LAZER NURI YORDAMIDA AYRIM JARAYONLARNI NAZORAT QILISH (Lazerlarning tadqiqotlarda qo’llanilishi, Lazerlarning tibbiy diagnostikasi va moddalarning tahliliga ishlatilishi, Fizikaning zamonaviy tatqiqot yo’nalishlari)
Yuklangan vaqt
2024-05-12
Yuklab olishlar soni
5
Sahifalar soni
25
Faytl hajmi
996,7 KB
Ilmiybaza.uz
Lazer fizikasi fanidan
”LAZER NURI YORDAMIDA AYRIM
JARAYONLARNI NAZORAT QILISH”
mavzusida tayyorlagan
KURS ISHI
2
MUNDARIJA
Kirish…………………………………………………………. 3
1. Lazerlarning tadqiqotlarda qo’llanilishi....................................................5
2. Lazerlarning tibbiy diagnostikasi va moddalarning tahliliga ishlatilishi….. 5
3. Fizikaning zamonaviy tatqiqot yo’nalishlari………………………. 15
Xulosa……………………………………………………….. …... 23
Adabiyotlar………………………………………….…............ 23
3
Kirish
Hozirgi kunda taraqqiyotimizning asosiy yo’nalishi bo’lgan milliy g’oya
ustivorligi ustida to’xtalib, birinchi Perezidentimiz Islom Abdug’aniyevich
Karimov quyidagi fikrlarni aytadilar: “Bizning bosh strategik maqsadimiz qat’iy
va o’zgarmas bo’lib, bozor iqtisodiyotiga asoslangan asoslangan erkin
demokratik davlat barpo etish, fuqarolik jamiyatining mustahkam poydevorini
shakllantirishdan iborat! Bu esa O’zbekistonning rivojlangan kelajagi buyuk
davlatga aylantirishning asosiy shartlaridan biridir: Istiqlol yo’lida qadam
tashlab borayotgan vatanimizdagi mavjud madaniy omillarga ahamiyat berish
bilan birga maorif, ta’lim, tarbiya ishlariga e’tibor kuchaytirilmoqda.
Kadrlar tayyorlash milliy dasturini yaratish bo’yicha O’zbekiston
Respublikasi komissiyasining majlisida so’zlagan “Zamonaviy kadrlar
taraqqiyotimizning muhim omilidir” nutqida yurtboshimiz quyidagi fikrlarni
aytdilar. “Kadrlar masalasini hal etmas ekanmiz, saiy-harakatlarimiz kutilgan
natijani berishi, hayotimiz, ma’naviyatimiz o’zgarishi qiyin bo’ladi. Demakki
zamonaviy ta’lim-tarbiya tizimini isloh qilish, zamon talablariga mos bo’lgan
kadrlar tayyorlash ishini yo’lga qoyish faoliyatimizning bosh yo’nalishi
bo’lmog’i lozim. Yo’qsa mustaqil fikrga ega bo’lmagan odam har qanday
olomonga ergashib ketaveradi”.
Shu
bilan
birga,
O‘zbekiston
Respublikasi
Prezidenti
Shavkat
Miromonovich Mirziyoyevning 2016-yil 8-oktabrdagi F-4724-son farmoyishi
bilan tashkil qilingan Ishchi guruh tomonidan oliy ta’lim tizimidagi holatni
o‘rganish natijalariga ko‘ra, bir qator oliy ta’lim muassasalarida hali ham ilmiy-
pedagogik salohiyatning pastligi, ta’ lim jarayonlarini axborot-uslubiy va o‘quv
4
adabiyotlari bilan ta’minlash zamonaviy talablarga javob bermasligi, ularning
moddiy-texnika bazasini tizimli yangilashga ehtiyoj mavjudligi aniqlandi.
Istiqlol yo’lida qadam tashlab borayotgan vatanimizdagi mavjud madaniy
omillarga ahamiyat berish bilan birga maorif, ta’lim, tarbiya ishlariga e’tibor
kuchaytirilmoqda.
Kadrlar tayyorlash milliy dasturini yaratish bo’yicha O’zbekiston
Respublikasi
komissiyasining
majlisida
so’zlagan
“Zamonaviy
kadrlartaraqqiyotimizning muhim omilidir” nutqida yurtboshimiz quyidagi
fikrlarni aytdilar:
“Kadrlar masalasini hal etmas ekanmiz, say-harakatlarimiz kutilgan natijani
berishi, hayotimiz, ma’naviyatimiz o’zgarishi qiyin bo’ladi. Demakki,
zamonaviy ta’lim-tarbiya tizimini isloh qilish, zamon talablariga mos bo’lgan
kadrlar tayyorlash ishini yo’lga qo’yish faoliyatimizning bosh yo’nalishi
bo’lmog’i lozim. Yo’qsa biz yoshlarimizni mustaqil fikrga ega bo’lmagan odam
singari har qanday olomonga ergashib ketaveradi”.
