Лазер

WHY

Discount code available (read more)

Atomstack focus it product on solidity and safety.In fact, their engraver is made entirely of metal, this gives it strength and reliability.

The fact that it is made entirely of metal makes it more stable, this means that the machine will stand still on the table without having to screw it solidly to it (as with other machines that move when the laser shakes). Furthermore, the control board is also shielded in a metal container.

The laser is fixed focus, but the machine features an intelligent slide system to quickly adjust the focus by moving the distance between the laser module and the work piece.

The protective glass mounted in front of the laser makes it safe to use even without wearing safety glasses. This make the engraver more convenient to use in environments where several people work (always paying attention since it is a laser!).

Atomstack laser shield

NEWS!!! In 2021 Atomstack released a new version of their engraver called Atomstack A5 PRO with improved laser module. You can see my review here:

The new Atomstack A5 PRO (2021)Atomstack A5 (2020) 20W – 410mm x 400mm

Как понять, что лазер слабой мощности?

В идеале, указку нужно купить в фирменном магазине производителя, проверив все санитарные сертификаты. Однако в реальной жизни часто приходится довольствоваться совсем другими условиями. Здесь могут помочь правила, которые объясняют, как опознать указку с мощностью меньше 5 мВт.

• Маленькая указка, которая работает от батареек таблеточного типа, скорее всего не выдает более 5 мВт.
• Указка размером с ручку или фонарик, которая работает от пальчиковых батареек, может оказаться мощнее 5 мВт.
• Если батарейки указки быстро садятся, и она продается в комплекте с зарядкой, то прибор скорее всего неуместно мощный.
• Некоторые указки продаются с наконечником, который немного рассеивает пучок лазера. Без этого наконечника лазер может оказаться мощнее 5 мВт.
• О том, что указка мощнее 5 мВт, могут говорить такие слова в ее описании: «мощная», «яркая», «ультра», «супер», «военная», «на литиевой батарее», «прожигающая», «с регулируемым фокусом».
• Если есть видео, на которых при помощи этой указки лопают воздушные шары или прожигают поверхности, то это не легальная указка.

Что нельзя делать после процедуры?

Между процедурами врачи категорически запрещают принимать солнечные ванны. Ультрафиолетовое изучение повышает сухость и чувствительность кожи. В совокупности с обезвоживающим действием лазера, велика вероятность слишком пересушить кожу, со всеми вытекающими последствиями.

Ультрафиолетовые лучи так же стимулируют выработку меланина в коже, вследствие чего снижается контрастность между кожными покровами и волосами. При этом снижается эффективность следующего сеанса эпиляции, и курса в целом. Может потребоваться большее количество процедур.

Уже после первой процедуры специалисты рекомендуют отказаться от посещений саун, бань и бассейнов для предотвращения воспаления луковиц волоса (фолликулита).

При возникновении корочек на местах эпиляции стоит воздержаться от их механического удаления. После заживания кожи они самостоятельно отпадут, в противном случае могут остаться шрамы или гиперпигментированные участки.

Инверсная заселенность. Создание когерентного излучения:

Перемещаясь по уровням атома, электроны создают (выделяют) его энергию: чем они выше, тем она больше, а опускаясь – поглощают ее. Чем выше энергия атома, тем больше он возбужден, но это отражается и на его устойчивости – она слабеет. В определенный момент времени электроны все же изменят уровень на более низкий, выделив фотон – электромагнитное излучение. Учитывая, что такой переход спонтанный, выделяемое излучение происходит разобщенно, поэтому и образующийся луч является несогласованным.

Если же излучение (выделение энергии) проводится направленно, при воздействии электромагнитной волны, чья частота близка к частоте перехода атома, возникнет иной эффект. Полученный резонанс дестабилизирует атом и все электроны «упадут» с верхних «ярусов» на нижние. При таком спровоцированном воздействии световая волна будет идентична первичной волне по всем трем параметрам:

– частоте;

– направленности;

– фазе.

Все образующиеся волны имеют согласованное (когерентное) направление, и суммарно они увеличивают интенсивность излучения, т.е. количество его квантов.

