پارامترهای دستگاه‌های لیزری

پارامترهای دستگاه‌های لیزری:

برای مشخص شدن ویژگی‌های یک دستگاه لیزر با یک سری پارامتر مواجه هستیم که تعیین آنها کمک می‌کند تا دریافت کامل و درستی از عملکرد دستگاه لیزر مد نظر داشته باشیم. در ادامه این پارامترها به طور مجزا توضیح داده شده‌اند. لازم به ذکر است درباره برخی از این پارامترها در گذشته توضیحاتی داده شده اما در اینجا به خاطر اهمیت موضوع به آن‌ها تاکید شده است.

طول‌موج لیزر:

این پارامتر یکی از ویژگی های اصلی دستگاه لیزر و ماده فعال آن است. هر ماده تنها می‌تواند طول موج‌های مشخصی را جذب کند لذا طول موج به طور موثر مشخص می‌کند آیا لیزر در ماده هدف مورد نظر ما جذب می‌شود یا نه و به همین دلیل شناخت موثری از کاربرد آن دستگاه لیزر به ما می‌دهد. همانطور که در فصل قبل در مورد ویژگی‌های عمومی یک موج توضیح داده شد، طول موج که به صورت معمول آنرا با لاندا نمایش می‌دهند برابر است با: فاصله مکانی که یک موج در رسیدن از یک قله به قله بعدی در فضا طی می‌کند. این کمیت از جنس فاصله بوده و واحدهای رایج برای آن در مباحث لیزری بیشتر نانومتر(nm) و میکرومتر(μm) می‌باشد. نانومتر برابر یک میلیاردیم متر و میکرومتر برابر یک میلیونیم متر است.

فاصله مکانی که یک موج در رسیدن از یک قله به قله بعدی

آهنگ تکرار تپ‌های لیزری (فرکانس):

این پارامتر نحوه عملکرد لیزر را برای ما مشخص می‌کند و مشخصه لیزرهای غیرپیوسته است. یعنی دستگاه‌های لیزرهای پیوسته، این مشخصه را ندارند. این مشخصه در لیزرهای شبه پیوسته، پالسی و کیوسوئیچ به ما نشان می‌‌دهند که این دستگاه لیزر توانایی دارد در یک ثانیه چند پالس لیزر به ما تحویل دهد. لذا فرکانس تکرار تپ از جنس تعداد تناوب در واحد ثانیه است. آن را با f و یا (ν) نشان می‌دهند و واحد آن را هرتز (Hz) نام گذاری کرده اند. در بسیاری از این دستگاه‌ها، فرکانس تکرار تپ، یک عدد مشخص نبوده و با پیچاندن یک پیچ یا تنظیم روی صفحه لمسی دستگاه، قابلیت تغییر در یک بازه مشخص را دارد.

گاهی برای اختصار، علائم نامگذاری روی بدنه نوشته نمی‌شود و فقط عدد و واحد آن درج می‌گردد. در این موارد با دانستن واحد هر پارامتر می‌توانیم تشخیص دهیم منظور سازنده چه بوده است. به عنوان مثال روی بدنه دستگاه لیزر نوشته می‌شود: 1-20 Hz، که با توجه به واحد هرتز، متوجه می‌شویم منظور فرکانس تکرار تپ بوده است. همچنین نشان می‌دهد که این دستگاه قابل تنظیم است و می‌تواند بسته به تنظیم کاربر، بین 1 تا 20 پالس را در یک ثانیه به کاربر تحویل دهد. هر چه مهارت کاربر بیشتر باشد می‌تواند از دستگاه لیزر در فرکانس تکرار تپ بالاتر استفاده کند و کار تابش دهی را سریعتر انجام دهد. در اینجا ذکر این نکته لازم است که با توجه به لزوم کاربری ایمن یک دستگاه لیزر، کاربر باید دقت کافی برای انتخاب تکرار تپ مناسب و ایمن داشته باشد. چون در صورتیکه کاربر مهارت کافی برای استفاده از لیزر در تکرار بالا را نداشته باشد، ضمن هدر دادن انرژی لیزر ممکن است به خود و یا مراجع آسیب برساند.