Oliy ta’limning ma’naviy-ahloqiy mazmunini oshirish, talaba-yoshlarga
mustaqillik
g‘oyalariga, yuksak
ma’naviyat va
insoniylikning
milliy an’analariga sodiqlik ruhini chuqur singdirish, ularda yot g‘oya va
mafkuralarga nisbatan immunitet va tanqidiy tafakkurni mustahkamlash
bo‘yicha keng ko‘lamli ma’rifiy va tarbiyaviy ishlarni olib borish;
Oliy
ta’lim
muassasalari
moddiy-texnika
bazasini
o‘quv
va
ilmiylaboratoriya bino va korpuslari, sport inshootlari, ijtimoiy-muhandislik
infratuzilmasi obyektlarini qurish, rekonstruksiya qilish va kapital ta’mirlash,
oliy
ta’lim
ilm-fanining
ustuvor
yo‘nalishlari
bo‘yicha
o‘quv-ilmiy
laboratoriyalarini zamonaviy asbob va uskunalar bilan jihozlash orqali yanada
mustahkamlash.
Ishning dolzarbligi: Nanotexnalogiyalarning rivojlanishi zamonaviy
lazerlar va ular asosida qator ilmiy tatqiqotlar yo’nalishlari uchun sabab bo’ldi.
5
Ishning maqsadi : Malakaviy bitiruv ishda lazerlarning yangi avlodllarini
yaratilishi borasidagi tatqiqotlar va ular yordamida olib borilayotgan ilmiy
tatqiqotlar yo’nalishlarini o’rganish.
Ilmiy yangilik: Nano o’lchamli lazerlar generatsiyasi sharoitlari tibbiy va
biologik tatqiqotlarda zarur bo’lgan lazerlarning imkoniyatlari o’rganildi.
Malakaviy ishning birinchi bobida nochiziqiy optik hodisalar, qonunlar
nazariy o’rganildi.
Shuningdek induksiyalangan nurlanishlarni hosil qilinishi,to’lqinlarni
nochiziqiy muhidda tarqalishi qonunlari tahlil qilindi.
Malakaviy ishning ikkinchi bobida lazerlarning tatqiqotlarda qo’llanishi
nazariy o’rganildi.
Mazkur bobda lazerlarning tibbiy diagnostika va moddalarning tahliliga
ishlatilishi,fizikaning zamonaviy tatqiqot yo’nalishlari tahlil qilindi.
Ishning tadqiqot ob’ekti va predmeti: Bir fotonli nuqsonlar va ulardagi
generatsiya, tibbiy tatqiqotlardagi lazerlarning imkoniyatlari o’rganildi.
Ishning tadqiqot uslubi va uslubiyoti: Ilmiy ommabop manbalardan
to’plangan ma’lumotlar tahlil qilib,xulosa va takliflar qilish.
Ishning olingan asosiy natijalari: Ishda qilingan xulosa takliflar
zamonaviy tatqiqot yo’nalishlari asosida berildi.
Ishning hajmi va tuzilishi: Bajarilgan malakaiy bitiruv ishi to`rta
paragrafni o’z ichiga olgan, ikkita bobdan va qilingan xulosalardan iborat.
Ishda o’rganilishi e’tiborga olingan fizikaviy hodisalar, jarayonlar va
hisoblangan natijalarning tushunarli ravishda ifodalash uchun o`nta chizma va
jadval berildi. Ishga qo’yilgan maqsadga erishishi uchun to’plangan adabiyotlar
manbalarning nomlari va elektron manzillari keltirildi.
Qisqacha mazmun va ilmiy tavsiloti: Induksiyalangan nurlanishlar paydo
bo’lishi ularni xalq xo’jaligida qo’llanishi va ularni mukammallashtirish
6
borasidagi ilmiy tatqiqot yo’nalishlari ilmiy va ommabop manbalardan tahlil
qilib o’rganish.
Lazerlarning tadqiqotlarda qo’llanishi.
2.Lazerlarning tibbiy diagnostikasi va moddalarning tahliliga ishlatilishi.
Qattiq jismlardan tayyorlangan lazerda (mas, yoqutli lazerda) 0,05% gacha
xrom (Sg3+) ionlari (aktivator) qo`shilgan alyuminiy oksid (A12O3) dan
tayyorlangan kizil kristalll shisha tayoqcha ishlatiladi. Bunda yoqut silindr
shaklida bo`lib, yoqut o`qining ikki uchiga optik rezonator hosil qiluvchi
ko`zgular
joylashtirilgan.
