Einstein: Zur Quantentheorie der Strahlung, 1917



Hasonló dokumentumok
LÉZER: Alapok, tulajdonságok, alkalmazások

LÉZER: Alapok, tulajdonságok, kölcsönhatások

Lézerek. A lézerműködés feltételei. Lézerek osztályozása. Folytonos lézerek (He-Ne) Impulzus üzemű lézerek (Nd-YAG, Ti:Sa) Ultrarövid impulzusok

Az elektromágneses spektrum és a lézer

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

A LÉZERSUGÁRZÁS ALAPVETŐ ISMÉRVEI SPONTÁN VS. INDUKÁLT EMISSZIÓ A FÉNYERŐSÍTÉS FELTÉTELE A POPULÁCIÓ INVERZIÓ FELTÉTELE

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

A lézer alapjairól (az iskolában)

A lézersugár és szerepe a polimer technológiákban

Lézer. Lézerek mindenütt. Lézer: Lézer

Lézerek Lézer és orvosbiológiai alkalmazásaik

NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Az elektromágneses spektrum és a lézer

Rövid impulzusok esetén optikai Q-kapcsolót is találhatunk a részben áteresztő tükör és a lézer aktív anyag között.

Ipari Lézerek és Alkalmazásaik

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudomány Tanszék. Lézerek és mézerek

L A S R A M. engineering laser technology. OPAL orvosi lézer - Robotizált sebészeti műtétek. Vass István

Kutatóegyetemi Kiválósági Központ 1. Szuperlézer alprogram: lézerek fejlesztése, alkalmazásai felkészülés az ELI-re Dr. Varjú Katalin egyetemi docens

Az elektromágneses hullámok

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Abszorpciós fotometria

Fotonikai eszközök ZH bulid10.10.sp1

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVIII-a, Cluj-Napoca Proba teoretică, 1 iunie II. Feladat: Lézer (10 pont)

A hőmérsékleti sugárzás

XIII. kerületi Egészségügyi Szolgálat Közhasznú Nonprofit Korlátolt Felelősségű Társaság

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

2.4. ábra Alkalmazási területek

Abszorpciós fotometria

Lézerek. Extreme Light Infrastructure. Készítette : Éles Bálint

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Abszorpciós fotometria

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Az elektromágneses színkép és egyes tartományai

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Vízuális optika. Szemészeti optika I.-II. Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.

LÉZEREK ÉS (KATONAI) ALKALMAZÁSAIK BEVEZETÉS

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

6. Félvezető lézerek

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Lézerek dióhéjban az Adyban

Dicsı Ágnes: Lézer a restaurálás szolgálatában Álom és valóság

Visszaverődés. Optikai alapfogalmak. Az elektromágneses spektrum. Az anyag és a fény kölcsönhatása. n = c vákuum /c közeg

Lézertechnika a mérnökgeodéziában

Atomszerkezet. Fehérjék szerkezetvizsgáló módszerei. Molekulaszerkezet. Molekula energiája. Lumineszcenciás technikák. E e > E v > E r. + E v.

Abszorpció, emlékeztetõ

Abszorpciós fotometria

NÁNAI László. Lézerek. SZTE JGYPK Ált. és Környezetfizikai Tsz Szeged

Műszaki klub Előadó: Raffai Lajos

MITŐL LÉZER A LÉZER? Dr. Horváth Zoltán György MTA Wigner FK

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Vízuális optika. Szemészeti optika I.-II. Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem.

9. Fotoelektron-spektroszkópia

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Távolságmérés hullámokkal. Sarkadi Tamás

Lumineszcencia. Atomszerkezet. Molekulaszerkezet. Molekula energiája. E e > E v > E r. + E v. + E r. = E e. E total. Alapok, tulajdonságok

Kvantumos információ megosztásának és feldolgozásának fizikai alapjai

A lézerek működési elve, indukált emisszió, populációinverzió, tükörrezonátor A rubinlézer és a He-Ne lézer. A lézerfény tulajdonságai

Nanoelektronikai eszközök III.

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Mérnökgeodézia 6. A lézertechnika, és mérnökgeodéziai alkalmazása Dr. Ágfalvi, Mihály

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

2013. április. Tartalomjegyzék. 1. Bevezetés A koherencia Lézertípusok Ajánlott irodalom 13

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Nagyenergiájú és ultra rövid impulzusú lézernyalábok és diagnosztikája

Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

Koherens lézerspektroszkópia adalékolt optikai egykristályokban

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Elektromágneses hullámegyenlet

Röntgen-gamma spektrometria

Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Reakciókinetika és katalízis

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Lumineszcencia mindenütt. Fehérjék szerkezetvizsgáló módszerei. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcenciás technikák

RAJZOLATI ÉS MÉLYSÉGI MINTÁZATKIALAKÍTÁS II:

Abszorpciós spektroszkópia

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Átírás:

A LÉZER Talián Csaba Gábor PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, 2011. 09. 21.

