INTRODUCERECu ajutorul unui reflector foarte puternic, Luna a fost iluminat de pe Pmant.Un careu perfect delimitat de pe suprafaa Lunii a fost iluminat. Astronomi din numerose ri au putut vedea cu ochiul liber experimentul american, realizat de specialitii n domeniul amplificrii undelor optice. Aceti specialiti au creat acel dispozitiv care este ntr-un progres continuu i care revoluioneaz n prezent ntreaga tehnic: LASER-ul. LASERul este un amplificator al undelor optice care se bazeaz pe emisia forat a energiei din sistemele atomice care a permis interesanta experienta a iluminarii unui careu perfect delimitat de pe suprafata Lunii. LASERul este un caz particular al amplificatoarelor cuantice, fiind construit pentru spectrul luminos al radiatiilor electromagnetice. n prezent tehnica actual a realizat amplificatoare i pentru alte domenii din cadrul radiaiilor electromagnetice pentru spectrul razelor infraroii i ultraviolete. Utilizarea acestui proces de transfer a energiei, de la un sistem atomic la o und amplificat a permis realizarea unor echipamente tehnice deo precizie cu totul revolutionar.

f

O lantern emite lumin incoerent. Aceast lumin const dintr-un amestec de unde luminoase de diferite lungimi de und. Un laser emite lumin coerent. Toate undele au aceeai lungime i acelai traseu. Lumina provenit de la lantern formeaz un fascicul care se mprtie treptat. Fasciculul laser rmne aproape paralel(figura 1).

Fig.2 Comparaie lumin LASER- lumin natural

Asemenea undelor radio generate la posturile de emisie, undele de lumin emise de LASER pot transmite semnale de radio, de televiziune i altele. Fasciculele LASER care transmit semnale sunt conduse prin cablaje din fibre optice. Numele de LASER rezum felul n care funcioneaz acesta, LASER fiind prescurtarea pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificarea Luminii prin Emisie Stimulat a Radiaiei). LASER-ul este o surs de lumin coerent, lumina de la un LASER fiind una special (figura 2).

2. TIPURI DE LASERILASERele se pot clasifica dup criterii diferite: 1. Starea de agregare a materiei a mediului activ: solid, lichid, gaz, sau plasm. 2. Domeniul spectral a lungimii de und LASER: spectrul vizibil, spectrul infra-rou (IR), etc. 3. Metoda de excitare (pompaj) a mediului activ: pompaj optic, pompaj electric, etc. 4. Caracteristicile radiaiei emise de LASER. 5. Numrul nivelelor de energie care particip la efectul LASER. 21 LASERE SOLIDE Cele mai comune LASERe au la originea lor fibrele de cristale de rubin si neodim. Mnunchiul de fibre este fasonat la capete, prin suprafee paralele si acoperite cu o pelicula nemetalic reflectant. Aceste tipuri de LASER, ofer cea mai mare putere la ieire n impulsuri de lumina (cu durata 12 X 10 15 secunde) i sunt folosite n studiul fenomenelor fizice de durata scurt. Excitarea atomilor din mediul LASER solid se face prin descrcri electrice n tub cu xenon, arcuri electrice sau lmpi cu vapori de metal. Gama de frecven a lumini LASERului, trece de la infrarou la violet. LASERE GAZOASE Mediul activ al unor astfel de LASERe poate fi din gaze pure, amestec de gaze sau chiar vapori de metale, ntrun tub cilindric de sticl sau de quartz, cu dou oglinzi paralele aflate la capetele tubului. Gazul LASERului este excitat prin lumina ultra violet, fascicole de electroni, curent electric sau prin reacii chimice. LASERul cu mediu gazos de heliu neon este cel mai cunoscut pentru nalta i stabila lui frecven, puritatea culorii i pentru cel mai subire profil al fascicolului de lumin. LASERul cu mediul gazos de dioxid de carbon este foarte eficient i e foarte apreciat pentru cea mai puternic i continu raz LASER.

