جزوه ی بهداشت و ایمنی کار

رسول اکرم(ص):

(افضل النعم الصحه)

بالاترین نعمت ها سلامتی است.

تعریف:سلامت از نظر سازمان جهانی بهداشت (W.H.O) سلامت عبارت است از:

تامین رفاه کامل جسمانی ، روانی اجتماعی و نه فقط نبودن بیماری و نقص عضو.

به این ترتیب نمی توان کسی را که تنها بیماری جسمی ندارد فرد سالم دانست،بلکه شخص سالم کسی است که از سلامت روان نیز برخوردار بوده و از نظر اجتماعی در آسایش باشد بنابراین می توان گفت تندرستی یا سلامتی سه بعد دارد:

1. بعد جسمانی 2. بعد روانی 3. بعد اجتماعی

این سه بعد در یکدیگر تاثیر می گذارد. گاه یک بعد تسلط و نفوذ بیشتری در ابعاد دیگر دارد و گاه نیز امکان دارد دو بعد یا هر سه بعد نسبت به یکدیگر تاثیر متقابل داشته باشند.

ارتباط ابعاد جسمی،روانی،اجتماعی

بعد اجتماعی - بعد روانی – بعد جسمانی

بهداشت : علم و هنر دستیابی به سلامت را بهداشت می گویند.

برای تامین سلامتی در یک جامعه باید بهداشت را هم بصورت فردی و هم بصورت عمومی رعایت نمود و هر گامی که در این راستا برداشته شود،گامی در مسیر عبادت و جلب رضای خدا و عدم نیاز به بیگانگان و در نهایت باعث توسعه اجتماعی و اقتصادی و فرهنگی خواهد گردید.

تعریف بیماری: بیماری حالتی است ناخوشایند دارای نشانه ها و خصوصیات مشخص که ممکن است همه یا قسمتی از بدن را فرا گیرد.

طیف تندرستی و بیماری:

مردم را همیشه نمی توان به دو دسته کلی بیمار و سالم تقسیم کرد افراد جامعه را می توان بر حسب حالت تندرستی یا شدت بیماری در گروهای زیر قرار داد.

- افرادی که از تندرستی کامل برخور دارند.

- افرادی که دارای بیماری غیر آشکار هستند.

- افرادی که دارای بیماری خفیف هستند.

- افرادی که بیماری با علائم و شدت متوسط در آنها وجود دارد.

- افرادی که دارای بیماری شدید هستند.

- افرادی که مبتلا به بیماری کشنده هستند.

- افرادی که به عللی نظیر ضعف و پیری،ناتوانی و بیماری،فوت می کنند.

نمودار طیف تندرستی و بیماری

دلائل الویت بهداشت بر درمان :

عوارض ناشی از بیماری، از دست رفتن وقت نیروی کار، هزینه مصرف دارو و درمان،آثار نا مناسب دارو بر روی انسان و بعضی از مسائل دیگر که اولویت بهداشت بر درمان را آشکار می نماید.

تعریف بهداشت فردی: پیروی افراد از یک سلسله دستورات و عادتهای خوب و دوری جستن از رفتارهای غلط مجموعاً باعث جلوگیری از بروز و اشاعه بیماریها می گردد که به آن رعایت بهداشت فردی گویند.

اصول و نکات بهداشت فردی:اندامهای مختلف بدن،استراحت طبیعی،نظافت ، خواب مناسب، رژیم غذایی مناسب،ورزش،پوشاک و استحمام و رعایت عادات مناسب و مورد پسند.

حفظ سلامت و بهداشت چشم :

1. نظافت چشم رعایت شود و از دست زدن دستهای آلوده و یا دستمال آلوده به چشمها خود داری کرد.
2. از خستگی چشم پرهیز کرد خستگی چشم می تواند به دلائل مختلف اتفاق بیفتد مانند مطالعه زیاد و کمی روشنایی و تماشای زیاد تلوزیون.
3. از خطراتی که باعث آسیب می گردد دوری شود مانند ضربه.
4. از تماس چشم با گرد و غبار،بخارات ،گاز ها خودداری شود.
5. از تشعشعات مادون قرمز،ماورای بنفش چشمها را محافظت نمود.
6. از تشعشعات مادون قرمز،ماورای بنفش چشمها را محافظت نمود.

حفظ سلامت و بهداشت گوش:

1.نظافت گوش را رعایت کرد.

2. از ورود اجسام نوک تیز و آلوده به گوش جلوگیری کرد.

3. از تماس با صدای زیاد خود داری کرد.

4. به محض بروز هر گونه بیماری و اشکال و اختلال د رشنوایی و تعادل بدن به پزشک مرجعه نمود.