آهنگ تکرار تپ‌های لیزری (فرکانس)

اندازه لکه لیزر:

این پارامتر نشان می‌دهد که خروجی دستگاه لیزر به صورت عادی چه مساحتی را پوشش می‌دهد. بنابراین این کمیت از جنس مساحت بوده و با توجه به خروجی‌های غالبا مربع یا مستطیلی لیزرهای دیودی، عموما در برگه مشخصات لیزر به شکل حاصل‌ضرب طول و عرض یک چهارضلعی نمایش داده می‌شود. واحد به کاررفته برای طول و عرض لکه لیزر در اغلب اوقات میلیمتر است. به عنوان مثال اگر در برگه مشخصات لیزر با عبارتی به صورت 10 (mm)×20 (mm) مواجه شدید، منظور آنست که در هنگام روشن بودن این لیز، سطح مقطع پرتو لیزر به شکل مستطیلی به ترتیب با عرض و طول 10 و 20 میلیمتر است. نکته نخست اینکه در مواردی ممکن است واحد به کار رفته سانتیمتر باشد و نکته دوم آنکه اگر سطح مقطع خروجی یک لیزر به جای مستطیل به شکل یک دایره باشد، ابعاد لکه آن لیزر را با مشخص کردن قطر سطح مقطع یا لکه لیزر، به کاربر معرفی می‌کنند. در این گونه لیزرها به جای عبارت بالا و تعیین طول و عرض، از عبارتی مثل  10mm = d  بهره گرفته می‌شود. d حرف اول diameter به معنی قطر است.

اندازه لکه لیزر

پهنای پالس لیزر:

یکی از ویژگی‌های مهم یک پالس لیزری، پهنای پالس می‌باشد. پهنای پالس معرف مدت زمانی است که پالس لیزر انرژی خود را در هدف تخلیه می‌کند. این کمیت از جنس زمان بوده و معمولا در واحدهای میلی‌ثانیه، میکروثانیه و یا نانوثانیه بیان می‌شوند. هر چه پهنای یک پالس کوچکتر باشد، سرعت تخلیه انرژی در آن پالس لیزری بیشتر است. بنابراین چون پالس لیزر باید انرژیخود را در زمان کمتری تخلیه نماید، لذا بیشینه توانی که در این مدت زمان کوتاه از لیزر دیده می شود، بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل است که دانستن پهنای پالس از یک طرف به شما شناخت کلی از بیشترین توان قابل دسترس در هر پالس به دست می‌دهد و از طرف دیگر مدت زمان تخلیه انرژی نشان می‌دهد که لیزر در این زمان تاثیر، روی چه فرآیندهایی در هدف می‌تواند تاثیر بگذارد. در بسیاری از کاربردها، علاوه بر طول موج لیزر نیاز است که پهنای پالس لیزر به درستی انتخاب شود.

در اینجا برای روشن شدن موضوع به یک مثال در زندگی روزمره و تشابه آن با یکی از کاربردهای لیزر در زیبایی می‌پردازیم. شما احتمالا چالش کشیدن برگه کاغذ از زیر یک لیوان بدون دست زدن به لیوان را شنیده‌اید. اگر کاغذ را به آرامی بکشید، لیوان واژگون خواهد شد. راز کشیدن کاغذ بدون واژگونی لیوان، کشیدن سریع کاغذ است. با این کار، کاغذ بدون دست زدن به لیوان و یا واژگون شدن آن، از زیر لیوان خارج می‌شود. در کاربرد لیزر هم داستان همین است. گاهی برای تاثیر درست و مناسب روی یک هدف، باید پهنای پالس لیزر را به اندازه کافی کوچک انتخاب کرد تا بدون وارد آمدن اختلال در فرآیندهای دیگر، فقط فرآیند دلخواه ما اتفاق بیفتد. به عنوان مثال در کاربرد پاک کردن تتو هدف تابش دهی لیزر، جذب پالس لیزر توسط رنگدانه و از بین رفتن رنگدانه است قبل از آنکه اتفاق دیگری رخ دهد. اگر پهنای پالس لیزر به اندازه کافی کوچک نباشد، ممکن است قبل از حذف شدن رنگدانه از پوست، این رنگدانه ها همراه با جریان‌های حرارتی پوست حرکت کرده و به جای پاک شدن رنگ، رنگدانه ها در پوست پخش شوند. بنابراین انتخاب پهنای پالس مناسب در این کاربرد، یک انتخاب حیاتی است که اگر درست انجام نشود، ممکن است عواقب زیانبار و شاید غیرقابل جبرانی برای کاربر و مراجع در پی داشته باشد. در واقع پهنای پالس لیزر باید به گونه‌ای انتخاب شود که پالس لیزر سرعت عمل مناسب برای تاثیر در هدف مناسب را داشته باشد.