LASERE SEMICONDUCTOARE Sunt cele mai compacte LASERe, care sunt formate din jonciuni ntre semiconductoare cu propieti electrice diferite. Arsenidiu de galiu este cel mai comun semiconductor folosit. Mediul

semiconductoarelor este excitat prin aplicarea direct de-a lungul jonciunii, o metod ce permite o cretere de randament, este aceea de a monta vertical LASERe n miniatur, n circuite electronice. O astfel de aplicaie este folosit n tehnica video i audio digital (compact disk) i la imprimante LASER. LASERE LICHIDE Cele mai utilizate medii LASER lichide sunt mediile anorganice. Ele sunt excitate cu lmpi flash, n mod pulsatoriu, sau cu LASERe cu gaz, cu fascicul continuu. LASERE CU ELECTORNI LIBERI Aceste LASERe folosesc electroni neataai de atomi ce sunt excitai prin unde magnetice. Studiul acestui tip de LASER a fost dezvoltat nc din 1977 i a devenit un important instrument de cercetare. Teoretic astfel de LASERe, pot acoperi ntreg spectrul, de la infrarou la raze X i sunt capabile s produc raze de putere foarte mare.

3. PROPRIETILE RADIAIEI LASERn procesul de emisie spontan, un foton va fi emis spontan dintr-un atom excitat dup o perioad de timp. LASERul utilizeaz o surs de energie, un mediu activ i o cavitate pentru stimularea emisiei fotonilor. n procesul de emisie stimulat, o surs extern de energie creeaz excitarea atomilor din mediul activ. Dac atomii instabili ii emit fotonii, aceti fotoni se ciocnesc cu ali atomi excitai din mediul activ i sunt trigerii unei cascade de reaciice avnd ca rezultat emisia a numeroi fotoni n acelai timp cu aceleai lungimi de und, energie i faz. Att timp ct inversia populaional ctre o stare excitat continu, lumina LASER continu s se amplifice. n cadrul radiaiilor electromagnetice de frecvene mai coborate (unde radio, 1081011 Hz), energia fiecrei cuante este foarte mic astfel c i la nivele relativ coborate de energie, existena unui numr foarte mare de fotoni va conferi acestora caracterul de continuitate. La frecvene foarte ridicate, ca cele caracteristice razelor cosmice (1022 Hz), energia ridicatcuantelor va impune un numr restrans de fotoni i, prin urmare, aspectul predominant va fi

aspectul corpuscular al radiaiei electromagnetice (figura 3).

Fig. 3 Lungimea de und a luminii LASER

Cele patru mari proprieti ale LASERului stau la baza aplicaiilor terapeutice ale energiei LASER i care deosebesc dispozitivele LASER de sursele clasice de radiaie (corpurile nclzite, arderea gazelor, descrcri n gaze, emisiunea fosforescent, etc.) sunt prezentate mai jos , respectiv: 1. monocromaticitatea - radiaia LASER are lrgimea foarte ngust. 2. coerenta spaial si temporal- definit cu ajutorul fenomenului de interferen.

3. directivitatea - provenit din faptul c sunt amplificate numai acele unde ce sunt paralele cu axul rezonatorului optic. 4. stralucirea - radiaia LASER are intensitate ridicat ( aria fasciculului este foarte mic.)

1. MonocromaticitateaMonocromatismul LASERului este determinat de emiterea de ctre acesta a unui fascicul luminos de o singur lungime de und. Aceast proprietate a LASERilor este util n clinica neoplasmului tegumentar deoarece cromoforii cutanai absorb selectiv anumite lungimi de und. Lungimea de und specific a luminii LASERului afecteaz deasemenea profunzimea penetrrii acestuia n esut. n general, profunzimea penetrrii LASERului crete odat cu creterea lungimii de und din cadrul spectrului vizibil. Astfel nct, atunci cnd se alege tipul LASERului pentru o anumit afeciune cutanat, se are n vedere att profunzimea cromoforului, ct i lungimea de und specific absorbit de acesta. 1.

Coerena

Coerena este a doua proprietate unic a LASERului, acest fapt artnd c undele luminoase sunt n faz att n timp, ct i n spaiu. Natura coerent a luminii LASERului este datorat procesului de emisie stimulat. Cnd lumina este emis de un LASER, este emis n aceeai direcie i n aceeai faz.

3. DirectivitateaDirecionalitatea arat paralelismul undelor emise de un LASER. Prin reflectarea luminii ntr-o camer special situat ntre dou oglinzi care permit ieirea doar a undelor paralele, se constituie aceast proprietate. Deoarece undele luminii sunt paralele ntre ele, tendina spre divergena este mic. Datorit acestei proprieti, fasciculul LASER poate fi propagat pe o lung distan prin fibrele optice, fr a se pierde lumina prin mprtiere. n practica clinic, fasciculul luminii LASER este direcionat ctre int folosind fibre optice sau un bra articulat(manipulator optomecanic).