بهداشت دهان و دندان:

1. 1. از نظافت عمومی دهان و دندان ها را با شستشو رعایت نمود.
2. 2. از پوسیدگی دندانها جلوگیری نمود(از قبیل مسواک زدن و ...)
3. 3. از بروز هر گونه زخم در داخل دهان، زبان و لثه ها جلوگیری نمود.
4. 4. غذای مناسب بخصوص در دوران کودکی مصرف نمود.

شیوه های صحیح مسواک زدن و پاک کردن دندان ها :

1. برای پاک کردن فاصله داندانها باید از نخ داندان استفاده کرد.
2. خمیر داندان به مقدار کافی مورد مسواک قرار دهیم.
3. مسواک را در فک بالا از بالا به پایین و در فک پایین از پایین به بالا می کشیم و این عمل را چندین بار انجام می دهیم.
4. بهتر است عمل مسواک کردن دندانها کمتر از 5 دقیقه طول نکشد.
5. سطوح جونده دندانها را نیز کاملا مسواک بزنیم.

بهداشت قلب و عروق (دستگاه گردش خون):

گردش خون در بدن شامل دو مدار کوچک و بزرگ است:

الف). مدار کوچک : خون را از قلب به ریه ها می برد و از ریه ها به قلب باز می گرداند.

ب). مدار بزرگ: خون قسمتهای فوقانی بدن و اعضا تحتانی و کلیه اندامها را تامین می کند.

عواملی که در ایجاد بیماریهای قلب و عروق نقش دارند:

1. بدی تغذیه شامل پر خوری،کافی نبودن مواد غذایی ، کمبود ویتامینها و مواد معدنی.
2. ابتلای به بیماریهای عفونی از قبیل گلو درد چرکی.
3. مصرف دخانیات:به منظور سالم نگه داشتن قلب و سلامتی جسمی و روانی انسان از استعمال دخانیات باید جدا خودداری نمود.
4. نپرداختن به ورزش.
5. ابتلا به بیماریهای قند و چربی خون ، بیماری فشار خون ، ناراحتیهای عصبی و روانی .

بهداشت دستگاه تنفس انسان:

نظافت بینی را رعایت نمود.

از قرار گرفتن در محیطهای آلوده به گرد و غبار و گازهای سمی خودداری کرد.

از تماس با بیماران سرما خورده و واگیردار ریوی اجتناب کرد.

از کشیدن سیگار جدا خود داری کرد.

به محض مشاهده تغییر در ترشحات طبیعی بینی و خلط فورا به پزشک مراجعه نمود.

بهداشت پوست :

پست به منزله پوشش محافظتی است که سراسر سطح بدن را می پوشاند و با وظایفی که بعهده دارد از ورود عوامل بیماریزا به داخل بدن جلوگیری کرده و با عمل عرق کردن باعث کنترل و ثابت نگهداشتن دمای بدن می گردد.همچنین مقداری از مواد زاید بدن از طریق پوست دفع می گردد و با جذب اشعه ماورای بنفش نور خورشید در ساختن ویتامین D نقش دارد لذا پوست باید همیشه پاک و پاکیزه باشد.

پوشاک مناسب و نقش آن در حفظ سلامتی بدن:

1. همیشه از لباسهای تمیز استفاده کنیم.
2. لباسهای زیر را در هفته چندین بار تعویض نماییم.
3. از پوشیدن لباسهای مرطوب خودداری کرد.
4. از پئشیدن لباسهای تنگ و یا خیلی گشاد خودداری کرد.
5. جورابها را باید روزانه تعویض و شستشو کرد.
6. لباس مناسب هر فصل را بمیزان مورد لزوم پوشید.

خواب :

انواع فعالیت های انسان و حیوانات مختلف در طول شبانه روز بطور تناوبی تغییر می کند که به آن (ریتم بیولوژیک ) یا (سرکادین) می گویند. مهمترین وظیفه ای که در اثر این ریتم تغییر می کند خواب می باشد بطور متوسط هر فرد بالغ به 8 ساعت خواب نیاز دارد مدت و عمق خواب به عوامل مختلی از جمله سن ، شغل و محیط خواب بستگی دارد.

استراحت و تفریح :

انسان پس از فعالیتهای روزانه جهت باز سازی جسمی،کسب آمادگی،داشتن آرامش روانی احتیاج به استراحت دارد و انسانی که استراحت نداشته باشد دچار فرسودگی گشته و احساس رخوت و سنگینی دارد و آمادگی لازم جهت تلاش ذهنی و فیزیکی ندارد لذا در یک شبانه روز انسان به حداقل 8 ساعت استراحت و تفریح نیز دارد.