Impulsli
lampadan
chiqayotgan
yorug`lik
tebrantirishni vujudga keltiradi. Lampaning yorug`ligi yoqutga tushganda, xrom
ionlari lampadan chiqayotgan radiatsiya spektrining yashil va sarik, qismlarini
yutib "uyg`ongan" aktivlashgan holatga o`tadi. Natijada nurlanishga tayyor aktiv
muhit hosil bo`ladi va yoqutning o`qi bo`ylab ko`zguga tik yo`nalgan jala
shaklida ko`payib boruvchi yorug`lik kvantlari paydo bo`ladi. Yoqutli lazerlarda
generatsiyalanayotgan yorug`likning quvvati 20 kVt gacha yetadi. Ularning f.i.k.
0,1% dan 10% gacha. Lazer nuri generatsiyasi aktivatorning energiya sathlari
orasidan o`tishiga bog`liq. Unda hosil bo`lgan infraqizil nurning to`lqin uzunligi
0,69 mkm. Qattiq jismli lazerlardan neodim lazerida aktiv modda vazifasini
neodim (Nd3+) ionlari qo`shilgan shisha (CaWO4) tayoqchadan foydalaniladi. Bu
lazer lazer 1,06 mkm li infraqizil nur chiqaradi.
Suyuq jismlardan tayyorlangan lazerda aktiv modda o`rnida "Rodamin6J",
piranin, tripaflavin va boshqa ishlati-ladi. Bo`yoqni erituvchi sifatida spirt,
atseton, toluol va boshqalardan foydalanib, aktiv modda shisha kyuvetaga
7
joylash-tiriladi (2rasm). Azot lazer yordamida uyg`otiladigan bo`yoq lazerning
sxematik tuzilishi ko`rsatilgan. Gazli lazerda [bi-rinchi gazli lazer (He-Ne)
aralashmasida amerikalik olim A. Javan tomonidan yaratilgan] aktiv muhit gaz
(yoki gaz aralashmasi)dan bo`ladi. Mac, geliy-neon (Ne—Ie)li aktiv muhit geliy
va neon gazlar aralashmasidan iborat (3-rasm). Gaz aralashmasi elektr razryadi
bilan aktivlashgan holatga keladi. Bun-day lazerda generatsiya Ne ning sathlar
orasidan o`tishida sodir bo`ladi. Bunda 3 ta to`lqin uzunlikdagi nur chiqadi:
λ1=0,63 mkm (qizil nur), λ2=1,15mkm va λ3=3,39 mkm (infraqizil nurlar). Gazli
lazerdan (Co2+n2) λ=10,6 mkm uzunlikdagi nur chiqadi. ionli va kimyoviy
lazerlar ham gazli lazer hisoblanadi. ionli lazerda aktiv muhitionlashgan atomlar,
kimyoviy lazerda esa kimyoviy reak-siyalarda "uyg`ongan" holatga o`tgan
atomlar bo`ladi (ion sathlarda ishlovchi argon lazeri ko`k nur chiqaradi).
o`zbekiston milliy unti (o`zmu)ning kvant radiofizika kafedrasida o`ta yuqori
chastota sohasiga oid tranzistorli avtogeneratorlarda ishlovchi ixcham yengil
lazeri yaratilgan.
Faol muhiti shisha bo’lgan lazerlarda aralshma sifatida neoden (Nd) ,
disproziy (Dy) , samariy (Sm) atomlaridan foydalaniladi.
Geliy-neon lazerlari quvvati bir necha o’n millivattga teng monoxromatik,
yaxshi kollimatsiyalangan dasta nurlantiradi, imoulsli va uzluksiz rejimlarda
ishlaydi, tuzilishi soda va ishlatilishi qiyosan bexatardir. Bunday lazerlar
soektrning ham ko’rinuvchan, ham infraqizil sohalarida nurlanish hosil qiladi.
Ular nurlanishining to’lqin uzunligi spektrning ko’rinuvchi sohasida uning qizil
qismiga (
) to’g’ri kelib, spektrning infraqizil sohasida esa to’lqin
uzunligi 1150 va 3390 nm gat eng bo’ladi. Bunday turdagi asboblar
laboratoriyada qo’llaniladigan lazerning keng tarqalganturi bo’lib, bunda
nurlanishning parametrlariga qo’yilgan talablar yuqorida ko’rsatilgan shartlar
bilan cheklanadi.