4. Stralucirea

Amplificarea procesului ntr-o cavitate LASER produce o densitate energetic crescut. Energia i puterea cuantific cantitatea de lumin emis de un LASER. Energia masurat n Joule reprezint lucrul mecanic, n timp ce puterea reprezint rata la care energia este consumat. Fluena se refer la densitatea de energie a fasciculului LASER msurat n J/cm2. Iradierea reprezint densitatea de puterea a fasciculului LASER, care este egale cu puterea fasciculului LASER raportat la aria fasciculului, ceea ce reprezint marimea spotului. Prin manipularea fluenei, iradierii i a timpului de expunere, se poate utiliza LASERul n diferite patologii.

4.

Realizarea dispozitivelor LASER

Fig. 4 Prile componente ale unui LASER

Prile constituente ale unui LASER sunt: mediul activ, sistemul de excitare i rezonatorul optic(figura 4.) Partea esenial a unui dispozitiv LASER o constituie mediul activ, adic un mediu n

care se gsesc atomii aflai ntr-o stare energetic superioar celei de echilibru. n acest mediu activ se produce amplificarea radiaiei luminoase (dac avem o radiaie luminoas incident) sau chiar emisia i amplificarea radiaiei luminoase (dac nu avem o radiaie luminoas incident). Sistemul de excitare este necesar pentru obinerea de sisteme atomice cu mai muli atomi ntr-o stare energetic superioar. Exist mai multe moduri de a realiza excitarea atomilor din mediul activ, n funcie de natura mediului. Rezonatorul optic este un sistem de lentile i oglinzi necesare pentru prelucrarea optic a radiaiei emise. Dei la iesirea din mediul activ razele LASER sunt aproape perfect paralele rezonatorul optic este folosit pentru colimarea mult mai precis, pentru concentrarea razelor ntr-un punct calculat, pentru dispersia razelor sau alte aplicaii necesare. Dup natura mediului activ deosebim mai multe tipuri de LASER. Printre acestea regsim LASERul cu rubin, la care distingem bara de rubin tratat drept mediul activ iar ansamblul sursa de lumin plus oglinzi poarta rolul de sistem de excitare. LASERul cu gaz folosete amestecuri de gaze rare (He, Ne, Ar, Kr) sau CO2 drept mediu activ i o surs de curent electric legat la doi electrozi iau rolul de sistem de excitare.

5. APLICAII LASER

Folosirea LASER-elor sunt restricionate doar de imaginaia noastr. Datorit proprietilor speciale a LASER-ului, multe aplicaii noi i revoluionare au devenit posibile n toate domeniile. Dintre aplicaiile dispozitivelor LASER menionm: producerea de plasm, diagnosticarea plasmei, separarea izotopilor, aplicaii n biologie, aplicaii n metereologie, alinieri i controlul mainilor unelte, telemetrie i msurarea vitezelor, standarde de timp i de lungime, uzinaj fotonic, msurtori tehnologice nedistructive, fotografia ultrarapid, optica integrat, comunicaii, n medicin, spectrometrie atomic i molecular neliniar, i din pcate, rzboiul.

INDUSTRIE

Razele LASER puternice pot fi focalizate n spoturi mici cu densitate de putere enorm, ce pot uor nclzi, topii sau vaporiza materiale ntro manier foarte precis. LASERele sunt folosite, de exemplu n prelucrarea diamantelor, a sculelor i dispozitivelor speciale, n microelectronic, la sintetizarea unor materiale i chiar la controlul fuziunii nucleare. LASERele pulsative fac posibil fotografierea cu un timp de expunere de cteva milionimi de secund i pot fi folosite la monitorizarea deplasrii scoarei terestre, constituind aparaturi eficace n determinarea polurii aerului i n msurarea distanelor. CERCETARE TIINTIFIC Datorit luminii monocromatice bine direcionate, LASERele sunt folosite n testarea Teoriilor Relativitii, n acceleratoarele de particule i prin msurarea schimbrii strilor materiei, se pot studia structuri atomice i moleculare. Cu ajutorul LASERelor a putut fi determinat cu exactitate viteza luminii i sau executat reacii chimice far precedent. COMUNICAII Lumina LASER poate strbate mari distane n spaiu, far a-i reduce puterea i poate transporta mult mai multe frecvene dect undele radio (de 1000 de ori mai multe canale radio- tv) i este ideal pentru comunicaiile spaiale. Fibrele optice au fost perfecionate pentru a transmite razele LASER n comunicaii terestre, n telefonie i reele de calculatoare. Tehnica LASER este folosit i n nregistrrile cu nalt densitate a informaiilor, ( aceasta simplificnd nregistrarea hologramelor) avnd aplicaii practice n domeniul audiovizual al compact discurilor. n comunicare, diodele LASER sunt folosite pentru a injecta lumina n fibre optice, ducnd semnalul luminos de-a lungul fibrei pan la capatul ei. Semnalul este primit i decodificat. Aceste fibre pot avea o lungime de 20 de mile. Cu astfel de sisteme, companiile de telefonie pot transmite simultan milioane de apeluri telefonice de-a lungul unei singure fibre de diametrul unui fir de pr uman, realizndu-se astfel economii uriae.