LASER = light amplification by stimulated emission of radiation Fény általánosabban elektromágneses sugárzás (IR, UV, rtg.) Erősítés fény előállítása és felerősítése Külső energia + pozitív visszacsatolás Serkentett kibocsátás (stimulált emisszió) Oszcillátor LOSER

TÖRTÉNET Einstein: Zur Quantentheorie der Strahlung, 1917 a stimulált emisszió elméleti megalapozása Rudolf Ladenburg (1882-1952, GER-USA) stimulált emisszió kísérletes igazolása, 1928 Alfred Kastler (1902-1984 FRA, Nobel-díj, 1966), Jean Brossel (1918-2003, FRA) optikai pumpálás módszer felfedezése, 1952 Charles Hard Townes (1915-, USA, Nobel-díj, 1964), Nyikolaj Baszov (1922-2001, USSR, Nobel-díj, 1964), Alekszandr Prokhorov (1916-2002, USSR, Nobel-díj, 1964) maser mikrohullámú lézer

TÖRTÉNET Gordon Gould (1920-2005, USA), lézer első említése és egyik elméleti kidolgozása

TÖRTÉNET Theodore Maiman (1927-2007, USA), az első pulzáló (rubin) lézer megépítése, 1960 Ali Javan (1926-, IRN-USA), az első folytonos üzemű (He-Ne, IR) gázlézer, 1960 Gábor Dénes (1900-1979, HUN-GBR, Nobel-díj, 1971), holográfia Claude Cohen-Tannoudji (1933-, FRA, Nobel-díj, 1997) lézeres atomhűtés és csapdázás

A LÉZER TULAJDONSÁGAI 1. Kis divergencia (széttartás) <10-3 rad vagy 0,01 csaknem tökéletesen párhuzamos nyaláb pl. jó lézer: 2mm vastag nyaláb 1km távolságban 3,5cm széles lesz (extrém jó lézer: Holdon kb. 50m széles foltban terülne szét) jól fókuszálható nagy pontosságú irányítás lehetséges óriási térbeli energiasűrűség érhető el

A LÉZER TULAJDONSÁGAI 2. Koherencia (fázisazonosság, interferencia-képesség) Térbeli: egy időpillanatban a nyaláb több pontján azonos fázis Időbeli: egy nyalábkeresztmetszetben több időpontban is azonos fázis

A LÉZER TULAJDONSÁGAI 3. Kis spektrális sávszélesség (monokromatikusság) jó lézereknél Δλ = 10-3 -10-6 nm 4. Polarizáltság 5. Nagy teljesítmény acetilén hegesztőláng: ~10 3 W/cm 2 fókuszált lézer: 10 15 W/cm 2 6. Rövid impulzusok lehetősége (ps-fs)

A LÉZERMŰKÖDÉS ALAPJAI 1. Kényszerített vagy serkentett emisszió (stimulated/induced emission) h * ν = E2 E 1 h * ν = E2 E 1 rendezetlen fotonok! Azonos irány, energia, hullámhossz, fázis, polarizáció! h * ν = E2 E 1 2x h*ν = E2 E1 rendezett fotonok!

A LÉZERMŰKÖDÉS ALAPJAI

A LÉZERMŰKÖDÉS ALAPJAI 2. Populáció inverzió Az elektronok ~10-9 s töltenek gerjesztett állapotban 20 C-on N gerj /N alap 10-40 6000 C-on N gerj /N alap 10-2 Meg kell változtatni az energiaszintek relatív betöltöttségét Csak többállapotú rendszerben lehetséges Pumpálás: hőközlés, optikai (villanófény, másik lézer), elektromos kisülés, kémiai reakció

A LÉZERMŰKÖDÉS ALAPJAI 3. Optikai rezonancia Két párhuzamos, sík vagy homorú tükör Az energia nagyobb részét visszacsatolja folyamatos indukált emisszió egyik tükör ~ 99,99% reflektivitás másik tükör ~ 99% Azok a hullámok maradnak fázisban, ahol: d = n*λ d

LÉZERTÍPUSOK Gázlézerek He-Ne CO 2 először a He atomokat gerjesztik, majd ez átadja az energiáját a Ne-nak; olcsó, nagyon koherens; optikai kutatások fő λ = 633nm nagy teljesítmény: több 100W, fókuszálással hatalmas energiasűrűség érhető el fémek vágása és hegesztése fő λ = 10,6µm Ar többféle hullámhossz: 351, 458, 488, 515nm stb. mikroszkópok lézernyomtató fémvágás

LÉZERTÍPUSOK Szilárdtest lézerek (fémionnal szennyezett kristály vagy üveg) Rubin Zafír Al 2 O 3 + Cr kristály, optikai pumpálás (helikális villanólámpa) kisebb hullámhosszal, mint a lézeré holográfia Al 2 O 3 + Ti kristály, jól hangolható hullámhossz (650-1100nm), ultrarövid (10-100fs) impulzusok spektroszkópia (Megfelelő erősítővel a pillanatnyi teljesítmény [50GW] nagyobb, mint a Föld összes elektromos erőművéé) korai rubinlézer lézer pointer

LÉZERTÍPUSOK Festéklézerek Oldott vagy kristályos szerves molekulák: rhodamin, fluoreszcein, kumarin stb. Tetszőleges alakot felvehet könnyebb kezelni Széles hullámhossztartomány, jól hangolható; pulzáló üzemmód, nagy teljesítmény Csillagászat, orvoslás, spektroszkópia Izotópok szétválasztása atomgőzből urándúsítás

LÉZERTÍPUSOK Félvezető lézerek Lézerdiódák n- és p-típusú szennyezett félvezető együtt Jellemzően elektromos pumpálás Elektron és lyuk egyesülése fotonemissziót okoz, ez indukálható is Belső visszaverődés, nincs szükség tükörre CD, DVD, Blue-ray olvasók, vonalkódolvasó, szkennelés, optikai telekommunikáció, mikroszkópia, gázérzékelés, fotodinámiás kezelés stb.