8
Geliy-neon lazerining prinsipial sxemasi rasmda ko’rsatilgan. Bu yerda 1-
diametri bir necha millimetr va uzunligi bir necha o’n santimetrdan 1.5 m gacha
va undan ortiq bo’lgan gaz razryad shihsa trubkasi. Trubkaning ko’ndalang
yonlari trubka o’qiga Bryuster burchagi hosil qilib joylashgan yassi-parallel
shisha yoki kvars plastinkalar bilan yopilgan. Bu plastinkalarning trubka o’qi
bo’yicha tarqalayotgan hamda plastinkalarga yurug’lik tushish tekisligida
qutblangan nurlanish uchun qaytarish koeffitsiyentlari nolga teng.
Geliyning trubkadagi bosimi taxminan 1 mm sim.ust.ga, neonning bosimi
esa 0.1 mm sim.ust. ga teng. Trubkada past voltli manba yordamida
qizdiriladigan 2 katod va silindrsimon bo’sh 3 anod bor. Trubkadagi anod bilan
katod o’rtasida 1-2.5 kv gacha kuchlanish ulanadi. Trubkaning razryad toki bir
necha o’n milliamperga teng. Geliy-neon lazerining razryad trubkasi 4.5
ko’zgular o’rtasiga qo’yiladi. Odatda sfera shaklida ishlangan bu ko’zgular ko’p
qatlamli dielektrikm qoplamali qilib yasalib, bu qoplamalarning qaytarish
koessitsiyentlari katta qiymatlarga ega bo’lib, yorug’likni qariyb yutmaydi. Bir
ko’zguning o’tkazishi odatda 2% ga teng, ikkinchisiniki esa 1% dan kam bo’ladi.
Trubkaning katodi qizdirilgan hamda anod kuchlanishi ulangan bo’lsa,
trubka yorug’lanadi va gaz-razryadining pushti rang ustuni yaqqol ko’rinadi.
Ishlab turgan trubkaning tashqi ko’rinishi gaz razryad neon reklama trubkalariga
o’xshash bo’ladi. Agar bu trubkaning yo’naltirilmagan nurlanishini spektroskop
yordamida kuzatsak, neonning ko’rinuvchan spektrning turli sohalarida
joylashgan ko’p spektral chiziqlarining to’plamini va geliy yorug’lanishining
sariq chiziqlarini ko’ramiz.
Ko’zgular to’g’ri joylashtirilgan bo’lsa, ikkala ko’zgu (ayniqsa o’tkazish
koeffitsiyenti katta bo’lgan ko’zgu) orqali to’lqin uzunligi 632.8 nm bo’lgan
monoxromatik (qizil) yorug’likning yaxshi kollimatsiyalangan intensive
dastalarining tarqalayotganini ko’ramiz. Bu dastalar geliy-neon lazerining
nurlanish generatsiyalashi natijasida paydo bo’ladi. Uning spektrida to’lqin
uzunligi 632.8 nm ga teng bo’lgan chiziqqina bo’ladi.
9
O’sha lazer yoqdamida infraqizil nurlanish generatsiyalash va kuzatish
uchun gaz-razryad trubkasining ko’ndalang yonlaridagi oynalar infraqizil
nurlanish uchun shaffof bo’lishi , rezonatorning ko’zgulari spektrning infraqizil
sohasida yuqori qaytarish koeffitsientiga ega bo’lishi va nihoyat infraqizil
nurlanishga sezgir qabul qilgichga , masalan bolometr yoki fotodiodga ega
bo’lishi kerak.
Neon sathlarining invers bandligini taminlaydigan protseslarini qisqacha
muhokama
qilaylik.
Rasmda
neon
atomining
energetik
sathlarining
soddalashtirilgsn sxemasi ko’rsatilgan (o’ng tomonda). To’lqin uzunligi 632.8
va 1150 nm ga teng bo’lgan nurlanishga
o’tishlar mos
keladi. Neon atomi
sathlardan tashqari energiyalari
dan kam
bo’lgan 28 ta holatga ega bo’lib, ularning biz uchun ahamiyati yo’q va rasmda
ular ko’rsatilmagan. Gaz-razryad plazmasining elektronlari bilan to’qnashish
natijasida atomlarning bir qismi uyg’onadi, bu hol rasmda vertikal punktir
strelkalar bilan ko’rsatilgan. Razryadning ma`lum rejimlarida
va
sathlarning invers bandligi uchun bu protses yetarli bo’lar ekan. Lekin
nm to’lqin uzunliklarga mos keladigan o’tishlar bo’ladigan
,
va
sathlar invers ravishda bandlanmagan bo’ladi.