MEDICIN

Intensitatea razei LASER, poate tia, cauteriza i evapora vase de snge i leziuni far a afecta esuturile sntoase. Tehnica LASER este intens folosit i n cercetarea medical, n depistarea afeciunilor i obinerea tratamentelor biologice. Tatuajele i alte tipuri specifice de marcaje ale pielii pot fi eliminate cu ajutorul LASER-ului. Folosind LASER n impulsuri, un chirurg oftalmolog poate identifica-suda o retin desprinse la locul su pe partea din spate a ochiului, fr nici o tiere sau disconfort pentru pacient. Tot datorit puterii luminii LASER, un cardiolog va elimina ntr-o zi placa din interiorul arterelor, va reduce nfundarea, care poate duce la atacuri de cord i accident vascular cerebral. n medicin LASERul este folosit n aproape toate domeniile astfel: in medicin laserulolosit: - n dermatologie, el servete la distrugerea unor tumori cutanate i a petelor pigmentate; - n gastroenterologie, laserul este utilizat pentru a pulveriza calculii canalului coledoc; - pentru deschiderea unei treceri care s restabileasc circuitul digestiv n tumorile evoluate ale esofagului i ale rectului; - pentru a coagula vasele n interiorul tubului digestiv (ulceraii, angioame). - n ginecologie, el este folosit mai ales pentru a distruge leziunile precanceroase ale colului uterin; - n neurologie el permite distrugerea unor leziuni tumorale; - n oftalmologie laserul este utilizat mai nti de toate n prevenirea dezlipirii de retin, pentru a face s adere retina i membranele subiacente la nivelul rupturilor sau leziunilor degenerative ale retinei, apoi, pentru distrugerea micilor leziuni retiniene i, n sfarit, pentru fotocoagularea microanevrismelor retiniene consecutive diabetului; - n otorinolaringologie, laserul permite tratarea unor leziuni ale corzilor vocale i ale laringelui; - n pneumologie, laserul permite distrugerea tumorilor care obtureaz bronhiile mari stnjenind respiraia; el mai d posibilitatea tratrii obstacolelor netumorale ca ngustrile consecutive unei cicatrice rmase dup intubare sau traheotomie; n caz de tumor malign, laserul poate servi la ameliorarea confortului respirator al bolnavului; - tratamentul leziunilor virale, cum ar fi virusul papiloma. Noi indicaii sunt actualmente n studiu: distrugerea plcilor de aterom de pe pereii arteriali, ale tumorilor prostatei etc. n ingineria genetic i nanotehnologii (tehnologii care opereaz cu obiecte de dimensiunile 109

m), cu ajutorul laserului se taie i se combin fragmente de gene, molecule biologice i obiecte cu - in ginecologie, el este folosit mai ales pentru a distruge leziunile precanceroase ale

dimensiuni de ordinul milionimilor de milimetru.

ARMAT Aplicaiile LASER au fost adaptate i utilizate, ca orice nou descoperire tehnic, n armat. Astfel au fost experimentate i dezvoltate tehnologiile n ghidarea sistemelor de rachete, n navigaie aerian i transmisiuni militare prin satelii. Folosirea razei LASER n domeniul militar, a fost susinut i n timpul rzboiului rece, ca parte integrant n sistemele de aprare mpotriva rachetelor balistice, de nsui preedintele S.U.A. , Ronald Reagan n anul 1983. n aceast idee a fost experimentat un LASER aeropurtat, capabil s loveasc orice rachet balistic, dar proiectul a fost considerat periculos i foarte costisitor i a fost abandonat n 1986. Posibilitile razelor LASER de a excita selectiv atomii sau moleculele pot deschide ci eficiente n separarea izotopilor necesari construirii noilor tipuri de arme nucleare. Tehnologia LASER este utilizat pe scar larg n domeniul aviaiei i spaiu, n recunoatere, teledetecie i msurare de la distan, avertizare antirachet, viziunea de noapte de aeronave i de navigaie de noapte, i joac un rol important n descoperirea intei, identificarea i urmrirea, cu scopul de ndrumare i de precizie de comunicaii, precum i capacitii combative ale acestora. Aplicarea acestei tehnologii poate crete foarte mult precizia sistemelor de armament, capaciti de cretere ECM, capabiliti contra stealth, contra obiect, capacitile de suprafa interferen, reduce considerabil costurile i asigur creterea eficienei sistemelor de arme. n divertisment, LASERele sunt folosite peste tot ncepnd cu planetariile, la concerte rock, spectacole de comer etc. Accesul n multe locuri de munc se face prin scanarea cu LASER. Folosind LASERE, oamenii de tiin pot msura distane mai mici dect dimensiunea unui atom. Chiar i pe distane mari sunt extrem de precise. Utiliznd reflectoare rmase pe Lun de ctre programele spaiale americane i sovietice, oamenii de tiin folosind LASERe puternice pot msura distana pn la Lun cu o precizie de mai puin de ase centimetri. n supermarket, LASERe de scanare sunt utilizate pentru scanarea codului de bare de pe produs accelernd Checkout-ul. n cadrul proceselor de prelucrare a materialelor metalice cu fascicul LASER, tierea ocup primul loc ca utilizare, dupa cum vedem n imaginea urmtoare(figura 5).