LÉZERTÍPUSOK

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Lézer kölcsönhatása az anyaggal: Visszaverődés (reflexió) Áthatolás (transzmisszió) Elnyelődés (abszorpció) Szóródás Lézer előnyös tulajdonságai: Fókuszálhatóság (térben, időben) Szabályozott hullámhossz Szabályozott teljesítmény

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Hőmérséklet hatása Lézertermia hőkezelés (~40 C-ra), anyagcsere-fokozódás izomrándulás, ínsérülés kezelése, fájdalomcsillapítás Koaguláció 60-90 C, fehérjekicsapódás, hegképződés vérzéscsillapítás, retinaleválás kezelése Vaporizáció - 100 C fölé, µm nagyságú fókuszálás, költséges bemetszés, kőzúzás Karbonizáció - 300 C fölé, elszenesedés szöveteltávolítás

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Bőrgyógyászat Szőrtelenítés Tetoválás eltávolítása Anyajegy eltávolítás Bőrerek eltávolítása Ránctalanítás

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Szemészet Szemfénytörési hibáinak kijavítása lézeres sebészettel Rövidlátóknál (myopia): szaruhártya fénytörési mutatójának csökkentése, szaruhártya közepének ellaposítása. Lézersugár elpárologtatja a megállapított dioptriának megfelelő szövetmennyiséget. Távollátók (hypermetropia): fénytörési mutató növelése, központi rész körüli bemélyedéssel. Belső szemtengelyferdülés (astigmia): domborúbb és laposabb görbület kezelés, hogy egyetlen fókuszpont alakuljon ki.

ORVOSI ALKALMAZÁSOK PRK (PhotoRefractive Keratectomy) Ledörzsölik a szaruhártya védőrétegét, a jól regenerálódó hámsejteket, és a szaruhártya felszínén végzik a lézeres kezelést. A kezelt területet védő kontaktlencsével fedik le. A hámsejtek 2-3 nap alatt visszanőnek. Előnyei: teljesen biztonságos, kitűnő eredményei vannak. Kb. 10 nap múlva lehet munkába állni. A műtét után a szem védelme 6 hónapig UV-szűrős napszemüveggel és gyulladásgátlókkal. LASEK (Laser Assisted Sub-Epithelial Keratectomy) A felszíni hámréteget higított alkohol segítségével meglazítják és felhajtják, a lézerkezelés után visszahelyezik.

ORVOSI ALKALMAZÁSOK

ORVOSI ALKALMAZÁSOK LASIK (Laser Assisted in Situ Keratomyelusis) A sebész egy számítógéppel vezérelt speciális, mechanikus eszköz (mikrokeratóm) segítségével védőlebenyt képez a szaruhártya felső rétegeiből. Ezt felhajtja, majd a lebeny alatti rétegben elvégzi a lézerkezelést. Visszahajtja a lebenyt, amely visszafekszik a műtött területre,de sohasem tapad vissza teljesen. Fájdalommentes,de szövődményes eljárás. INTRA-LASIK Lézerrel végzik a bemetszést is.

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Fotodinámiás terápia Hematoporfirin származékok a daganatos sejtekben sokkal nagyobb arányban halmozódnak fel, mint az egészségesekben Fényelnyeléssel gerjesztődnek, molekuláris oxigénnel reakcióba léphetnek Atomos, naszcens oxigén szabadul fel Hematoporfirin Photofrin Bakterioklorin

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Fotoszenzitizáló prekurzor beadása (aminolevulinsav, ALA) Néhány órás inkubáció, ezalatt az ALA protoporfirin IX-cé alakul Célterület megvilágítása diódalézerrel (néhány perc) Protoporfirin abszorbeálja a fényt Gerjesztett szinglett állapot Gerjesztett triplett állapot Energiatranszfer triplett oxigénnel Gerjesztett, reaktív szinglett oxigén Szöveti károsodás A terület néhány nap alatt elhal ALA

ORVOSI ALKALMAZÁSOK

ORVOSI ALKALMAZÁSOK Rosszindulatú daganatok kezelése; bőrgyógyászat, szájsebészet, nőgyógyászat, nyelőcső, tüdő, húgyhólyag Immunrendszert erősíti Nehéz kémiailag alkalmas molekulát találni/fejleszteni Nem tökéletes tumorszelektivitás Áthatolási mélység függ a hullámhossztól

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!