Agar razryad turubkasiga geliy kirgizsak ahvol butunlay o`zgaradi geli uzoq
yashavchi metalstabil ikki E2 , E3 holatiga ega ; bu holatlar elektronlar bilan
to`qnashish vaqtida uyg`onadi va ularning yashash vaqti katta bo`lgani sababli
geliyning metastabil atamlarining razryadidagi konsentratsiyasi katta bo`ladi
geliyning metastabil holatlarining E3 , E2 neonning E3, E2 energiyalariga yaqin
bo`lib, bu hol geliy bilan neon to`qnashganda uyg`onish energiyasining gelidan
neonga uzatilishi uchun qulaydir bu prosesslar gorizontal punkttir strelkalar
yoprdamida simvolik ravishda ko`rsatilgan. Natijada E3 E2 sathlarida joylashgan
,
,
,
va
10
neon atomlarining konsentratsiyasi keskin ortadi E3 , E1 sathlarning bandliklar
farqi esa bir necha marta ko`payadi. Demak neonga gelining (taxminan 5 : 1 –
10 : 1 munosabatda) qo`shilishi geliy – neon lazerlaridagi generatsiyasi uchun
juda muhim
Geliy – neon lazeri aktiv muhitning optik jihatdan yuqori darajada bir
jinsli bo`lishi nurlanishni kollimasiyalashda va uning fazoviy kogerentligida
difraksion chegaraga oson yaqinlashishga imkon beradi agar Yung tajribasidagi
tirqishlarni lazerdan chiqayotgan yorug`lik dastasi ko`ndalang kesimining
chekkalarigacha sursak yuqorida aytilganlarni ko`rsatish oson bo`ladi. Bunda
interferensiya manzarasining ko`rinuvchanligi o`zgarmay turadi.
Aniq miqdoriy tekshirishlar geliy-neon lazeri nurlanishining (λ=632.8 nm)
fazoviy kogerentlik darajasi γ1 2 biga yaqin ekanligini ko`rsatdi. Masalan
dastaning ko`ndalang kesimidagi intensivligi o`qdagi intensivlikning 0.1% iga
teng bo`lgan nuqtalar uchun oqimning kogerent bo`lmagan 1 - γ1 2 qismi
taxminan 10-3 ga teng bo`lib o`qdagi nuqtalar uchun taxminan 10-5ga teng.
Hisoblar lazer nurlanishining kogerent bo`lmagan qismining qiymatlari yuqorida
ko`rsatilgandek bo`lishiga uning aktiv muhitidagi spontdan chiqarish sababchi
ekanligini ko`rsatadi.
Geliy-neon lazeri yuqori darajada kogerent bo`lgani tufayli turli xil
interferensiya va difraksiya xodisalarni tekshirishda qo`llanishi kerak bo`lgam
uzluksiz monoxromatik nurlanishning juda yaxshi manbayi bo`lib, bunday
tekshirishlarni oddiy yorug`lik manbalari bilan o`tkazish uchun maxsus
apparaturadan foydalanish zarur bo`lar edi. Geliy-neon lazerlarining turli xildagi
variantlari biologic tekshirishlarda, lazerli a`loqa sistemalarida, golografiyada,
mashinasozlikda, tibbiyot va texnikaning boshqa ko`p sohalarida keng
qo`llaniladigan bo`ldi.
11
Lazer nurlanishining kvazimonoxromatik komponentlari joylashishi
mumkin bo`lgan spektral interval invers bandlikka ega bo`lgan sathlar
o`rtasidagi o`tishga mos bo`lgan chiziqning kengligidan bir oz kichik, unga
proporsional bo`lishi kerakligi ko`ramiz. Geliy-neon va yoqut lazerlarida
chiziqlarning kengligi mos ravishda 0.03sm va 20smga, yuqorida aytilgan
spektral intervallar esa 0.01sm va 1 smga teng aktiv muhiti bo`yoqlarning
eritmalari bo`lgan optik kvant generatorlarida muhokama qilinayotgan
parametrlarining qiymatlari ancha kattadir. Bo`yoqlar kimyoviy jihatdan
qiyosan murakkab organik molekulalardan iborat bo`lib, bu molekulalarning
fotolyumensensiya spektri minglab sm ga cho`ziladi.
Shunga mos ravishda spektrning bo`yoqlardan foydalanib generatsiya qilish
mumkin bo`lgan qismlarning kengliklari ham yuzlab bazan minglab smni tashkil
qiladi .
12
(2.1.1-rasm).Murakkab organik molekula energetik sathlari sxemasi.
Rasmda murakkab molekulaning enrgetik sathlari sxema tarzda
ko`rsatilgan. Sathlarning yuqoridagi gruppasi molekula elektronlari uyg`ongan
holatlarining biriga, pastagi guruppasi esa elektronlarning asosiy holatiga to`g`ri
keladi. Ko`rsatilgan gruppalarning har birida molekula yadrolarining har birida
molekula yadrolarining turli tebranma holatlariga mos bo`lgan sathlar bor.