Ff F Trebuie menionate i o serie de pericole ce pot apare chiar i pe lng LASERii cu semiconductori care sunt cunoscui a fi mai puin puternici. S-a calculat c o diod obinuit are o putere mult mai mare chiar i dect a Soarelui la ecuator. Toate amestecurile din stratul activ au o putere de emisie mult mai mare dect a aceleiai cantiti de suprafa solar. Diodele prezente pe pia fac parte din clasele a IIa i a IIIa, ceea ce nseamn c prezint risc sczut de vtmare la operarea conform cu manualul i la expunerea fugar, efemer a ochiului n raza LASER. Totui, trebuie avut n vedere ca orice expunere ndelungat produce vtmri punctiforme ale retinei i nu este nevoie de efecte imediate pentru ca retina s fie vtmat. Regula numarul unu n lucrul cu LASERii, nu se privete direct n raza LASER chiar dac nu se simte nici o durere sau chiar dac raza este palid. CULOAREA I STRLUCIREA RAZELOR LASER NU AU NICI O LEGATUR CU PUTEREA RADIAIEI. Aceste dou proprieti sunt date de lungimea de und a radiaiei care nu influenteaz n mod decisiv puterea LASERului. Pot exista LASERi cu o culoare roz palid care sa fie mai nocivi dect cei mai aprini i roiatici LASERi. ntre LASERiti exist o glum: Regula numarul unu n lucrul cu LASERii: Nu te uita niciodat direct n raza LASER cu unicul ochi rmas ntreg !.

6. LASERUL CU EXCIMERIAcetia sunt LASERi n care condiiile necesare pentru efectul LASER sunt obinute n moduri exotice. De exemplu, vom examina o familie de LASERi n care radiaia este emis de molecule care exist numai pentru o durat foarte scurt. Aceast molecul este compus dintr-un atom de gaz nobil: Argon, Kripton sau Xenon, i un atom de halogen: Flor, Clor, Brom sau Iod. Un excimer este o molecul care are o stare legat (existent) numai ntr-o stare excitat. n starea fundamental aceast molecul nu poate exista, i atomii sunt separai. Starea excitat exist pentru o durat foarte scurt, mai mic ce 10 nanosecunde. Numele de excimer provine de la combinaia a dou cuvinte: excitat dimer (dimer excitat), ce nseamn c molecula este compus din doi atomi, i exist numai n stare excitat. (Uneori cercettorii consider aceste molecule ca fiind un complex, i le denumesc LASER Exciplex).

6.1. Dezvoltarea LASERilor cu excimeriLASERul cu excimeri a fost inventat n 1971 n URSS de un grup de cercettori: Basov, Danilychev, i Popov. Acetia au considerat emisia stimulat la o lungime de und de 172 nm pentru gazul de Xe la temperatur joas, pompat de un fascicul de electroni. Primul efect LASER n gaz nobil cu halogen (XeBr) a fost raportat n 1975 de Searl i Hart. O combinaie de gaze nobile este o contradicie, deoarece gazele nobile sunt inerte (cum indic i numele lor). Atomii creaz o stare legat numai dup ce crete foarte mult energia lor de intrare ntr-o stare excitat ionizat. Aceast stare legat este nivelul LASER superior, de pe care molecula revine pe o stare fundamental ne-excitat. Condiia de inversie de populaie este ndeplinit la momentul cnd aceasta este n stare excitat, deci populaia de pe nivelul LASER inferior este ntotdeauna zero. Figura de mai jos descrie diagrama nivelelor de energie pentru LASERul cu excimeri, n funcie de distana dintre atomii din molecul.