Заселенность – это количество атомов на определенном энергетическом уровне (En). Если заселенность более высокого уровня (Е2) выше, чем ниже расположенного (Е1), образуется инверсная заселенность. Так и активное вещество – это среда, где возбужденных атомов больше, чем тех, что находятся в состоянии покоя. Если подобная среда будет подвержена воздействию электромагнитной волны, электроны поднимутся на выше расположенные уровни, и возникнет усиленное этим воздействием излучение. Причина проста – каждый квант электромагнитной волны порождает идентичный фотон, эти два образуют четыре фотона, те – восемь и так далее. Все это приводит к появлению фотонной лавины.

Однако данная ситуация весьма условна и возможна лишь в идеальных условиях. В реальных же существуют факторы, провоцирующие утрату электромагнитной волной энергии: ее поглощают примеси, которые содержит активная среда, она рассеивается в ее неоднородных слоях и т.д. Усилить же ее можно путем продления длины пробега в активной среде, что возможно весьма условно. Поэтому был создан резонатор: многократно отражаясь от двух параллельно расположенных зеркал, волна проходит достаточное расстояние для получения нужного уровня усиления, но при условии, что сохранится инверсионная заселенность.

Обеспечивать нужное число электронов на высоких уровнях возможно при использовании отдельного источника энергии – что означает, что необходимо проводить накачку активной среды источниками энергии. Подобные источники энергии могут быть самыми разными: протекающая химическая реакция, установленная электрическая лампа, направленный разряд электроэнергии и прочие. Есть и определенные условия:

– накопление электронов на верхних слоях атомах. Их должно скопиться не менее половины от общего числа;

– уровень энергии. Он должен превысить определенные показатели, иначе потери превысят накачку, что приведет к малой мощности на выходе.

После достижения состояния инверсии, некоторые электроны начнут спонтанный спуск на более низкий энергетический уровень, при котором возникнут кванты (фотоны). Те фотоны, которые были выпущены под углом к оси резонатора, вызовут короткий цикл излучений в выбранном направлении и исчезнут из активной среды. Те фотоны, чье движение будет направлено вдоль оси резонатора, смогут бесконечное количество раз отразиться в зеркалах резонатора, что и приведет к появлению согласованного (когерентного) излучения.

Вынужденное излучение

История создания лазера берет свое начало в далеких 20-х прошлого столетия. Именно тогда формировался новый раздел физики – квантовая электроника. Открытие физических принципов квантовой электроники считается одним из самых выдающихся достижений науки прошлого века, а вершиной этого достижения, безусловно, является создание лазера.

Макс Планк, 1919 год

Итак, фундаментом стало открытие немецким физиком Максом Планком элементарной порции энергии – кванта, за что он был удостоен Нобелевской премии. Планк совершил настоящую революцию в физике, вдохновил на новые открытия знаменитых ученых того времени, в числе которых был и Альберт Эйнштейн. Именно теория вынужденного (или индуцированного) излучения, которую Эйнштейн сформулировал в 1917 году, спустя несколько десятилетий стала основой для создания первого лазера. Тогда он, по сути, допускал возможность «заставить» электроны излучать свет определенной длины волны одновременно, а для этого придумать некий управляемый электромагнитный излучатель.

Чарльз Таунс со своим первым «МАЗЕРом»

В 1951 году профессор Колумбийского университета Чарльз Таунс решается воплотить теорию вынужденного излучения на практике и создать такой прибор. В 1954 году он представляет первый в мире реально работающий лазер. Правда, тогда он назывался «мазер» – от английского Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе означает «усиление микроволн с помощью вынужденного излучения».

Советы по безопасности

• Соблюдение простых правил поможет избежать повреждения глаз при использовании лазерной указки.
• Никогда нельзя целиться лазером в людей.
• Не нужно покупать лазерные указки детям. Они не должны играть ими без наблюдения взрослых. Лазерные указки – не игрушка.
• При покупке указки нужно убедиться, что к ней прилагается вся необходимая информация (одобрение регуляторных органов, указание производителя и даты производства, предупреждение об опасности, класс от I до IIIа).
• Включайте указку только когда хотите показать на близкий объект.
• Не наводите указку на зеркальные поверхности, отраженный луч может быть опасен.
• Знайте о возможном действии лазерной указки на организм, это поможет не растеряться, если обнаружите на себе яркую точку указки.