Tebranma erkinlik darajalarining soni ko`p bo`lgani uchun sathlarning yuqorigi
va pastki gruppalarning strukturalari juda murakkab, lekin biz oldimizga
qo`ygan maqsadga erishish uchun ularni konkretlashtirishning zaruriyati yo`q.
Lyuminsensiya spektri molekulalarning yuqorigi gruppa sathlaridan pastki
gruppa sathlariga o`tishlariga mos bo`lgan ko`p chiziqlardan iborat bo`lishi
muhim bo`lib, ayrim chiziqlar ajralmaydi va ularning jami lyuminsensiyasining
uzluksiz spektrini tashki qiladi bu hol rasmning paski qismida sxema tarzda
13
ko`rsatilgan bo`lib, bu yerdagi vertical kesmalar individual sathlar o`rtasidagi
o`tishlarning Bor chastotalariga mos kelib, punktr egri cjiziq ayrim spectral
chiziqning konturini, tutash egri chiziq esa lyuminsensiya polasasining jami
konturini ko’rsatadi.
Bo’yoq molekulalarini optik usulda uyg’otish vaqtida bo’lib o’tadigan
prosesslarning umumiy manzarasini quyidagicha tasavvur qilish mumkin.
Molekula ħώuyg` fotonni yutgandan so’ng asosiy holatdan uyg’otilgan elektron
holatining bir yoki bir necha (uyg’otuvchi yorug’lik spektrining kengligiga qarab
) tebranma sathlariga o`tadi rasmda bu protsess chap tomonda yuqoriga qaragan
strelka bilan ko`rsatilgan. Molekula ichidagi protsesslar hamda erituvchi bilan
o`zaro tasirlashish natijasida molekula yuqoridagi gruppaning eng pastki
sathlariga nurlanishsiz o`tadi, bunday o`tish protsessi ( yuqoridagi to`lqinsimon
strelka ) juda qisqa (10-11-10-12c ) vaqtda bo`ladi. Yuqoridagi gruppaning pastki
sathlaridan asosiy electron holatning hamma tebranma sathlariga o`tish ( pastga
yo`nalgan to`g`ri strelkalar ) natijasida ħώ fotonlar spontan ravishda yoki
majburiy ravishda chiqariladi. Bu elektron tebranma o`tishlar bilan bog`langan
va qisman ustma ust tushadigan chiziqlarning to`plami lyuminsensiyaning va
kuchaytirishning keng tutash spektrini tashkil qilishini yuqorida aytdik.
Ilgari sathlarning yuqoridagi gruppasi nisbatan aytilgan sabablarga
binoan, asosiy elektron holatda uyg`otilgan tebranma holatlar tez ( 10-11-10-12c )
davomida so`nadi, natijada ularning bandligi kam bo`ladi ( pastdagi
to`lqinsimon strelkalar ). Shunday qilib, pastga yo`nalgan to`g`ri strelkalar bilan
tutashtirilgan sathlar invers balandlikka ega bo`ladi.
Ko`rsatilgan
sxema
soddalashtirilgan bo`lib,
generasiyaning rivojlanishini biror darajada qiyinlashtiradigan bir qator
faktorlar bor. Xalaqit beradigan faktorlar qatoriga yoritilganlikning qiymatlari
katta bo`lganda bo`yoq molekulalarining fotokimyoviy parchalanishi,
uyg`otilgan electron holatning eritmaning qizishi natijasida nurlanishsiz sinishi
14
va boshqalar kiradi. Lekin bu to`siqlarning hammasi mahsus metodlardan
foydalanish natijasida bartaraf qilinadi va turli xil bo`yoqlardan foydalanib
(ularning soni hozirgi vaqtda yuzga yetdi) implusli va uzluksiz rejimda,
spektrning keng (350dan 1000 nm gacha) sohasida va uyg`otuvchi nurlanish
sifatida ksenon gaz – razryad lampalari va lazerlardan foydalanish
generatsiyani amalga oshirish mumkin.
Rasmda uzluksiz rejimda ishlaydigan bo`yoq moddali lazerning optik
sxemasi ko`rsatilgan. Uyg`otuvch yorug`lik dastasini ( tutash to`gri chiziqlarni )
M1 ko`gu bo`yoq eritmasi solingan K kyuvettaga fokuslaydi. Uyg`otuvchi
yorug`likni uzluksiz ishlaydigan argon lazeri beradi. Qisman o`tib ketgan
uyg`otuvchi yorug`likni M2 kyuvetaga qaytaradi. M1 , M2 M3 ko`zgular lazerning
optic rezanatorini tashkil qiladi; punktr to`g`ri chiziqlar generasiya qilinayotgan
dastaning tasvirlaydi; yorug`likning kyuveta chegaralaridan qaytishi tufayli
bo`ladigan isroflarni kamaytirish uchun kyuvetani rezanator o`qiga nisbatan
Bryuster burchagi ostida joylashtirish zarur.
