علوم: الليزر

علوم: الليزر !

بغداد - مصطفى ابراهيم
تسعى جميعة الليزر العراقية التي تأسست قبل عامين الى تطوير استخدامات الليزر في مختلف ميادين الحياة.
وتأتي في مقدمة المشاريع التي تبنتها الجمعية في هذا المجال العمل على تأسيس كلية الليزر الطبي لتخريج اطباء متخصصين في فروع الطب كافة قادرين على استخدام اشعة الليزر في معالجة الامراض وفق قواعد علمية رصينة، كما تخطط الجمعية مع الجهات المعنية لانشاء عيادة خاصة بالفحص والمعالجة باشعة ليزر تقتصر مهمتها على معالجة الآفات الجلدية والتداخل الجراحي للاغراض التجميلية اذ تستفيد من هذا المشروع شريحة واسعة من المواطنين المحتاجين لمثل هذه العمليات


وجمعية الليزر العراقية التي تضم (180) عضوا من الملاكات الطبية والهندسية والفيزيائية المختصة بعلوم الليزر والعلوم التطبيقية الصرفة هيئة علمية اخذت على عاتقها مسؤولية الارتقاء بتطبيقات الليزر في ميادين الحياة.
وكما يشير رئيس الجمعية الاستاذ الدكتور محمد صالح مهدي الخفاجي، فان مهمات الجمعية تتجاوز المشاركة في المؤتمرات العلمية العالمية واقامة الندوات والايام العلمية المحلية واصدار المجلات والنشرات المتخصصة فانها تضع على عاتقها المساهمة في استحداث وتطوير المناهج الدراسية بما يجعل طلبة المراحل الاعدادية والمهنية وطلبة الكليات يلمون بعلوم الليزر وتطبيقاته بصورة تتناسب مع اهمية هذا العلم والسرعة التي تنتشر فيها تطبيقات الليزر على الاصعدة كافة.
من بين اهداف الجمعية ايضا توثيق المعلومات وتبادل الخبرات بين العاملين في حقل الليزر من جميع الاختصاصات داخل العراق وخارجه، واقامة العلاقات العلمية مع الجمعيات المناظرة اقليميا وعالميا وكل ما من شأنه رعاية وتطوير الاختصاص والاشراف من خلال المشورة على استيراد اجهزة الليزر من مناشئها المختلفة وتحديد مواصفاتها والتحرك على اجهزة الاعلام لتخصيص برامج لتعريف المجتمع بهذا النوع من الطاقة الذي يتوقع له ان يدخل في تفاصيل الحياة اليومية للفرد.
عشبة الليزر
قبل آلاف السنين كانت تنمو عشبة طبية في مناطق شمال افريقيا تحمل الدواء لكل داء، وكان الرومان ينظمون حملات عبر البحر الابيض المتوسط لجمع هذه العشبة التي تنمو بصورة طبيعية واطلق عليها الرومان اسم (الليزر).
هذه العشبة اختفت بمرور الزمن حتى انقرضت ولم يعرف عنها شيء غير ما ذكرته المصادر التاريخية، لكن من الصدف الغريبة ان يكون اسم العشبة تلك اسما لما عرف في زمننا بعلوم الليزر وبينما كان (الليزر العشبة) تحمل الدواء لكل داء اصبح علما عرف عنه انه (الحل الذي يبحث عن مشكلة) ويقول بعض الباحثين ان العالم المعروف البرت اينشتاين كان قد تنبأ بوجود الليزر في العام 1917.
لقد شهد القرن الماضي تطورات مدهشة في العديد من مجالات العلوم الحديثة إذ ظهرت في العالم افكار وقصص وخيالات علمية نشرتها بعض الصحف والمجلات وكذلك الكتب المختلفة وبعضها تحول الى افلام للخيال العلمي تتنبأ بحدوث تقدم علمي في المستقبل منها في مجال الحاسبات الالكترونية والاقمار الصناعية والرادار والتنقل بواسطة الاشرطة المغناطيسية والاسلحة والمدافع الليزرية، وهذه التنبؤات اصبحت اليوم واقعا نعيشه وحقيقة نلمسها وبشكل رئيس عند نجاح العلماء في توليد اشعة الليزر، فبعد الحرب العالمية الثانية وفي بداية خمسينيات القرن العشرين استطاع العلماء المختصون بعد اجراء التجارب ومنهم على وجه الخصوص العالم تاونس الذي استطاع (تضخيم الموجات الدقيقة بواسطة الانبعاث المحفز للاشعة) وهذا ما يسمى بالميزر MASER وبعد مرور عامين استطاع العالم نفسه مع مجموعة علماء اخرين من “الاتحاد السوفيتي” تعمل بصورة منفصلة عنه بوضع اساس فكرة الليزر باستعمال ما يسمى
(Perot Interometer Fabry)
وهكذا تمكن العلماء من الحصول على اشعة الليزر والكلمة مأخوذة من الحروف الاولى لكلمات الجملة الآتية:
Light Amplification by Stumulated Emission of Radiation.