فهرست مطالب

بخش اول-کلیات بهداشت

فصل 1- سلامتی و بیماری

فصل دوم2- بهداشت فردی

1-2 بهداشت فردی

2-2 بهداشت عمومی

فصل 3- بهداشت حرفه ای

1-3 کلیات بهداشت حرفه ای و تاریخچه

2-3 عوامل زیان آور محیط کار

1-2-3 عوامل زیان آور فیزیکی

2-2-3 عوامل زیان آور شیمیایی

3-3-3 عوامل زیان آور بیولوژیکی

فصل 4- ارگوئومی

فصل 5- تسهیلات بهداشتی کارگاه

بخش دوم :ایمنی

فصل 6-حوادث

بررسی اصول طراحی روشنایی ایستگاه مترو پانزده خرداد

مقدمه :

یکی از مهم ترین بخش از تاسیسات مترو ، روشنایی آن می باشد .

به دلیل آنکه مترو از هیچ گونه نور طبیعی نمی تواند استفاده کند بحث روشنایی و طراحی آن از اهمیت زیادی برخوردار است . روشنایی بایستی رضایت بخش باشد تا پرسنلی که در ایستگاه مشغول کار هستند دچار خستگی چشم، سر درد و نقص در بینایی نشوند وهمچنین مسافران در مدت زمانی که در ایستگاه هستند احساس خستگی ننمایند .

دراین پروژه به بیان انواع تاسیسات در مترو به خصوص محاسبات شدت روشنایی ، روشنایی اضطراری ،تعیین سطح مقطع کابل ها ، چگونگی استفاده از فیوزها و کلیدها و مشخصات الکتریکی آنها می پردازیم .

مصارف مهم یک ایستگاه عبارتند از :

١) مدارات روشنایی

٢) هواسازها

٣) پمپ های جمع کننده آب های سطحی

٤) هوا کش ها

٥) هیترها

٦) پریزها

٧) موتورگیت های بلیت فروشی

٨) upsهای علائم و مخابرات

چگونگی تامین برق ایستگاه :

به این ایستگاه دو فیوز 20 kv از پست های عباس آباد و شهر ری وارد می شود .

( از دو فیوز استفاده شده است تا ضریب خاموشی در استگاه را کاهش دهند).

قسمت شرقی ایستگاه از فیوز 20 kv شهر ری و قسمت غربی ایستگاه از فیوز20 kv عباس آباد تغذیه می نمایند . جهت پائین آوردن ولتا ژ تا حد کار کردن دستگاه ها و تاسیسات از دو ترانس خشک 20 / 400 kv با اتصال ستاره- مثلث ، ساخت کارخانه شانگهای چین در دو قسمت غربی و شرقی ایستگاه استفاده شده است .

مهم ترین اتاق فنی در هر ایستگاه که انشئابات در آنجا تقسیم می شود اتاق LPS می –با شد که ترانس 20 / 400 kv در آن قرار گرفته است .

LPS سه قسمت عمده را تغذیه می کند :

١) تابلوهای MLP ( Moin Lihting Panel ) مربوط به تابلوی مدارات روشنایی

٢) تابلوهای μcc مربوط به هوا سازها

٣) قسمت های فرعی دیگر مثل upsهای مخابرات ، علائم و ... .

● مدارات روشنایی در سکوی شرقی از MLP1 که آن هم به نوبه خود از lps1 تغذیه می کنند، انرژی می گیرند .

● مدارات روشنایی در سکوی غربی از MLP2 که آن هم به نوبه خود از lps2 تغذیه می کنند، انرژی می گیرند .

● بین MLP1 و MLP2 ، chenge over sowich وجود نداشته و با قطع هر قید ورودی به MLP ها ، همان قسمت از ایستگاه از روشنایی اضطراری لستفاده می کند.

بر خلاف مدارات روشنایی ، تغذیه مربوط به هواسازها از هر دو LPS می باشد و با قطع شدن هر یک از LPS ها ، هواساز می تواند از LPS دیگر تغذیه نماید که ابن کار توسط chenge over sowich صورت می گیرد .

تغذیه UPS های علائم و مخابرات هم شبیه تغذیه هواسازها می باشد.

در شکل زیر دیاگرام اصلی مربوط به تاسیسات رسم شده است :

LP-1-1 20KV/400 V

MLP1

LP-1-2 LPS1 پست شهرری

MCC

LP-2-1

MLP2 20 KV/400 V

LP-2-2 پست عباس آباد

LPS2

LP-2-3

MCC

تابلو های روشنائی :

تابلوهای روشنائی بنا بر اصلی و فرعی بودن به دو دسته تقسیم می شوند که هر کدام بخشی از مدارات روشنائی را تغذیه می کند.

١) تابلوهای MLP :

این تابلوها به دو دسته تقسیم می شوند :

● MLP1 : که قسمت شرقی ایستگاه را از نظر روشنائی تغذیه می کند .

● MLP2 : که قسمت شرقی ایستگاه را از نظر روشنائی تغذیه می کند .