Rodamin 6-G kabi bo`yoq eritmasi solingan lazer nurlanishining spektri
ko`rsatilgan.
(2.1.2-rasm). Bo’yoq moddali lazerning optik sxemasi.
Spektrning bu holatdagi kengligi ikki nanometrga yaqin. Boshqa bo`yoqlardan
foydalanish va uyg`otish quvvatini oshirish lazer nurlanishi spektrning
kengligini yanada ko`proq oshirish imkoniyatini beradi. Resonator xususiy
15
chastotalarning diskretliligiga bog`liq bo`lgan spektr rasmda ko`rsatilmagan.
Spektrda ko`rinib turgan yorug` polosalar havoda doimo mavjud bo`lgan suv
bug`larining yorug`likni yutishi natijasida paydo bo`lgan.
Agar M3 ko`zgu o`rniga P prizma (spectral asboblarda qo`llaniladigan
prizmalarga o`xshash) qo`yib M4 ko`zguni rasmda punktr bilan ko`rsatilganidek
joylashtirsak, lazer nurlanishining spektori keskin torayadi. Nurlanish spektri
torayishining sababi dastaning prizma tomonidan og`dirilishining to`lqin
uzunligiga bog`liqligiga bo`lsa kerak.
M4-ko`zguning ma`lum bir vaziyatda joylashishida va yorug`lik bu ko`zgu
yuzining D diafragma bilan cheklangan ma`lum qismidan qaytganida ma`lum
to`lqin uzunligiga ega bo`lgan yorug`likkina kyuvetta hajmining aktiv qismiga
qaytadi.
Bio tibbiyotda diagnostik tatqiqotlarda yuqori spektlar sezgirli lazerlar
ishlatiladi.
Xususan tirik organizmlarni tashqi muhit bilan gaz almashinuvi jarayonida
gazsimon molekula–bio markerlarni tahlil qilinadi.Bu usulning ijobiy tomoni
havo orqali yuqumli kasaliklarni organizimga kirishi oldini oladi.
Qaralayotgan usulning alternativasi qon analizidir.Undadiabet ichki
organlarning saratoni, jigar serozi aniqlanadi.Yangi tatqiqot usuli esa havo
tarkibidagi atseton miqolariga qarab qand miqdori aniqlanadi.Chunki diabet
bilan kasal langan bemorning qonidagi qand miqdori oshganda o’kasi atseton
ajraladi.Natijada nafasdan mevahidi keladi.Havodagi atseton molekulalarning
miqdori kamligitahlil murakkablashadi. Shuning uchun diodli lazer
spektroskopiyasi (D.L.S.) effektiv usul hisoblanadi.
Bu lazerlar juda tor chiziqlarda (Δλ/λ < 10-7) nurlanadi va chastota
generatsiyasi keng diapazonda amalga oshiriladi. Ishchi spektlar soha 0,6-40 mk
gacha. Bu sohada ko’p sonli molekulalalarnining tebranma–aylanma (TA)
16
yutilish spektri yotadi. Olinayotgan spektr malekulaning kimyoviy tarkibi va
simmetriyasinianiqlaydi. Natijada yuqori aniqlik bilan kimyoviy birikma
yutilishini yozish mumkin . Uzoq va yaqin, infra qizil sohalarni tor zonalik
yarim o’tkazgichli lazerlar generatsiyalaydi. (Pb Sn Te, Pb S Se,). Yaqin infr
qizil (0,9 -3,5 mkm ) sohani Al Ga As, In Ga As birikmali lazerlar ta’minlab
beradi.
Ga As lazerlar xona temperaturasida kam ishlay oladi.Bu lazerlardagi
amplitudali va chastotali shovqinlar sathi past bo’lgani uchun alohida tebranma
– aylanma spektrlari rezonans yutilishni qayd qilish imkonini beradi. Aniqlik
tekshirilayotgan molekula, spektrini optik zichlik o`zgarishiga sezgirligi 10-7 va
spektral sezgirlikning o`zgarishiga 3*104 sm-1.
Molekulalar va bio markerlarni tahlilida murakkab gaz aralashmalarini
tarkibini ko`rishga to`g`ri keladi. Chunki nafasdagi havoda 300 dan ortiq
muallaq kimyoviy birikmalar ishtirok etadi. Ulardan asosiylari H2O, SO2 infra
qizil sohadagi yutilishni qaraganda tahlilga xalaqit beradi, sababi miqdor
jihatdan ustunlikdir. Shuning uchun tadqiqotlarda H2O, SO2 uchun shaffof
bo`lgan sohaga mos keluvchi intensiv chiziqlar tekshiriladi. Spektral chiziqlarni
analitik xossasini solishtirishda Reley kretirisidan foydalaniladi. Qaralayotgan
yuqori ajratish qobilyatiga ega bo`lgan usulda modda konsentratsiyasini aniqlash
Buger qonunu bo`yicha amalga oshadi.