R reprezint atomul de gaz nobil i H reprezint halogenul.

Diagrama nivelelor de energie ale unui LASER cu excimeri Groapa (groapa de potenial) din diagrama strilor excitate arat existena la un moment dat n starea stabil. n realitate aceasta nu este o groap de potenial n starea fundamental ce arat c aceasta nu este o stare legat a moleculei cnd nu este excitat. Numai n interiorul ariei marcate din interiorul gropii de potenial ale strii excitate poate exista stare legat, i aceasta are loc pentru o distan specific dintre atomi.

6.3. Funcionarea LASERului cu excimeriCompoziia amestecului de gaz din interiorul tubului unui LASER cu excimeri este: Foarte puin halogen (0,1 - 0,2% ) Puin gaz nobil (Argon, Kripton sau Xenon). Aproximativ 90% Neon sau Heliu.

Atomii de halogen pot proveni din molecule precum: F2, Cl2, Br2, sau din alte molecule ce conin halogeni precum: HCl, NF3. Avantajul utilizrii unui compus molecular de halogen, este activitatea chimic puternic a moleculei de halogen (n special Fluorul).

6.4. Excitarea LASERului cu excimeriExcitarea LASERului cu excimeri este realizat prin trecerea unui puls electric puternic prin amestecul de gaz. Excitarea trebuie s fie realizat ntr-un timp foarte scurt i cu o putere foarte mare, plecnd de la aproximativ 100 KW/ cm3 i poate ajunge la civa Megawai per cm3. Electronii n gaz sunt accelerai datorit potenialului nalt, i energia lor cinetic este transferat moleculelor de gaz prin ciocniri. Moleculele de gaz nobil i de halogen sunt rupte i formeaz complexul legat excitat. Este posibil s mbuntim eficiena de pompaj prin ionizarea amestecului de gaz utiliznd iradierea cu raze X. Rata de pompaj este de ordinul a 1GW de putere per litrul de gaz. Timpul de via a strii excitate este de ordinul a 10 ns. Deci pulsul LASER este limitat la 10 nanosecunde. Deoarece mediul activ al LASERului cu excimeri are ctigul ridicat, LASERul poate funciona fr oglinzi. n practic, la un capt este oglind cu 100% reflectivitate, i la 75 cealalt parte este utilizat o fereastr transparent. Un procent foarte mic ce se ntoarce prin reflexie Fresnel pe fereastr este suficient s menin procesul LASER. Deoarece se cere un pompaj puternic i rapid, este n general utilizat o descrcare transversal (la unghi drept pe axa LASERului). n descrcarea transversal, distana dintre electrozi este scurt, i acolo este o mulime de spaiu pentru electrozi (de-a lungul axei LASERului). Trebuie avut grij s se etaneze corect materialele n interiorul cavitii, datorit reactivitii ridicate a gazului. Deoarece gazele din interiorul LASERului cu excimeri este foarte toxic, LASERul trebuie s fie etanat nainte de reumplerea cu gaz. LASERul este utilizat la cteva milioane de pulsuri, i apoi este necesar reumplerea cu gaz.

6.5. Proprietile LASERilor cu excimeri LASERii cu excimeri emit n domeniul spectral Ultra-Violet (UV). Radiaia este emis numai n pulsuri scurte. Durata fiecrui puls este de la picosecunde pn la micro-secunde. Presiunea gazului din interiorul tubului LASER este ridicat: 1- 5 atm. Eficiena LASERilor cu excimeri comerciali este mai mare de cteva procente.

6.6. Aplicaiile LASERului cu excimeriLASERii cu excimeri pot emite radiaie Ultra-Violet (UV) cu puteri mai mari de ordinul a 100 Wai. Deoarece lungimile de und emise sunt foarte scurte, fiecare foton emis individual transport o cantitate mare de energie, care este suficient s rup legturile din molecule n materialul ce absoarbe radiaia. Fiecare puls de radiaie a LASERului cu excimeri conine un numr mare de fotoni, deci acesta are o putere de peak foarte ridicat.Deci, LASERul cu Excimeri este un instrument perfect de tiere pentru aproape orice material. Tehnologia modern cu LASERi a fost folosit cu succes ntr-o gam larg de aplicaii n conservarea i restaurarea operelor de art.