٢) تابلوهایLP :

برای تغذیه روشنائی قسمت هواسازها و قسمت اداری ایستگاه می باشند .

تجهیزات سیستم روشنایی:

1- تابلوی برق شامل :

کلید اتوماتیک اصلی

(جهت حفاظت در مقابل خطرهای اضافه بار و جریانهای مختلف اتصال کوتاه و همچنین سنجش مقدار واقعی جریان موثر بکار می رود)

کلید فیوز کاردی

(جهت حفاظت در اثر اضافه شدن جریان در یک زمان مشخص و جلوگیری از عبور جریان بیش از حد از مدار بکار می رود)

فیوزهای باکس (جهت حفاظت مدار از جریانهای کم تا جریان نامی اتصال کوتاه بکا رمی رود)

کلیدهای مینیاتوری

(جهت حفاظت در مقابل اتصال کوتاه و همچنین جهت قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند )

کنتاکتورهای فرمان و قدرت

(جهت قطع و وصل در حالت های کاری مورد استفاده قرار می گیرند)

-اندیکاتورهای اندازه گیری (مقدار ولتاژ و آمپراژ را نشان می دهند)

-لامپهای سیگنال

-کلیدهای قطع و وصل

-شستی های استپ و استارت(stop,start)

2- سیم ها و کابل های انتقال دهنده برق

3- جعبه های تقسیم و ترمینال ها

4- قاب ها و لامپ های تامین کننده روشنایی شامل :

-لامپ های کم مصرف 18 و 10 وات (آفتابی و مهتابی )

-لامپ های فلورسنت 40 و 20 وات (آفتابی ومهتابی )

-لامپ های رشته ای 40 و 60 و 100 وات

از این سیستم جهت تامین برق ساعت های دیجیتالی ابتدای سکوها ,حشره کش ها و نشان دهنده های برقی مختلف داخل و خارج ایستگاهها وتونل نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم به صورت محلی از روی تابلو و همچنین بصورت اتوماتیک به وسیله سیستمBAS از طریق کامپیوترMU ایستگاه و یا مرکز کنترل قابل کنترل و راهبری می باشد.

روشنایی اضطراری:

از این سیستم در زمان قطع برق روشنایی عادی جهت تامین روشنایی به منظور هدایت مسافرین به خارج از ایستگاه و یا سوار شدن مسافرین به قطار در حد محدود استفاده می شود.

روشنایی اضطراری در شرایط عادی نیز زیربار می باشد تا در مواقع ضروری بدون فوت وقت (روشنایی دائم و پایدار ) از این سیستم بهره برداری شود.

تجهیزات سیستم روشنایی اضطراری

1- باطری های تامین کننده جریان مورد نیاز مستقر در باطریخانه LPS ها

2- دستگاه شارژر ,شارژ باطریها در حالت نرمال و همچنین تغذیهD C ورودی به اینورتو را تامین می نماید.

3- اینورتر :دستگاهی است که ورودیDC به خود را به خروجی AC متناوب تبدیل می نماید.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

- مقدمه............................................................................................................... 1

- مصارف مهم ایستگاه...................................................................................... 2

- تابلوهای روشنائی........................................................................................... 4

- روشنائی اضطراری........................................................................................ 7

*تابلو MLP₁............................................................................................... 9

*تابلو MLP₂............................................................................................... 13

- محاسبات مربوط به روشنائی......................................................................... 17

*محاسبه روشنائی سکوها......................................................................... 17

* محاسبه روشنائی برای سالن‌ بلیت‌فروشی و هال ورود به سکو........... 20

* محاسبه روشنائی برای محل‌های اتاق مدیر ایستگاه به باجه بلیت‌فروشی- اتاق حسابداری 21

* محاسبه روشنائی راهروهای بخش تهویه و تهویه تونل........................ 22

* محاسبه روشنائی تهویه تونل.................................................................. 23

* محاسبه روشنائی اتاق فنی...................................................................... 25

* محاسبه روشنائی اتاق باتری.................................................................. 26

* محاسبه روشنائی اتاق کنترول محلی و اتاق حراست............................. 27

- محاسبه روشنایی بخش پله ورودی به ایستگاه.............................................. 28

- تابلوهای فرعی روشنائی................................................................................. 29

- تعیین سطح مقطع کابل‌های تابلوهای اصلی..................................................... 29

* تعیین سطح مقطع کابل تابلو MLP₁......................................................... 29

* تعیین سطح مقطع کابل تابلو MLP₂......................................................... 39

* تابلو LP_-1-1............................................................................................... 42

* تابلو LP_-2-1............................................................................................... 46

* تابلو LP_-2-2............................................................................................... 46

* تابلو LP_-2-3............................................................................................... 48

- سیستم جمع‌آوری آب‌های سطح‌الارضی......................................................... 51

