演講主題:雷射介紹與台灣產業應用
發演講者:展鈺科技 技術經理 劉祥銘Julian
紀錄人:吳政龍
紀錄人指導教授:孫茂誠 教授
共同指導:李季燃 教授
主持人:李季燃 教授
日期:101.3.7
1.它是單色的(單色性)
雷射是單色光,波長一致,而太陽光是混合光,所以可以說雷射光是一種很「純」的光。醫學院雷射醫學研究中心擁有的雷射共焦掃描顯微鏡就是用雷射光做為光源,能夠得到更好的解析度,並且能夠在活組織做光學切面,再利用電腦做影像的立體重組。
2.它是筆直,不易散開的(低發散性)
直徑一公釐的雷射光束,射到一公里外時,直徑大約是10公分,而一般的光源容易散開,光度與距離的平方成反比。雷射的這個特性被用來做為遠距離的測量,光纖通訊,光束武器,精密加工,節日慶點的雷射秀,以及工程、環境、軍事、生物體等的遙測。有一次為社會治安而走的遊行曾經用雷射光將「認錯」兩個字投射到總統府的牆上,就是利用雷射的這個特性。
3.它是很強(很亮)的(高強度)
由於雷射是單一波長且相當平行的光,所以能夠將其聚焦至很小的一點,造成很亮的效果,物理學術語稱它很「強」,或強度很高。醫學上利用雷射的這個特性來精準的切割或氣化組織,工業上則用來切割厚的金屬。
(四)雷射安全
戒嚴時期到處都可以見到「小心匪諜,匪諜就在你身旁」的標語,今天我們說「小心雷射,雷射就在你身邊」並不算危言聳聽。現在解嚴了,匪諜不再可怕了,也沒有人再提及了,但是雷射可怕嗎?一般的雷射光,不會造成放射線所具有的傷害。高強度的雷射可能與生物體組織產生劇烈的光化學、光熱、光動力、及光游離等交互作用,造成嚴重的傷害。有時雷射引起週圍器材燃燒或爆炸,間接引起傷害,所以還是需要適當的給予規範,如果依適當的規範使用雷射,雷射光只照射在很有限的局部組織,不會有甚麼傷害的。套句曹培熙教授的話:我們要敬畏雷射光束,善用防護裝備,經常檢測儀器,預防勝於治療,只要使用得當,雷射可以造福大眾而不具危險性。
雷射是單色光,波長一致,而太陽光是混合光,所以可以說雷射光是一種很「純」的光。醫學院雷射醫學研究中心擁有的雷射共焦掃描顯微鏡就是用雷射光做為光源,能夠得到更好的解析度,並且能夠在活組織做光學切面,再利用電腦做影像的立體重組。
2.它是筆直,不易散開的(低發散性)
直徑一公釐的雷射光束,射到一公里外時,直徑大約是10公分,而一般的光源容易散開,光度與距離的平方成反比。雷射的這個特性被用來做為遠距離的測量,光纖通訊,光束武器,精密加工,節日慶點的雷射秀,以及工程、環境、軍事、生物體等的遙測。有一次為社會治安而走的遊行曾經用雷射光將「認錯」兩個字投射到總統府的牆上,就是利用雷射的這個特性。
3.它是很強(很亮)的(高強度)
由於雷射是單一波長且相當平行的光,所以能夠將其聚焦至很小的一點,造成很亮的效果,物理學術語稱它很「強」,或強度很高。醫學上利用雷射的這個特性來精準的切割或氣化組織,工業上則用來切割厚的金屬。
(四)雷射安全
戒嚴時期到處都可以見到「小心匪諜,匪諜就在你身旁」的標語,今天我們說「小心雷射,雷射就在你身邊」並不算危言聳聽。現在解嚴了,匪諜不再可怕了,也沒有人再提及了,但是雷射可怕嗎?一般的雷射光,不會造成放射線所具有的傷害。高強度的雷射可能與生物體組織產生劇烈的光化學、光熱、光動力、及光游離等交互作用,造成嚴重的傷害。有時雷射引起週圍器材燃燒或爆炸,間接引起傷害,所以還是需要適當的給予規範,如果依適當的規範使用雷射,雷射光只照射在很有限的局部組織,不會有甚麼傷害的。套句曹培熙教授的話:我們要敬畏雷射光束,善用防護裝備,經常檢測儀器,預防勝於治療,只要使用得當,雷射可以造福大眾而不具危險性。
全固態激光器
氣體激光器
- 準分子激光
- 氦氖激光
液體激光器
- 染料激光器
半導體激光器
- 激光二極管
氣體激光器
- 準分子激光
- 氦氖激光
液體激光器
- 染料激光器
半導體激光器
- 激光二極管
- 第1級 (Class I/1):在裝置內是安全的。通常是因為光束被完全的封閉在內,例如在CD播放器內。
- 第2級 (Class II/2):在正常使用狀況下是安全的,眼睛的眨眼反射可以避免受到傷害。這類設備通常功率低於1mW,例如雷射指示器。
- 第3 a/R級 (Class IIIa/3R):功率通常會達到5mW,並且在眨眼反射的時間內會有對眼睛造成傷害的小風險。注視這種光束幾秒鐘會對視網膜造成立即的傷害。
- 第3b/B級 (Class IIIb/3B):在暴露下會對眼睛造成立即的損傷。