LASERul cu excimer ocup un loc deosebit n panoplia LASERilor din lume. sunt efectele fotochimice i ablaia LASER

Datorit faptului

c radiaia LASERului cu excimer este n domeniul ultraviolet, principalele efecte asupra esuturilor vii prin fotodescompunere. Datorit acestor efecte, LASERul cu excimer se utilizeaz att n microchirurgie (ideal pentru operaii la nivelul ochiului sau n stomatologie), dar i n terapia fotodinamic sau n tratamentele dermatologice. LASERul cu excimer ndeprteaz, prin aciunea direct asupra esuturilor, doar 0,25 microni din esut pe puls, adic 1/200 din grosimea unui fir de pr.

Aplica ii n oftalmologie

Sculptarea corneei este metoda modern prin care se pot corecta defectele de vedere cu ajutorul LASERului. n funcie de numrul de dioptrii i de grosimea corneei, specialistul recomand una dintre cele trei metode de corectare cu LASER excimer:

keratectomie fotorefractiv (PRK), LASER in situ keratomileusis (LASIK) sau LASEK (o combinaie ntre cele dou tehnici precedente).Corectarea vederii cu ajutorul LASERului const n subierea corneei n diferite zone, la adncimea de civa microni. De exemplu, n tratamentul miopiei, corneea se subiaz cu aproximativ 13 microni pentru fiecare dioptrie. Din acest motiv, tratamentul cu LASER este limitat de grosimea corneei fiecrui pacient. n general, la europeni aceasta are, n medie, ntre 530 i 550 de microni, adic 0,55 mm, fiind posibil realizarea unor corecii de pn la -11 dioptrii. . Prin PRK se corecteaz miopiile mici i medii (pn la 2-3 dioptrii) i hipermetropiile pn la 2-3 dioptrii, cu i fr astigmatism. n cazul procedurii LASIK se folosete un bisturiu automat, numit microkeratom, pentru a decupa o volet n cornee, n cazul tehnicii LASEK se rzuiete corneea cu ajutorul unei spatule i apoi se intervine cu LASERul excimer (figura 6).

Fig. 6 Imagini folosirea LASERului n oftalmologie

Metoda este potrivit pacienilor cu vrste de peste 18 ani, cu miopii mai mici de -10 dioptrii, astigmatisme mai mici de 5 dioptrii sau cu hipermetropii mai mici de 4 dioptrii.

Curirea cu LASERiCei mai utilizai LASERi n curirea picturilor sunt LASERii cu excimeri. Aceti LASERi emit pulsuri de radiaie de aproximativ 20ns de lungimi de und n UV (193 nm, 248nm, 308nm ) i sunt capabili s ndeprteze materialele strat cu strat n pai de 0,1-1m. LASERii cu excimeri produc aa numita ablaie LASER (LASER ablation), care const n vaporizarea aproape instantanee a unei cantiti mici de material, n urma interaciei dintre fasciculul LASER focalizat i suprafaa care absoarbe puternic. n acest mod, radiaia LASER faciliteaz curirea suprafeei, a straturilor pictate afectate de poluare, murdrie, mbtrnire, lsnd materialul dedesubt neafectat. S-a demonstrat de asemenea c se pot ndeprta cu aceti LASERi i suprapictrile (repictri). n acest caz s-a ndeprtat o grosime de material de aproximativ 300 m. Metodele tradiionale de conservare a picturilor se bazeaz pe tehnici mecanice sau chimice alese de conservator. Deoarece aceste procese sunt dificil de controlat, este necesar o expertiz serioas pentru a obine rezultate optime. n plus, solvenii chimici pot penetra pictura i s strice pigmenii i substratul. Spre deosebire de aceste tehnici tradiionale, LASERii cu excimeri pot fi utilizai pentru a ndeprta straturile nedorite de pe suprafa ntr-o manier controlabil i automat. Prin alegerea corect a parametrilor LASER, investigaii detaliate au demonstrat c materialul poate fi ndeprtat prin mecanismul de fotoablaie cu efecte termice sau fotochimice minime asupra materialului dedesubt. n general sunt trei tipuri de tehnici de curire n care LASERii cu excimeri sunt adecvai, i anume: - ndeprtarea straturilor superficiale de verni sau regiuni contaminate de pe picturi; - curirea materialului suport al picturilor (canava, lemn, hrtie); - ndeprtarea suprapicturilor. Fiecare din cazurile de mai sus trebuie s fie abordate folosind o strategie individual pentru a obine rezultate optime. De exemplu, curirea superficial cu LASER ndeprteaz straturile de verni fotodegradate fr contaminarea picturii dedesubt, atunci cnd densitatea de energie (fluent) este n jur de 0,2-0,3 J/cm2. ndeprtarea suprapictrilor poate fi deasemenea obinut n pai microscopici, n acest caz fluena fiind de pn la un ordin de mrime mai mare dect n cazul curirii cu LASER, deci 2,3 J/cm2. Recent, s-a demonstrat c LASERul cu excimer (308 nm) este potrivit i n ndeprtarea ncrustaiilor de pe suprafaa marmurei i astfel s-a deschis calea pentru curirea sculpturilor.