Лазерная указка разрешенного типа в руках человека, осознающего ее опасность, не должна навредить окружающим. 

Extended Range Lasers[edit]

As the name suggests, the Extended-Range (or ER) laser variants increases the power of the beam to project it to much farther ranges. This effect is achieved via three-stage firing process which occurs over the course of nanoseconds. An initial targeting laser pulse is immediately followed by a second, more powerful pulse that destroys dust and other particulates along the firing path, clearing the way for the final full-powered beam to damage the enemy. However the additional power necessary to facilitate this process generates a greatly increased quantity of waste heat as well. The end result is a laser weapon with an approximately 33% greater reach and that generates 50% more waste heat than its standard counterpart.

The first ER laser system, the ER Large Laser, was initially created for use by the Star League and widely produced across the Inner Sphere; development of smaller ER systems was not pursued at the time as it was deemed unnecessary and overlapping with previous laser weapons. Much like the pulse laser, the ER laser was lost to the Inner Sphere due to the Succession Wars. The Clans continued to improve the ER Laser, resulting in ER lasers in medium and small varieties. The current Clan versions of these weapons were perfected by the Nova Cats during the Golden Century. With the recovery of the Helm Memory Core, the Inner Sphere once again began producing ER large lasers. Thanks to salvage from Clan machines, the Inner Sphere has also been able to replicate their own version of ER medium and ER small lasers.

Both the Inner Sphere and Clans use the three most common size of Extended Range laser. Typically the Clan versions of these weapons inflict more damage to the target than their Inner Sphere counterparts. The Clans also use the ER Micro Laser.

Три Нобелевки

Первая Нобелевская премия по физике за исследования в бласти квантовой электроники, непосредственно связанной с квантовыми генераторами, была вручена в 1964 году Александру Прохорову, Николаю Басову и Чарлзу Таунсу. Вторая, в 2000 году, — советскому (российскому) физику Жоресу Алферову и американцам Герберту Крёмеру и Джеку Килби за полупроводниковые лазерные структуры. Наконец, в прошлом, 2018 году высшую научную награду снова вручили за лазерные исследования и технологические разработки. Её получили Артур Эшкин (США), Жерар Муру (Франция) и Донна Стрикленд (Канада). Кстати, Донна Стрикленд — третья женщина-физик, получившая Нобелевскую премию, за всю историю вручения. До неё подобной высокой чести были удостоены лишь Мария Склодовская-Кюри (Нобелевская премия по физике за 1903 год) и Мария Гёпперт-Майер (тоже по физике, 1963 год). Нобелевская премия по физике в 2018-м была вручена за «чисто лазерные» разработки. Это, во-первых, «лазерный пинцет», позволяющий захватывать и перемещать совсем уж микроскопические объекты, типа живой клетки или даже отдельной белковой молекулы. Значение этого открытия для микробиологии и медицины трудно переоценить, так как живую клетку можно будет теперь переносить в нужное место безо всякого для неё вреда. Во-вторых, «лазерный радар», с помощью которого можно изучать события, происходящие за очень короткий срок, миллиардные доли секунды. Его можно использовать в очень широком диапазоне научных исследований, в частности для сверхтонкого химического анализа, а также создания метаматериалов — композиционных материалов с искусственно созданной периодической структурой. Наконец, это более совершенная разновидность «лазерного скальпеля», который уже на протяжении десятилетий успешно применяется в хирургии (к примеру, офтальмологами). Итак, волшебная сила света, сконцентрированного в узкие направленные пучки, оказывает все большее влияние на нашу жизнь. Учёные собираются использовать лазеры как для изучения мира элементарных частиц, так и для «глубокого зондирования» космического вакуума. Практическое применение лазеров планируется расширить — и для нейтрализации ядерных отходов, и для воздействия на раковые клетки.

Метки: Тайны 20 века, оптика, наука, лазер, Нобелевская премия, физика, свет, луч, генератор

Применение лазеров

Свойства лазерного излучения уникальны. Это превратило лазеры в незаменимый для самых различных областей науки и техники инструмент. Кроме этого, лазеры широко используются в медицине, в быту, в индустрии развлечений, в сфере транспорта.