ومعناها تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للاشعة.
* فما الفرق بين الليزر والضوء الاعتيادي؟
يقول الدكتور محمد صالح مهدي:
- الليزر هو حزمة من الضوء المكثف يسير باتجاه مستقيم عكس الضوء الاعتيادي الذي ينتشر بكل الاتجاهات وباطوال موجية قد تختلف فيما بينها، ومن خصائص اشعة الليزر انها اشعة اتجاهية ومتماسكة.
يمتاز شعاع الليزر باربع مميزات اساسية هي ان هذا الشعاع احادي الطول الموجي ويعني ان شعاع الليزر له طول موجي واحد فقط اي تردد (منفرد) كما يمتاز بان الفرق بين اي نقطتين على موجة شعاع الليزر يكون ثابتا عند حركة الشعاع زمانيا ومكانيا اذ ينفرد الليزر بهذه الصفة من دون جميع المصادر التقليدية الاخرى وهذا ما يعرف بـ(التشاكه) ويمتاز ايضا بالاتجاهية وهي انتشار الحزمة باتجاه واحد ولمسافات طويلة جدا دون انفراجها عن محورها او انفراج قليل جدا لا يتجاوز بضعة سنتمترات لكل كيلو متر... الليزر كذلك يمتاز بالسطوع فاذا كانت شدة مصباح التنجستن الاعتيادي ذي القدرة (100 واط) حوالي (2000 واط) لكل سنتمتر مربع فان شعاع ليزر بنفس القدرة تصل شدته اكبر بمقدار مليون مرة من شدة المصباح المذكور.
* ومتى بدأ توليد الليزر لأول مرة؟
- في عام 1960 تم بناء اول جهاز ليزري مولد للاشعة اذ يعتبر اول اثبات علمي لتوليد الاشعة الليزرية وبعدها تم الاستمرار في بناء انواع جديدة من مولدات الاشعة الليزرية وبدأت بعض الشركات في انتاج انواع عديدة من الليزرات لاغراض متعددة وللاستعمالات الصناعية والطبية والفضاء والابحاث وغيرها من المجالات ومن الجدير بالذكر ان هذه الليزرات مبوبة حسب طبيعة المادة المركبة منها وتعتمد الطاقة المتولدة منها على نوع المادة المستعملة مثل نوع المادة الصلبة كما هي في نوع الياقوت الاحمر او الليزر الغازي الذي يستخدم (الهليوم-نيون) والنوع الثالث يسمى بالليزر الالتصاقي الذي يتركب من مواد شبه موصلة مثل كبريتيد الزرنيخ والكالسيوم وهذا النوع يمكن استخدامه كموحد ليزري.
تطبيقات الليزر
دخلت اشعة الليزر في العديد من المنتجات التكنولوجية فتجدها عنصرا اساسا في اجهزة تشغيل الاقراص المدمجة او في آلات طبيب الاسنان او في معدات قطع ولحام الحديد او في ادوات القياس وغيرها من المجالات، كل تلك الاجهزة تستخدم الليزر ولكن ما هو الليزر وما الذي يجعل الليزر مميزا عن غيره من المصادر الضوئية، وماذا عن ابرز استخداماته؟
في هذا المجال يقول الباحث طالب زيدان الموسوي ماجستير في تكنولوجيا الليزر وتطبيقاته عضو جمعية الليزر العراقية: ان هناك عددا هائلا من تطبيقات الليزر اهمها التطبيقات الصناعية (القطع والتثقيب واللحام والتصليد) وكذلك القياسات والفحص (قياس المسافات والترصيف البصري وكشف العيوب) والتطبيقات الطبية والبيولوجية (امراض العين والجراحة والتجميل و الاستئصال والتصوير الاحيائي) والتطبيقات العسكرية (التوجيه والتتبع وتقدير المدى) والتطبيقات التجارية (الاقلام الضوئية والطابعات الليزرية وقارئات الاقراص المدمجة) والاتصالات البصرية.
* ما هي محاسن استخدام الليزر في الصناعة؟
- عدم وجود تماس مباشر بين العينة ومنظومة الليزر ولذلك لا يوجد تلوث او اجهادات ميكانيكية، استخدام الليزر لا يؤثر على الخواص الفيزياوية للمادة لان المنطقة التي تتأثر صغيرة جدا ويمكن استخدام الليزر مع مواد مختلفة مثل المعادن والسيراميك والزجاج والخشب دون حدوث تلف للمادة كذلك امكانية العمل في مواضع صعبة مثل الزوايا والانحناءات وغيرها، العمل يتم بسرعة عالية ودقيقة فمثلا يمكن اجراء عملية قطع المعادن بسرعة (10) أمتار بالثانية وهي اسرع عشر مرات الطرائق التقليدية، كما ان عملية استخدام الليزر مبرمجة اوتوماتيكيا لغرض الدقة.