Pentru curirea picturilor, utiliznd LASERii cu excimeri se folosete o instalaie compus din: - masa x-z pentru montajul i deplasarea picturii; - un set de optic adecvat pentru obinerea fasciculului LASER i a focalizrii acestuia; - module de diagnoz pentru monitorizarea si controlul on-line al procesului de curire. Mai precis, masa x-z este o instalaie controlat de computer care este utilizat pentru deplasarea controlat a picturii n raport cu fascicolul LASER. Pentru diagnoz se poate utiliza controlul on-line prin reflexie difuz sau tehnici spectrale de LASER Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), holografie, microscopia optic, cromatografia cu gaz, combinat cu spectroscopia de mas, etc.

Aplicaii speciale Fotolitografiere - Procesarea materialelor la un grad foarte nalt de acuratee (de ordinul fraciunilor de microni !). Tierea esuturilor biologice fr s afecteze mprejur. Corectarea defectelor de vedere Tierea foarte delicat a straturilor pentru orice suprafa a corneei, astfel se elimin necesitatea folosirii ochelarilor. Marcarea produselor deoarece lungimea de und a radiaiei LASERului cu excimeri este absorbit de orice material, este posibil s se marcheze cu un singur puls toate tipurile de materiale, precum plastice, sticl, metal, etc. Preul unui LASER cu Excimer este relativ ridicat (zeci de mii de dolari), dar acesta este utilizat foarte mult datorit proprietilor lui unice.

7. CONCLUZII

O incursiune n lumea "LASERelor" necesit mult timp i spaiu, ns ceea ce nu se vede, nu se cunoate ndeajuns i chiar nu se tie suficient de mult, este domeniul aplicaiilor industriale i tehnico-militare. Pentru noi este important s nelegem cum funcioneaz un astfel de dispozitiv, la ce este folosit i ncotro se ndreapt cercetarile pentru a ne familiariza nc de pe acum cu tipurile de LASER pe care le vom ntlni din ce n ce mai des n viaa noastr de zi cu zi. Este important s cunoatem pericolele pe care le aduce cu sine un LASER precum i factorii care pot perturba buna funcionare a acestuia pentru a ti cum s ne aprm i cum s ne protejm. LASERul este un domeniu ale crui orizonturi abia acum ni se deschid, cu un viitor sigur i cu implicaii puternice n viaa de zi cu zi. Vrem sau nu, cu acest nceput ntr-o nou teorie, expus prima dat acum aproape un secol, adugm n relaia computer, satelit, fuziune nuclear, o nou necunoscut, LASERUL, a crui folosire poate duce la progresul umanitii sau

8. BIBLIOGRAFIE 1. D.Ciobotaru i colectivul, Manual de fizica, clasa a XII-a, EDP, Bucuresti, 1997

2. I.Bunget si colectivul, Compendiu de fizica pentru admiterea in invatamantul superior, Ed. Stiintifica, Bucuresti, 1971 3. Lupascu A. I. Aplicaii ale LASERilor, Editura Tehnic, Bucureti, 1979. 4. Richard P. Feynmann,Fizica Moderna, vol III, Editura Tehnica, Bucuresti 1970 5. Gabriela Punescu, LASERUL I APLICAIILE LUI, 2010 6. Doru C.A.Duu - LASERul lumina de mine, Ed.Albatros, Bucureti 1981 7. http://tehniciderazboi.blogspot.com/2010/04/evoluii-militare-n-infrarou-si.html 8. Doru C.A.Duu - LASERul lumina de mine, Ed.Albatros, Bucureti 1981 9. http://www.LASERium.com/Inside , martie 2012 10.http://www.defensereview.com/ro/LASER-gunship-fires-advanced-tactical-LASER-atl-againstground-targets, aprilie 2012 11. Popescu I. M. Fizica i ingineria maserilor i LASERilor, partea a II a, Universitatea de tiinte Ingineresti Politehnica" din Bucuresti, Catedra de Fizica, Bucuresti,