- تعیین سطح مقطع کابل تابلوی DEWATERING- PANEL............................. 52

لیزر و کاربردهای آن

مقدمه

امروزه لیزر کاربردهای بیشماری دارد که همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیک-شیمی-زیست شناسی - الکترونیک و پزشکی را شامل می شود. همه این کاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است

لیزر چیست ؟

نور لیزر نوع کاملاً جدیدی از نور است؛ درخشان‌تر و شدیدتر از هرچه که در طبیعت یافت می‌شود. می‌توان نور لیزری آن‌چنان قوی تولید کرد که هر ماده‌ی شناخته شده‌ی روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کند. می تواند سخترین فلزات را سوراخ کند یا به راحتی جسم سختی مثل الماس را سوراخ کند و از آن بگذرد.

برعکس، باریکه‌ی کم قدرت و فوق‌‌العاده دقیق انواع دیگر لیزر را می‌توان برای انجام دادن کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به کار برد. نور لیزر را می‌توان خیلی دقیق کنترل کرد و به صورت باریکه‌ی مداومی به نام موج پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام پالس درآورد.

اگرچه اصول بنیادی لیزر از 40 سال پیش شناخته شده بود، نمایش اولین لیزر، دریچه‌‌ای را به طرف یکی از هیجان انگیزترین و پردامنه‌ترین پیشرفت های تکنولوژی قرن بیستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمایش اولین لیزر، انواع بسیار گوناگونی از لیزرها به صورت ابزارهای عملی به صور گوناگون به کار گرفته شدند. لیزرها در تکنولوژی انقلابی جدید پدید آورده‌اند و تأ ثیر آن‌ها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

امروزه گستره‌‌ی وسیعی از لیزرها در همه جا به کار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده‌فروشی برای جستجوی خود‌به‌خود، ثبت قیمت‌‌ها و صورت‌برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب کننده از لیزر بهره می‌گیرند. در دستگاه‌‌های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسک‌های ویدئویی و ایجاد تصویر متحرک همراه با صدا استفاده می‌کنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسک‌‌های لیزری ثبت می‌کنند تا بعداً روی صفحه‌ی کامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شکل نسخه‌ی سخت روی کاغذ چاپ شوند.

در پزشکی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده می‌شوند و وقتی که نسجی مثل قسمت معیوب کیسه‌ی صفرا در خلال جراحی برداشته می‌شود، رگ‌های خونی بسته می‌‌شوند. کارهای دندانپزشکی با لیزر درد کمتری دارند و برای روکش و پل دندان از لیزرها استفاده می‌شود.

در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به یکدیگر و وسایل هم‌ترازی دقیق استفاده می‌شود. لیزرها را برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های خیلی بزرگ و نیز فاصله‌های خیلی کوچک به کار می‌برند. افزون بر این‌ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفنی به کار می‌گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه‌ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می‌توانند چشمه‌ی جدیدی از قدرت الکتریکی بیافرینند، مشابه فرایندی که در خورشید برای تولید انرژی به وجود می‌‌آید.