پهنای پالس در برخی از دستگاه‌های لیزر، ثابت و مشخص و دربرخی دیگر قابلیت تنظیم دارد. این ویژگی از لیزر در کنار ویژگی‌های دیگر هم در کاتالوگ مشخصه‌های لیزر و هم در برچسب اطلاعات روی بدنه لیزر درج می‌شود.

انتخاب پهنای پالس مناسب در این کاربرد، یک انتخاب حیاتی است.

پارامترهای انرژی:

در لیزرهای پیوسته و پالسی، پارامترهای مختلفی برای مشخص کردن میزان قدرت دستگاه لیزر استفاده می شود. این پارامترها شامل توان، انرژی، چگالی انرژی و چگالی توان هستند که در ادامه به توضیح هر یک پرداخته شده است.

• توان:

توان یک لیزر به صورت انرژی فوتون‌های تابیده شده در واحد زمان تعریف می‌شود. هر چه توان یک لیزر بیشتر باشد، انرژی که آن لیزر در یک ثانیه فراهم می‌کند، بیشتر است. واحد توان وات (w) است. توان پارامتر مناسبی برای نشان دادن میزان توانمندی لیزرهای پیوسته است.

• انرژی:

تعداد فوتون‌های ساطع شده در طول یک پالس و انرژی هر یک از فوتون‌ها، میزان انرژی کل آن پالس را مشخص می‌کند. واحد انرژی ژول است و با j نمایش داده می‌شود. در لیزرهای پالسی، یکی از ویژگی هایی که برای دستگاه لیزر عنوان می شود، انرژی هر پالس آن است. در اغلب موارد انرژی هر پاالس لیزر در یک بازه مشخص، قابل تنظیم است. این پارامتر به شکل Energy per Pulse بیان می‌شود. مثلا گفته یا در کاتالوگ یا بدنه لیزر نوشته می‌شود: 0-70 j/pulse یعنی کاربر با تنظیم لیزر میتواند پالسهایی با انرژی 0 تا 70 ژول داشته باشد.

• چگالی انرژی:

نکته بسیار مهمی که باید به آن پرداخت اینست که پارامتر حائز اهمیت در لیزرهای پزشکی، انرژی پالس در واحد سطح است و در تابش‌دهی به بافت، حد مشخصی از انرژی در واحد سطح می‌تواند به بافت تحویل داده شود. برای محاسبه این پارامتر، انرژی پالس به مساحت لکه خروجی لیزر تقسیم می‌شود لذا علاوه بر انرژی پالس، اندازه لکه لیزر نیز در تعیین تعداد فوتونی که به واحد سطح بافت می‌رسد، موثر است. به این پارامتر شاریدگی یا فلوئنس یا چگالی انرژی نیز گفته می‌شود و چنانچه توضیح داده شد، از جنس انرژی بر واحد سطح بوده که واحد آن ژول بر سانتیمترمربع می‌شود. به عنوان مثال در کاتالوگ لیزر یا برچسب مشخصات آن چنین ذکر شده است: up to 110 j/cm² یا 0-110 j/cm² که به معنای آنست که شاریدگی این دستگاه قابل تنظیم است و می تواند مقداری از 0 تا 110 ژول بر سانتیمتر مربع داشته باشد.

• چگالی توان:

به همین ترتیب به انرژی کل فوتون‌هایی که در واحد زمان و واحد سطح بر روی پوست، تابیده می‌شود، چگالی توان گویند. در واقع چگالی توان برابر با توان بر واحد سطح است. به این پارامتر برتابش یا irradiation نیز گفته می‌شود. هنگامی که لیزر با پوست تماس می‌گیرد، دما افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، انرژی نور به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود. هر چه تعداد فوتون‌ها بیشتر باشد، فلوئنس یا توان بیشتر و همچنین دما بالاترخواهد بود. بافت بدن میزان مشخصی از چگالی انرژی یا چگالی توان را می تواند بدون آسیب بپذیرد لذا در کار با بافتهای مختلف باید به این آستانه تحمل بافت توجه کرد. برای این کار در عمل، چند پالس لیزر با شاریدگی کم به بافت تابانیده می شود و بسته به پاسخ بافت، در صورت لزوم شاریدگی افزایش و یا کاهش داده می شود و کار بر بافت به صورت ایمن اما با شاریدگی مناسب انجام می گیرد.

کپی برداری از مطالب این سایت با ذکر منبع مجاز می‌باشد.

(برگرفته از کتاب کاربرد لیزر در رفع موهای زائد – شاپ لیزر)