- 第4級 (Class IV/4):雷射會燒灼皮膚,在某些情況下,即使散射的雷射光也會對眼睛和皮膚造成傷害。許多工業和科學用的雷射都屬於這一級。
工業上應用雷射來切割金屬材質,和做表面處理,如硬化處理,使材料更耐磨,或在金屬材料表面敷以異質層(在鋁的表面敷以鐵、鎳、錳或銅,可以將其抗熱度提昇,醫學上用雷射來切割組織,氣化腫瘤。來做表面處理,像消除不要的刺青,胎記,痣等,近年來更用雷射來改變角膜表面的曲度,以治療近視。博物館也用雷射來做表面處理,例如用雷射來消除古物或古畫上的發黴,以及類似的文物修護。工業上用雷射來焊接金屬,醫學上則用雷射來鎔接血管或神經,但是還在嘗試階段,尚未普遍使用。工業上用雷射來鑽孔,例如:鑽石和奶嘴的穿孔,噴霧器氣閥鑽孔等。醫學上也用雷射來鑽孔,例如冠狀動脈狹窄或阻塞的病人常造成心肌梗塞或缺血,可以用雷射在心肌上鑽許多小孔,使心臟內的血液經由這些小孔來供給心肌。另外在藥物膠囊鑽孔,可以使藥物穩定而緩慢的釋放出來,這是雷射鑽孔在醫療上的另一個應用。
在超級市場結帳時的條碼判讀器,演講時使用的雷射指示器,偵測車輛速度的雷射超速偵測器,雷射舞會,節日慶典的雷射秀,雷射藝術等等均離不開雷射。
在超級市場結帳時的條碼判讀器,演講時使用的雷射指示器,偵測車輛速度的雷射超速偵測器,雷射舞會,節日慶典的雷射秀,雷射藝術等等均離不開雷射。
雷射加工的特色
(1) 如同電子束加工一樣,加工功率密度達107 w/㎝2 以上,可加工鑽石及超硬合金 等硬脆材料,熱應變及材料變質微小。
(2) 電射光平行性良好,其點徑在理論上可集束成1μm以下,溫度高達10000℃以上,可進行非常微細的熱熔化(Melting)及氣化(Vaporization)加工,不會影響鄰近區域材料的機械與熱磁性質。
(3) 非接觸加工,不會汙染材料且不會造成夾具之磨耗與破損,容易自動化加工。
(4) 可經由透明體加工。
(5) 不需真空,不必防護X光,因而裝置較簡便,而且作業性良好。
(6) 適選加工條件,可進行金屬材料之微小孔徑加工、精密熔接、精密切割及表面處理超合金合成,真空濺射及真空鍍膜等。
(7) 除了加工金屬工件外,亦可加工木材、陶瓷、塑膠、紙等非金屬材料。
*雷射之應用領域
(1) 測量 (a)直線基準 (b)測距裝置 (c)劃線
(2) 量測 (a)精密的長度測定 (b)雷射雷達 (c)都卜勒流速計 (d)缺陷偵測 (e)平面度測
(3) 通信 光纖電纜通信
(4) 資訊處理 (a)光記憶體 (b)光計算尺 (c)印表機 (d)顯示器 (e)雷射光碟
(5) 醫療 (a)雷射手術刀 (b)眼睛檢查治療 (c)皮膚的治療 (d)癌治療
(6) 能量 (a)核融合 (b)電漿診斷
(7) 加工 (a) 鑽孔 (b)切割 (c)銲接 (d)熱處理等
(1) 如同電子束加工一樣,加工功率密度達107 w/㎝2 以上,可加工鑽石及超硬合金 等硬脆材料,熱應變及材料變質微小。
(2) 電射光平行性良好,其點徑在理論上可集束成1μm以下,溫度高達10000℃以上,可進行非常微細的熱熔化(Melting)及氣化(Vaporization)加工,不會影響鄰近區域材料的機械與熱磁性質。
(3) 非接觸加工,不會汙染材料且不會造成夾具之磨耗與破損,容易自動化加工。
(4) 可經由透明體加工。
(5) 不需真空,不必防護X光,因而裝置較簡便,而且作業性良好。
(6) 適選加工條件,可進行金屬材料之微小孔徑加工、精密熔接、精密切割及表面處理超合金合成,真空濺射及真空鍍膜等。
(7) 除了加工金屬工件外,亦可加工木材、陶瓷、塑膠、紙等非金屬材料。
*雷射之應用領域
(1) 測量 (a)直線基準 (b)測距裝置 (c)劃線
(2) 量測 (a)精密的長度測定 (b)雷射雷達 (c)都卜勒流速計 (d)缺陷偵測 (e)平面度測
(3) 通信 光纖電纜通信
(4) 資訊處理 (a)光記憶體 (b)光計算尺 (c)印表機 (d)顯示器 (e)雷射光碟
(5) 醫療 (a)雷射手術刀 (b)眼睛檢查治療 (c)皮膚的治療 (d)癌治療
(6) 能量 (a)核融合 (b)電漿診斷
(7) 加工 (a) 鑽孔 (b)切割 (c)銲接 (d)熱處理等
氣體電射,例如:氦氖雷射、正氬離子雷射、二氧化碳雷射、氮雷射、氫氰酸雷射。
‧ 染料雷射,其活性介質是液態溶劑內的染料分子(有時候是固態溶劑)。
‧ 固態雷射 – 滲雜的晶體或玻璃,例如紅寶石雷射、鈦藍寶石雷射和半導體雷射。
‧ 染料雷射,其活性介質是液態溶劑內的染料分子(有時候是固態溶劑)。
‧ 固態雷射 – 滲雜的晶體或玻璃,例如紅寶石雷射、鈦藍寶石雷射和半導體雷射。