خواص نور لیزر و کاربرد‌های آن
‏ از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد که نور لیزر خواص مشخصه‌ای دارد که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز می‌کند. در ابتدا به این ویژگی‌ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم کرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تک‌فامی
‏ در توضیح این ویژگی لازم است ابتدا با مفهوم گسیل القایی ( نشر القایی)آشنا شویم. گسیل پرتو توسط الکترونهای برانگیخته در داخل اتم به دو صورت است :1 ) گسیل خود به‌خودی 2) گسیل القایی
فرض کنید ‏‎1 ‎‏ ‏e‏ و ‏e2‎‏ دو تراز متوالی از یک اتم با انرژی‌های ‏‎1‎‏ ‏E‏ و‏‎2‎‏ ‏E‏ باشد و الکترونی در تراز ‏‎ e1 ‎در حالت پایه خود قرار گرفته باشد. اگر به هر دلیلی این الکترون از‎ ‎تراز ‏‎1‎‏ ‏e‏ به تراز بالاتر ‏‎2‎‏ ‏e‏ برود گفته میشود اتم تحریک شده است یا در حالت برانگیخته قرار دارد. چون این حالت یک حالت‏‎ ‎‏ ناپایدار است اتم تمایل دارد هرچه زودتر به حالت پایدار باز گردد. به همین دلیل الکترون مزبور بلافاصله به حالت قبلی در تراز‏‎1‎‏ ‏e‏ بر خواهد گشت. از طرفی چون این دو تراز اختلاف انرژی ‏‎1‎‏ ‏E‏ ‏E 2-‎‏ دارد بنا بر اصل پایستگی انرژی، انرژی اضافی الکترون به صورت تابش با فرکانس ‏V، حین بازگشت به تراز اول گسیل می‌شود. به این فرآیند گسیل خودبه‌خودی گویند. حال اگر الکترونی در تراز‏‎2‎‏ ‏e‏ در حالت پایه خود قرار داشته باشد و ما به طریقی اتم را تحریک کنیم ( میدان الکترومغناطیسی، تابش، حرارت و... ) در اثر این القا الکترون مزبور تراز ‏‎2‎‏ ‏E‏ را ترک نموده وبه تراز ‏‎ E1‎برود و حین این انتقال ( بنا به اصل پایستگی انرژی ) تابش گسیل کند به این تابش گسیل القایی یا نشر القایی گویند. ‏
‏ هر کدام از این فرآیندها ویژگی‌های خاص خود را دارد. در گسیل خودبه‌خودی تابش‌های گسیل شده به صورت کاتوره‌ای و در تمام جهات گسترده است. اما در گسیل القایی جهت تابش در یک راستای معین خواهد بود. از طرفی در گسیل خودبخودی فوتونهای تابشی در اثر گزار بین اتمهای ترازهای اتمی یا مولکولی مختلف و متفاوت از هم به وجود می‌آیند پس این تابش‌ها طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها را شامل می‌شود. ‏
‏ اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولکولی مشابه گسیل می‌شود. بنابراین همه تابش‌ها تقریبا فرکانس یکسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده می‌شود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولکول‌هایی شامل دوتراز که تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه که نظریه‌های کوانتومی بیان می‌کنند این است که بنا به قاعده گزینش در اتم‌ها ابتدا ترازهای پایین‌تر پر می‌شود. بنابراین به وضعیت به‌وجود آمده در لیزر، وارونگی جمعیت گویند. نحوه ایجاد وارونگی جمعیت بسته به نوع لیزر متفاوت است. مثلا در لیزر هلیوم نئون مخلوط کردن این دو گاز منجر به جفت شدن برخی تراز‌ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین می‌کند. به این ترتیب لیزر قادر به ایجاد تابشی تک فرکانس خواهد بود. با این وجود برای تک فرکانس شدن بیشتر از یک عنصر اپتیک مانند بازآواگر( سنجه) نیزدر لیزر استفاده می‌شود. ‏
ویژگی تک‌فامی نور لیزر بیشتر کاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ‌های یک عنصر به یک منبع تک‌فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ‌های یک عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فرکانس‌های جذب آنها نیز اندکی متفا وت خواهد بود که تنها نور لیزر قادر به تفکیک آنها است. تمایل زیاد به استفاده از این کاربرد در صنایع هسته‌ای نیز غیرمنتظره نیست. ‏

همدوسی
‏ تابش الکترو مغناطیس به وسیله بارهای الکتریکی نوسان کننده تولید می‌شود. بسامد نوسان نوع تابشی را که گسیل می‌شود، معین می‌کند. اگر در یک چشمه، بارها ی الکتریکی به طور هماهنگ نوسان کند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می‌نامیم. همانطور که قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده می‌شود. در این فرآیند می‌توان اتم را به نحوی تحریک کرد که همه الکترونهای برانگیخته فقط به تراز‌های خاصی برود و در نتیجه فرکانس تابشی آنها همه در یک محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش‌ها با هم هماهنگ است که این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر می‌توان در تمام‌نگاری استفاده کرد. تمام‌نگاری روشی جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه‌ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عکاسی تشکیل می‌شود که بر خلاف دیگر تصاویر متداول عکاسی، حاوی اطلاعاتی نه تنها پیرامون شدت بلکه در مورد فاز نور بازتابیده از جسم نیز هست. واضح است که منبع نور آشفته چون خود دارای پرتو هایی با فازهای مختلف است قادر به تشکیل چنین تصویری نخواهد بود. تنها مشکل موجود برای چنین تصاویری آن است که تنها امکان تهیه تمام نگاشت‌های تک‌فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موج‌های مختلف به طور همزمان استفاده کرد که در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می‌رود. ‏

