظهر تضاريس سطح العينة. .

    وتقوم شركات صناعات الطيران باستخدام تقنية ليزرية متقدمة لفحص الأجزاء المصنوعة من مواد مركبة في الطائرات، مثل الجرافيت والأيبوكسي، المستخدمة في محركات الطائرات الحديثة، والتي يستغرق فحصها

    بالطرق التقليدية وقتاً طويلاً، وكلفة باهظة. والتقنية الجديدة تختصر زمن الفحص بنسبة 90%، مما يختصر وقت التصنيع عدة أسابيع، كما أن دقة النظام المتناهية ترفع من مستوى التصنيع، .

    سابعاً: تشغيل المواد

    ويستخدم لهذا الغرض ليزر ثاني أكسيد الكربون، أو ليزر الياج، على نطاق واسع في صناعات الإلكترونيات والحواسب والسيارات وهياكل الطائرات، وأكثر الاستخدامات شيوعاً لحام المعادن. ويمكن باستخدام عدسات ضوئية تركيز طاقة أشعة الليزر في نقطة البؤرة Focus على مساحة ضيقة جداً، فترتفع درجة حرارتها أكثر من مائة ألف درجة مئوية، فتتبخر المادة، وهذا يؤدي إلى قطع ولحام وحفر الأجسام المعدنية المختلفة، كأجزاء السيارات والطائرات، والمواد الزجاجية والبلاستيك، والخزف. وفي هذه الحالات لا تجد الحرارة وقتاً كافياً لتسري داخل المادة فتسبب التشققات أو تتلفها. ويستخدم في هذه الأغراض الليزر النبضي الذي يوفر حزماً ذات طاقة عالية من أشعة الليزر.

    وتستخدم أشعة الليزر في تثقيب المواد، مهما كانت درجة صلابتها،مثل الماس، ويساعد ذلك في استخدامها في صناعة الساعات.

    كما يمكن استخدام أشعة الليزر في الطلاء بالمعادن الثمينة، إذ يتم تسخين سطح المعدن رخيص الثمن حتى يمكن وضع المعادن الأخرى الثمينة، كالفضة والكروم، فوقه.

    ثامناً: في أعمال المساحة والخرائط

    تستخدم أجهزة الليزر في القياس الدقيق للمسافات والزوايا، بما يمكن من تحديد الهيئات الأرضية، ورسم التضاريس، عن طريق تركيب جهاز رادار ليدار في طائرة لرصد المرتفعات والوديان بدقة عالية.

    وتستخدم أشعة الليزر في تحديد استقامة المستويات بدقة، إذ يتم التأكد من استقامة المباني العالية، وتحديد أماكن مد خطوط أنابيب الغاز والبترول والماء والصرف الصحي، وكوابل الاتصالات لمسافات بعيدة، وفي بناء الجسور وحفر الأنفاق. كما تستخدم أشعة الليزر في قياس أعماق البحار والمحيطات ورسم خرائط للقاع، حيث إن هذا النوع من الأشعة يمكنه اختراق الماء إلى عمق عدة مئات من الأمتار.

    وتستخدم أجهزة الليزر في قياس التحركات ـ الصغيرة جداً ـ التي تحدث في القشرة الأرضية أثناء الزلازل، أو عندما تجرى تجارب نووية تحت الأرض. وفي عام 1976 م، أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية "ناسا"NASA القمر الصناعي "لاجيوس"، الذي يستخدم عدسات تعكس أشعة الليزر بحيث يمكن استخدامها في دراسة تحركات القشرة الأرضية، التي تحدث عادة قبل وقوع الزلازل أو الانفجارات البركانية، وأيضاً، في دراسة ظاهرة تحرك القارات ببطء شديد، بما يعادل عدة سنتيمترات سنوياً.


    عدل سابقا من قبل Eng-Amr في 10/4/2008, 3:47 pm عدل 2 مرات
    avatar
    Eng-Amr
    مشرف
    مشرف

    ذكر
    عدد الرسائل : 24
    العمر : 30
    تاريخ التسجيل : 19/03/2008

    رد: موسوعة الاستخدمات السلمية لليزر من Eng-Amr

    مُساهمة من طرف Eng-Amr في 10/4/2008, 3:20 pm

    تاسعاً: في مجال البيئة

    يستخدم التحليل الطيفي بواسطة أشعة الليزر لمراقبة تلوث الهواء والماء، وفي فحص تصريف المواد الكيماوية من المصانع، وكذلك لقياس مستوى الغازات والجسيمات الدقيقة في عوادم السيارات، ومداخن المصانع، والتي تؤدي إلى تلوث البيئة. ومن أخطر هذه الجسيمات، الزنك، والخارصين، والكادميوم، والرصاص. ومن الغازات الخطرة أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكبريت. وتستخدم بعض أجهزة الوقاية من الحريق التحليل الطيفي بواسطة أشعة الليزر لمراقبة مستويات الأبخرة القابلة للاشتعال.