Технологические лазеры

• Благодаря огромной мощности лазеры непрерывного действия активно используются для того, чтобы разрезать, сваривать или спаивать детали, изготовленные из самых различных материалов. При высокой температуре лазерного излучения становится возможным сваривать даже те материалы, которые нельзя соединить между собой другими методами. Например, сваривание металла и керамики для получения нового материала — металлокерамики, обладающего уникальными свойствами.
• Для того чтобы изготовить микросхемы, используется лазерный луч, который способен сфокусироваться в одну мизерную точку, имеющую диаметр порядка микрона.
• Еще одно замечательное свойство лазерного луча — его идеальная прямота. Это позволяет использовать его как самую точную линейку в строительстве. Также в строительстве и геодезии при помощи импульсных лазеров производят измерения огромных расстояний на местности, засекая время, за которое световой импульс продвигается от одной точки до другой.

Лазерная связь

Появившиеся лазеры вывели на принципиально новый уровень технику связи и записи информации.

Радиосвязь, развиваясь, постепенно переходила на все более короткие длины волн, поскольку было доказано, что высокие частоты (с наименьшей длиной волны) предоставляют каналу связи наибольшую пропускную способность. Настоящим прорывом стало понимание того, что свет — это такая же электромагнитная волна, просто короче во множество десятков тысяч раз. Следовательно, через лазерный луч возможно передавать объем информации, в десятки тысяч раз превосходящий объем, передаваемый высокочастотными радиоканалами. В результате этого были усовершенствованы различные виды связи по всему миру.

Также при помощи луча лазера записываются и воспроизводятся компакт-диски со звуками — музыкой, и изображениями — фото и фильмами. Индустрия звукозаписи, получив такой инструмент, сделала гигантский шаг вперед.

Применение лазеров в медицине

Лазерные технологии широко применяются как в хирургии, так и в терапевтических целях.

• Например, благодаря его уникальным возможностям, луч лазера возможно легко ввести сквозь глазной зрачок и «приварить» отслоившуюся сетчатку, исправить в труднодоступной области глазного дна существующие дефекты.
• В современной хирургии при сложных операциях используется лазерный скальпель, который минимизирует повреждение живых тканей.
• Лазерное излучение небольшой мощности ускоряет регенерацию поврежденных тканей. Оно также оказывает воздействие, по свойствам похожее на иглоукалывание, практикуемое восточной медициной, — лазерная акупунктура.
• В косметологии активно используются диодные и пикосекундные лазеры.

Почему лазер опасен при такой малой мощности

Мощность 5 мВт (5 тысячных долей ватта) – в десятки разов меньше, чем у обычной лампочки. Дуглас Джонсон (Douglas A. Johnson), старший офицер по лазерной безопасности Техасского университета A&M, объяснил изданию Scientific American, почему опасность лазера все равно выше. Во-первых, в параметрах мощности ламп указывается, сколько ватт они потребляют. В световую энергию они перерабатывают не более 10% этой энергии. Для лазера указывается не потребление, а «выдача». Во-вторых, лампа светит во все стороны, а луч лазера сконцентрирован в тонкий пучок. Если он попадает на сетчатку, она получает всю его энергию, а не часть. В-третьих, обычная лампа дает световое излучение с множеством разных длин волн. Лазер генерирует свет с одной длиной волны, поэтому его повреждающий потенциал выше.

Особенности опасности лазеров:

• Лазерный луч может не рассеиваться на больших расстояниях. Поэтому он остается одинаково опасным на разных расстояниях.
• Лазер может сфокусироваться на очень маленьком участке сетчатки глаза и оставить на нем слепое пятно или ожог.
• Опасность лазера никак не связана с яркостью его цвета.
• Синие и фиолетовые указки особенно опасны. Глаз человека менее чувствителен к этим цветам, чем к остальному видимому спектру, поэтому медленнее реагирует на него.

Принцип действия

Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу.