شعاع الليزر لا يتلف نتيجة الاستخدام كما في حالة الآلات المستخدمة في الطرائق التقليدية كالقواطع وقوس اللحام والمثقبات وغيرها، العمل بالليزر يتم بهدوء وبدون تلوث كما في الطرائق التقليدية.
* وما مساوئ استخدامه؟
- الكلفة التصنيعية والتشغيلية لمنظومة الليزر تكون عالية ومنظومة الليزر تحتاج الى خبرة جيدة لتشغيلها وديمومة عملها فضلا عن مخاطر القدرة العالية وتحتاج منظومة الليزر الى سيطرة وتحكم دقيقين.
* ما اكثر انواع الليزرات المستخدمة في التطبيقات الصناعية؟
- ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون (Co2) وليزر النيدميوم- ياك المستمر والنبضي وليزر النيدميوم- زجاج نبضي وليزر الياقوت النبضي وليزر التيتانيوم- زفير وليزر فلوريد الكربتون وليزر فلوريد الاركون.
* ماذا عن التطبيقات الطبية والبايولوجية لليزر؟
- يستخدم ليزر ايون الاركون (Ar+) الاخضر في عمليات معالجة انفصال الشبكية في العين ومعالجة الحول وكذلك معالجة تمزق الانسجة داخل القرنية.
كما يستخدم ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون (Co2) في اجراء الجراحة داخل جسم الانسان في مناطق يصعب وصول يد الجراح اليها بالطرائق التقليدية مثل جدران القلب والجدار الداخلي للمرئ والرئتين والجمجمة، كما يستخدم الليزر في ازالة تخثر الدم داخل الاوعية الدموية وصمامات القلب.
يستخدم ليزر النيدميوم- ياك في عمليات ازالة الاوشام والعلامات الوراثية في جلد الانسان والتي هي عبارة عن تجمعات للاوعية الدموية في منطقة محدودة، نجحت عمليات التجميل باستخدام الليزر في اجراء العمليات بنسب نجاح وازالة (100%).
يستخدم ليزر Co2 وليزر النيدميوم- ياك في عمليات استئصال الاورام والخلايا السرطانية بشكل ناجح وبشكل لم يكن ممكنا بالطرائق التقليدية.
تستخدم الليزرات التي تعمل في المنطقة فوق البنفسجية (uv) والاشعة السينية (X-Ray) من الاطوال الموجبة في تصوير الخلايا الحية دون اتلافها او تدميرها إذ يتم امتصاص هذه الاطوال الموجية من قبل انسجة هذه الخلايا.
* هل يمكن القاء نظرة عن تطبيقات الليزر في الميادين العسكرية والتجارية؟
- في التطبيقات العسكرية تستخدم الليزرات بشكل واسع يستخدم ليزر Co2 وليزر النيدميوم- ياك في مقدرات المدى الليزرية وهي منظومات بتقدير مدى الاهداف كالطائرات والصواريخ والاهداف العسكرية المختلفة.
كما يستخدم ليزر الهليوم- النيون وليزرات اشباه الموصلات التي تعمل في المنطقة المرئية من الاطوال الموجية (خاصة الاحمر) في توجيه الاسلحة وتحسين دقة الاصابة والقناصات، وكذلك في عملية توجيه وتتبع مسار الصواريخ والقذائف ويستخدم الليزر في مجال التسويق من خلال استخدام اقلام ليزرية تقوم بمسح المتوجات والتعرف الى شفرة الانتاج المثبتة عليها وهي تقنية سريعة ودقيقة في عمليات العد والتصنيف.
كما يستخدم ليزر اشباه الموصلات الاحمر في الطابعات الليزرية إذ يوفر الدقة والتركيز العاليين، كما ان الاقراص المدمجة (CD) هي ايضا تعتمد على الليزر في عملها إذ يستخدم ليزر الهليوم-نيون او ليزر اشباه الموصلات الاحمر في عملية الكتابة والقراءة لهذه الاقراص.
* وفي ميدان البصريات؟
- من الممكن استخدام التضمين لشعاع الليزر لغرض حمل الاشارات الكهرومغناطيسية ونقلها من نقطة الى نقطة او نقاط اخرى بسرعة عالية ودقة متناهية إذ يبلغ النطاق الترددي لحزمة الليزر حوالي (10 14) هيرتز فاذا كان عرض الحزمة التلفزيونية الواحدة هو (5) مايكروهيرتز فان شعاع ليزر واحد يمكنه ان يحمل حوالي (2× 10 6) قناة تلفزيونية.. ومن امثلة الاتصالات البصرية الحديثة شبكات الهاتف المتقدمة (الشبكات الضوئية) والشبكة العالمية للمعلومات والبريد الالكتروني ومراكز الخدمة الهاتفية المركزة لمنظومات الهواتف النقالة وشبكات المساحة المحدودة (LAN) لتناقل البيانات.