    وقد قامت مجموعة من الشركات الأوروبية بتطوير نظام ليزري، لرسم خريطة عن توزيع الأوزون في طبقات الجو العليا، وقياس نسبة كل من ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين، وغاز كلوريد الهيدروجين المنبعثة من أماكن جمع القمامة.

    عاشراً: في مجال الفضاء

    في عمليات استعادة الأقمار الصناعية التالفة بواسطة مكوك الفضاء، تستخدم منصات عاكسة فوق هذه الأقمار لتعكس أشعة الليزر إلى جهاز الكمبيوتر الموجود في المكوك، ليتمكن من تحديد قياسات دقيقة لموقع القمر المطلوب استعادته، ومن ثم يتم توجيه المكوك في الاتجاه الصحيح ليمد ذراعاً آلياً، ويجذب القمر إلى داخل المكوك.

    ويستخدم رادار الليزر لكشف وقوع ظاهرة "قص الريح" Wind Shear، ذات الأثر الخطير على الملاحة الجوية، لأخذ الحيطة في حالة حدوثه فوق موقع إطلاق مكوك الفضاء، وخاصة منطقة المكوك وما يجاورها في الغلاف الجوي، خاصة في الطبقات العليا منه، وتأجيل الإطلاق حتى زوال هذه الظروف. وهذا الجهاز عبارة عن جهاز رادار يعمل بأشعة الليزر من أشباه الموصلات.

    وفي الفضاء تتم بعض التفاعلات الكيماوية بمساعدة أشعة الليزر في مركبات الفضاء، بطرق مغايرة تماماً للطرق التي تتم بها على سطح الأرَض. فقد أثبتت البحوث التي تمت في الفضاء إمكانية تحديد لحظة التفاعل الكيماوي بين المواد باستخدام شعاع الليزر وكاميرا من نوع فريد، إذ تم تصوير لحظة ميلاد الجزيئات ولحظة التحامها بغيرها، في مدة زمنية لا تتعدى جزءاً من مليون من البليون من الثانية الواحدة. وتمهد هذه النتائج لمعرفة الخلل في تتابع الأحماض الأمينية الذي ينتج عنه الأمراض الخلقية والوراثية، ومن ثم التدخل لعلاجها.

    ونظراً لأن أشعة الليزر تستطيع أن تكثف طاقة عظيمة تسافر إلى مسافات كبيرة، فقد قام الأمريكيون في عام 1969م في إطار برنامج "أبوللو" بتجربة لقياس بعد القمر عن الأرض. وفي هذه التجربة وجهت أشعة الليزر من الأرض لقياس بعد القمر بدقة بالغة، على مدى استمر عشر سنوات. وكان الجهاز مكوناً من صندوق عليه مصفوفات تتكون من 100 مرآة صغيرة، قطر كل منها 5 سم. ووضع الجهاز بزاوية ميل محددة فوق القمر، لتنعكس على مراياه أشعة الليزر، مرتدة إلى الأرض، لتسجل بعده عن الأرض بدرجة دقة لا تتجاوز 15 سم، بينما متوسط بعده عنا يبلغ 383,000 كم. وقد ظل الجهاز على سطح القمر طوال هذه السنوات، ليحسم خلافاً علمياً عن نظرية تمدد الكون أو اتساعه، إذ تفترض هذه النظرية ابتعاد القمر عن الأرض بمقدار 3 سم كل سنة.

    حادي عشر: قياس سرعة الريح

    تستخدم الطائرات المدنية نظاماً لقياس سرعة الريح باستخدام أشعة الليزر أطلق عليه اسم ALEV-3 أنتجته شركة Sextant Avionique. وكان النموذج الأصلي لهذا النظام قد تم تصنيعه أصلاً لمعايرة أنظمة البيانات الجوية أثناء اختبارات الطائرات الجديدة.

    ويعمل الجهاز استناداً على مبدأ العالم "دوبلر" Doppler الذي اكتشف ظاهرة اختلاف تردد الذبذبات الصادرة أو المنعكسة، حسب السرعة النسبية للمصدر الناشئة عنه، وبين جهاز القياس. ويقوم هذا الجهاز بإصدار حزمة من ضوء الليزر، ثم يقوم النظام الكهروبصري باستقبال الأشعة المنعكسة التي تبعثرها ذرات الجو، وتقوم دوائر إلكترونية باستخراج الفرق بين تردد الشعاع المنبعث وتردد الأشعة المنعكسة، والمتناسب مع سرعة الطائرة بالنسبة إلى سرعة الهواء المحيط الذي تمر فيه هذه اللحظة.

    [size=12]ملحوظة:




    في عام 1972، أدخلت شركة `فيليبس` Philips أول نمط لاستخدام الليزر في مجال التسجيل وإعادته.


    عالم الفيزياء الفائز بجائزة نوبل، والذي ابتكر فكرة الهولوجرام، ولكن فكرة استخدام الليزر من أجل صنعه تنتمي إلى باحثين في جامعة `ميتشيجان` الأمريكية هما Emmet Leith و .Juris Upatnik
    [/size]

      الوقت/التاريخ الآن هو 15/8/2018, 6:26 pm