Гелий-неоновый лазер. Светящаяся область в центре — это не лазерный луч, а свечение электрического разряда в газе, возникающее подобно тому, как это происходит в неоновых лампах. Собственно лазерный луч проецируется на экран справа в виде красной точки.

Вероятность того, что случайный фотон вызовет индуцированное излучение возбуждённого атома, в точности равняется вероятности поглощения этого фотона атомом, находящимся в невозбуждённом состоянии. Поэтому для усиления света необходимо, чтобы возбуждённых атомов в среде было больше, чем невозбуждённых (так называемая инверсия населённостей). В состоянии термодинамического равновесия это условие не выполняется, поэтому используются различные системы накачки активной среды лазера (оптические, электрические, химические и др.).

Первоисточником генерации является процесс спонтанного излучения, поэтому для обеспечения преемственности поколений фотонов необходимо существование положительной обратной связи, за счёт которой излучённые фотоны вызывают последующие акты индуцированного излучения. Для этого активная среда лазера помещается в оптический резонатор. В простейшем случае он представляет собой два зеркала, одно из которых полупрозрачное — через него луч лазера частично выходит из резонатора. Отражаясь от зеркал, пучок излучения многократно проходит по резонатору, вызывая в нём индуцированные переходы. Излучение может быть как непрерывным, так и импульсным. При этом, используя различные приборы (вращающиеся призмы, ячейки Керра и др.) для быстрого выключения и включения обратной связи и уменьшения тем самым периода импульсов, возможно создать условия для генерации излучения очень большой мощности (так называемые гигантские импульсы). Этот режим работы лазера называют режимом модулированной добротности.

Генерируемое лазером излучение является монохроматическим (одной или дискретного набора длин волн), поскольку вероятность излучения фотона определённой длины волны больше, чем близко расположенной, связанной с уширением спектральной линии, а, соответственно, и вероятность индуцированных переходов на этой частоте тоже имеет максимум. Поэтому постепенно в процессе генерации фотоны данной длины волны будут доминировать над всеми остальными фотонами. Кроме этого, из-за особого расположения зеркал в лазерном луче сохраняются лишь те фотоны, которые распространяются в направлении, параллельном оптической оси резонатора на небольшом расстоянии от неё, остальные фотоны быстро покидают объём резонатора. Таким образом луч лазера имеет очень малый угол расходимости. Наконец, луч лазера имеет строго определённую поляризацию. Для этого в резонатор вводят различные поляризаторы, например, ими могут служить плоские стеклянные пластинки, установленные под углом Брюстера к направлению распространения луча лазера.

Мифы о лазерной эпиляции

• Лазер способствует образованию опухолей. Лазерная эпиляция (вредно ли использовать процедуру, подскажет врач) в перечне противопоказаний имеет кожные опухоли, однако онкогенная длина волны ультрафиолетового излучения – 320-400 нм, в спектре излучения лазера таковых нет. Намного больше вероятность стимулировать рост кожных образований при посещении солярия.
• После процедуры волос становится больше, и они более жесткие. Это только часть правды. После второй процедуры может наблюдаться активное прорастание спящих луковиц. Это эффект синхронизации, когда организм пытается восполнить потерю. Уже после третьей процедуры количество спящих фолликулов значительно уменьшается, волосы отрастают реже, тонкими и в незначительном количестве.
• Фотоэпиляция эффективнее лазерной. На самом деле это 2 аппарата, использующие один и тот же принцип воздействия на меланин. Фотоэпилятор появился первым, а лазерный аппарат изобрели гораздо позже. Самым инновационным считается диодный лазер. У него намного выше эффективность и результат держится дольше.
• Не все подвержены воздействию лазера. Световой поток в коже ищет мишень – меланин в стержне или фолликуле волоса. Если его нет – нет и эффекта. Лазерному воздействию не поддаются седые волосы и пушковый волосяной покров, не содержащий пигмента. Если лазер не действует на черные или достаточно темные волосы – нужно проводить обследования. Чаще всего в организме происходит гормональный сбой, одним из симптомов которого могут быть жесткие плотно окрашенные волосы на лице. При повторной процедуре после прохождения лечения эффект проявится.
• Лазерная эпиляция — это дорого. Стоимость на услуги данного направления косметических услуг значительно не изменяется около 10 лет. Чтобы оценить затраты на обычное бритье, стоит посчитать сколько средств уходит на станки, пенки или гели для бритья, скрабы от врастания волос и крема для ухода за кожей. Сумма, при пересчете на 10 лет получится внушительной. Сравнив ее со стоимостью лазерной эпиляции за тот же период, получится небольшая разница и гораздо меньше хлопот.