شدت زیاد
‏ شدت زیاد، خاصیتی است که بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین را ایجاد می‌کند. از آنجا که لیزر باریکه‌ای موازی از نور را نه در تمام جهت‌ها، بلکه در راستای مشخصی گسیل می‌کند. مناسب‌ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی:
‏I = P / A
‏ که در آن ‏P‏ توان و ‏A‏ مساحت است می‌توان در مورد شدت‌ها ی زیاد بحث کرد. ازآنجایی که خروجی منابع نور معمولی اکثرا پرتو‌های واگرا است با دور شدن از چشمه به علت افزایش مساحت با ثابت ماندن توان (توان به ویژگی خود چشمه بستگی دارد )میزان شدت آن کاهش می‌یابد اما در لیزر به علت موازی بودن پرتوها، هر چه فاصله از منبع بیشتر شود با ثابت ماندن توان، مساحت سطح مقطع باریکه خروجی نیز تقریبا ثابت است و در نتیجه شدت در فاصله دوراز منبع همان مقداری را دارد که پرتو خروجی از منبع دارد. ‏
‏ اما اینکه چرا شدت خروجی از لیزر تا به این اندازه زیاد است، به توان لیزر بر می‌گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد که نور ورودی به هنگام خروج تقویت می‌شود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیک مناسب در لیزر می‌توان به شدت‌هایی دست یافت که از شدت خود منبع فراتر رود. ‏
‏ لازم به توضیح است که شدت نور خروجی از لیزر دارای توزیع گوسی است، یعنی شدت برای لحظه کوتاهی بیشترین مقدار خود را دارد. در ابتدا یک صعود ودر انتها یک نزول برای آن وجود دارد. پس یک طول عمر برای شدت حداکثر می‌توان تعریف کرد. طول عمر شدت ماکزیمم معمولا خیلی کوتاه است. یکی از کاربرد‌های کوتاه بودن عمر شدت‌های بالا در هرتپ، در چشم پزشکی است. مثلا پارگی شبکیه را که باعث کوری موضعی می‌شود می‌توان با جوشکاری نقطه‌ای توسط تپ‌های پر شدت نور حاصل از لیزر آرگون با بافت نگهدارنده آن متصل کرد. به علت کوتاه بودن عمر یک تپ، حین عمل نیازی به بیهوشی، بی حرکت کردن طولانی چشم و... وجود ندارد. در کاربرد‌های دیگر پزشکی کوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران می‌شود. چرا که زمان هرتپ بسیار کوتاهتر از زمان لازم برای فرستادن پیغام توسط اعصاب به مغز و بازگشت آن به محل درد است. ‏
ساختمان لیزر
در شکل شماره (1) طرح ساده‌ای از یک لیزر گازی را مشاهده می‌کنید. ساختار اصلی در اکثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یک نوسان کننده اپتیک است که از یک محیط تقویت‌کننده نور که در داخل یک بازآواگر قرار دارد تشکیل می‌شود. پس اصلی‌ ترین قسمت در لیزر محیطی است که بتواند نور عبوری را تقویت کند. در لیزر‌های گازی از مخلوط یک یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و... ) به صورت خالص به عنوان محیط تقویت کننده استفاده می‌شود. بخار فلزی کادمیوم، جیوه، سرب و... نیز در لیزر‌های گازی کاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر‌های گازی، لیزر مولکول ازت( ‏‎2‎‏ ‏N‏) و لیزر دی اکسید کربن (‏CO2‎‏) است.‏
محیط تقویت کننده معمولا توسط یک محرک بیرونی به کار می‌افتد و شروع به تابش می‌کند. در اثر این تحریک، الکترون‌های هر اتم مدار خود را ترک کرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می‌رود. جهت برقراری اصل پایستگی انرژی (به علت وجود اختلاف انرژی بین دو مدار) حین این گذار تابش خواهند کرد. این تابش نسبتا تک فام است زیرا عمل تحریک طوری است که عمل گذار بین تراز‌های یکسان اتفاق بیفتد. در لیزر نشان داده شده این محرک استفاده از روش تخلیه جریان الکتریکی است که به دو نوع تخلیه جریان مستقیم و تخلیه جریان متناوب در لیزر‌های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده‌ترین روش تحریک است چرا که منبع تغذیه می‌تواند یک مبدل عمومی ولتاژ که به الکترود‌های فلزی سرد در داخل لامپ متصل می‌شود، باشد. از روش‌های دیگر بر انگیزش الکتریکی محیط لیزری، می‌توان روش تخلیه الکترودی با بسامد بالا ( که در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همکارانش استفاده شده بود. ) و روش تپ‌های فشار قوی ( برای استفاده در لیزر‌های تپی پر توان) اشاره کرد. ‏
‏ در قسمت دیگر یک لیزر در دوجداره ابتدا و انتها از دو آینه صاف که با زاویه معلوم نسبت به افق به طور موازی با هم قرار دارد، استفاده می‌شود به چنین سیستم اپتیک، دریچه‌های بروستر گفته می‌شود. کاربرد این دریچه‌ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه‌ها برای یک جهت قطبیدگی خاص شفاف است ولی برای عبور قطبیدگی عمود بر آن ضریب عبور صفر است و تمام نور بازتابیده خواهد شد. استفاده از این وسیله در لیزر موجب قطبیدگی خطی نور خروجی از لیزر خواهد شد. ‏
‏ قسمت مهم دیگر لیزر استفاده از بازآواگر است. بازآواگر وسیله‌ای اپتیکی است که از دو آینه (تخت یا خمیده) تشکیل می‌شود به طوری که محیط تقویت کننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت کننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه‌های بروستر به یکی از این آینه‌ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می‌یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت کننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد می‌کند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بار‌ها تکرار می‌شود. نهایتا نور خروجی از تقویت کننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یک موج ایستاده در می‌آید. لازم به ذکر است که برای خروج انرژی از بازآواگر دو آینه به طور جزئی شفاف است. ویژگی پرتو خروجی از بازآواگر تک فام بودن آن است. در وواقع بازآواگر عمل گزینش فرکانس را انجام می‌دهد. ‏
شکل شماره (2) طرحی کلی از داخل یک لیزر هلیوم-نئون را نشان می‌دهد. محیط لیزری، دریچه‌های بروستر، آینه‌های بازآواگر، سیستم مربوط به محرک، محیط لیز کننده و سایر جزئیات مورد نیاز مانند لایه محافظ و شفاف آلومینیومی جهت جلوگیری از خروج انرژی از دیواره‌ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.