Лазерная эпиляция – эффективный метод борьбы с нежелательной растительностью на теле, но прежде, чем прибегнуть к процедуре, стоит проконсультироваться с врачом, чтобы избежать возможного вреда для организма.

Применение лазера в медицине

Лазерное излучение в медицине – это прорыв в лечении пациентов, требующих оперативного вмешательства. Лазер применяют для производства хирургического инструментария. Неоспоримые преимущества хирургического лечения лазерным скальпелем очевидны. Он позволяет сделать бескровный разрез мягких тканей. Это обеспечивается мгновенной спайкой мелких сосудов и капилляров. Во время использования такого инструмента хирург полностью видит все операционное поле. Лазерный поток энергии рассекает на определенном расстоянии, не контактируя с внутренними органами и сосудами.

Важным приоритетом является обеспечение абсолютной стерильности. Строгая направленность лучей позволяет делать операции с минимальной травматизацией. Реабилитационный период пациентов значительно сокращается. Быстрее возвращается трудоспособность человека. Отличительной особенностью применения лазерного скальпеля является безболезненность в послеоперационный период.

Развитие лазерных технологий позволило расширить возможности его применения. Были обнаружены свойства лазерного излучения положительно влиять на состояние кожи. Поэтому его активно применяют в косметологии и дерматологии.

В зависимости от своего типа, кожа человека по-разному поглощает лучи и реагирует на них. Аппараты лазерного излучения могут создать нужную длину волны в каждом конкретном случае.

Применение:

• эпиляция – разрушение волосяной луковицы и удаления волос;
• лечение угревой сыпи;
• удаление пигментных и родимых пятен;
• шлифовка кожи;
• применение при бактериальном поражении эпидермиса (обеззараживает, убивает патогенную микрофлору), излучение лазера предупреждает распространение инфекции.

Офтальмология – это первая отрасль, которая применила лазерное излучение. Направления в применении лазеров в микрохирургии глаза:

• лазеркоагуляция – использование термических свойств для лечения сосудистых заболеваний глаза (поражение сосудов роговицы, сетчатки);
• фотодеструкция – рассечение тканей на пике мощности лазера (вторичная катаракта и ее рассечение);
• фотоиспарение – длительное воздействие тепла, применяют при воспалительных процессах глазного нерва, при конъюнктивите;
• фотоабляция – постепенное удаление тканей, используют для лечения дистрофических изменений роговицы, устраняет ее помутнение, операционное лечение глаукомы;
• лазерстимуляция – оказывает противовоспалительное, рассасывающее действие, улучшает трофику глаза, применяется для лечения склеритов, экссудации в камере глаза, гемофтальмов.

Лазерное облучение используется при онкологических заболеваниях кожи. Наиболее эффективен лазер для удаления меланобластомы. Иногда метод применяют для лечения рака пищевода или прямой кишки 1-2 стадии. При глубоком расположении опухоли и метастазах лазер не эффективен.

Выводы

Мы нисколько не преувеличиваем, когда говорим, что, появившись в середине XX века, лазеры сыграли в нашей жизни такую же значимую роль, как электричество и радио. Лазер проник практически во все области деятельности человека, и если вдруг изъять его, то мир перестанет быть таким привычным и комфортным. Даже текст этой статьи, читаемый вами сегодня с компьютера или смартфона, доступен благодаря полупроводниковым лазерам, активно используемым в новейших оптических средствах связи. Без лазеров невозможно представить компьютеры, а значит, и огромный пласт современной жизни человека. Будучи очень интересно устроенным, лазер открывает перед современной наукой новые перспективы развития. Свойства его невероятно многогранны, и можно смело сказать, что лазерный луч высвечивает себе путь абсолютно во всех сферах человеческой жизни, делая ее качественнее и счастливее!