لیزر و کاربردهای آن

فکر ساختن وسیله‌ای که نور همدوس تولید کند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیکدان مشهور آمریکایی چالز تاونز راه این کار را پیدا کرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریکایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند . یک لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشکیل می‌شود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار می‌کند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی‌سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می‌کند

استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه کاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه کاملاً به طوری که می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد .

یاقوت بلور اکسید آلومینیوم است که در آن تعداد نسبتاً کمی اتم کروم معلق است . اتمهای کروم از طریق گسیل القایی ، کوانتوم نور تولید می‌کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می‌دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای کروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الکترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الکترونی مورد توجه ماست که بیش از دیگران برانگیخته می‌شود .

لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را می‌توان توسعه “maser” تقویت میکروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الکترومغناطیسی دانست

کاربرد لیزر در فیزیک و شیمی

اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است که استفاده از لیزر در فیزیک و شیمی از اولین کاربردهای لیزر باشند

رشته دیگری که در آن لیزر نه تنها امکانات موجود را افزایش داده بلکه مفاهیم کاملا جدیدی را عرضه کرده است طیف نمایی است. اکنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این کار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفکیک چند مرتبه بزرگی ( 3 تا 6) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امکان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد که در آن تفکیک طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.

در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراکندگی تشدیدی رامان ) و ( پراکندگی پاد استوکس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولکولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن - ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یک نمونه مولکولی در یک ناحیه محدود از فضا به کار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الکتریکی) بهره برداری شده است.

شاید جالبتری کاربرد شیمیایی ( دست کم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یکی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.

کاربرد در زیست شناسی

از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولکولهای زنده یک سلول و یا یک بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)

در زیست شناسی مهمترین کاربرد لیزر به عنوان یک وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تکنیک های لیزری زیر را ذکر می کنیم :

الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده کوتاه لیزر در DNA در ترکیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز

ب) پراکندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملکولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوکار بینایی)

ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملکولهای زنده

د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیکوثانیه ای برای کاوش رفتار دینامیکی مولکولهای زنده در حالت برانگیخته

به ویژه باید از روشی موسوم به میکروفلوئورمتر جریان یاد کرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند که از یک اتاقک مخصوص جریان عبور کنند که در آنجا ردیف می شوند و سپس یکی یکی از باریکه کانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می کنند. با قرار دادن یک آشکارساز نوری در جای مناسب می توان این کمیت ها را اندازه گیری کرد :

الف) نورماده ای رنگی که به یک جزء خاص تشکیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( که اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشکیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میکروفلوئورمتری جریان در این است که اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.

در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملکولهای زنده و یا اجزای تشکیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تکنیک های معروف به ریز - باریکه را ذکر می کنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یک لیزر Ar⁺ تپی ) به وسیله یک عدسی شیئی میکروسکوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (05 µm) کانونی می شود منظور اصلی از این تکنیک مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است که با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.

در زمینه پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار می رود. ( استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان - سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون - فلوئورسان لیزری - آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه

در جراحی از باریکه کانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO₂ ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO₂ به شدت به وسیله ملکولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملکولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :

الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی که باریکه با یک میکروسکوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)

ب) امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد.

ج) کاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریکه لیزر ( قطر رگی حدود 0/5 mm )

د) آسیب رسانی خیلی کم به بافتهای مجاور ( حدود چند میکرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت :

الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری

ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری

ج) مشکلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری

با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اکنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این کاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریکه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبکیه کانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبکیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اکنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا کرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای - حلق و گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یک میکروسکوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت کرده است. در این حالت باریکه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یک تار نوری مخصوص که در داخل یک آندوسکوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می کند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی که اغلب به همراه یک میکروسکوپ استفاده می شود. کاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می کند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار کننده است