17
(2.1.3-rasm). Spektr gaz simon moddaning optik yo`ldagi intensivlik
spektri va bu spektrni qayd qiluvchi diodli lazerli gazo analizator.
2.2.Fizikaning zamonaviy tatqiqot yo’nalishlari.
Zamonaviy fizika va astrofizikaning eng dolzab muammolaridan ikkitasi
nochizig’iy optika va lazerkar fizikasi bilan bog’liqdir. Bundan tashqari
fundamentall va sanoatda qo’llanilishi bo’yicha dolzarb muammolar ustida
qizg’in ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Bularga lazerlar to’lqin uzunliklarini
ma’lum oraliqda boshqarish, aktiv muhitlar hossalarini o’rganish, tibbiyotda va
sanoatnig ba’zi sohalari uchun lazerlar yaratish, nano texno o’lchamli kvant
nuqsolarda lazer nurlanishini hosil qilish borasida ilmiy tadqiqotlar
ko’paymoqdadir.
Oksidlangan sirtlarning kinetik nuqtalarini tatqiq qilish.
Odatdagi optik usullarda modda sirtida hosil bo`ladigan jarayonning turli
xil oksidlanish, konsentratsiyasini o`sishini aniqlab bo`lmaydi. Chunki Fure
spektrida sezilmaydi. Biz bilamizki mikroelektronika, kimyo sanoatida,
tibbiyotda sirtiy kuchayadigan jarayonlar bir necha Ag qalinlikda sodir bo`ladi.
Juda tor spektral chiziqqa ega bo`lgan lazerlar yordamida sirtiy o`zgarishlarni
aniqlash mumkin.
Kimyoviy tartibli tadqiqot usuli yorug`likning sirtdan qaytish hodisasini
o`rganish usuliga yaqin. Farqlari sirtning turli nuqtalaridan turli burchaklarda
qaytadi. Turli xil tashqi sharoitlarda kimyoviy va fizik xossalari o`zgaradi. sirtiy
nuqtalarga kinetik nuqtalar deyiladi. Nuqtaviy lazerlar yordamida tarkibiy
o`zgarishlarni tahlil qilish mumkin. Bu borada Samarqand davlar universitetida
professor Quvondiqov boshchiligida ilmiy tadqiqot ishlari oilib borilmoqda.
Lazer nurlanishi tekshirilayotgan sirtga tushurilib kinetik nuqtalarning
xossalari tahlil qilinadi. Bu xossalar tashqi muhitga vaqtga bog`liq o`zgaradi.
18
Lazerlarning aktiv muhitining turli ko’rinishlarini tadqiq qilish.
Lazerlarning aktiv muhitlari asosiy qism hisoblanib bevosita hosil qilingan
nurlanishning fizik hossalarini aniqlaydi. Shuningdek aktiv muhitlar lazerlarning
qo’llanish sohalarini belgilaydi va kengaytiradi. Aktiv elementda lazer nuri hosil
qilinadi va kuchaytiriladi. Aktiv elementlar: gaz, suyuqliklar, maxsus elementlar
kiritilgan kristal va shisha, yarim o‘tkazgichlar va hokazo.
(2.2.1)
qonunda Kω > 0 bo‘lsa muhitda tarqalayotgan yorug‘lik intensivligi
yutilish hisobiga kamayib boradi.
Agar N n < Nm (inversiya) bo‘lsa Kω < 0 va bunday muhitda tarqalayotgan
yorug‘lik majburiy nurlanish sababli kuchayadi. Agar N n = Nm bo‘lsa Kω =0
va bunday muhitda tarqalayotgan yorug‘lik intensivligi o‘zgarmaydi: yutilish va
majburiy nurlanish hodisalari bir-birini muvozanatlaydi.
Aktiv element (muhit) yorug‘lik intensivligini kuchaytirishi uchun G> a
shart bajarilishi kerak! G = - Kω kuchaytirish koeffitsienti. Optik rezonator
ichiga qo‘shimcha elementlarni (plastinka, prizma va h.k..) o‘rnatish mumkin va
ular har xil vazifalarni bajaradi. Masalan, lazer nurini modulyasiya qilish,
yorug‘lik spektrini toraytirish, lazerni kerakli rejimda ishlatish va h.k.
Al2O3 kristall panjarasida joylashgan Cr3+ ionining energetik sathlari va
optik o‘tishlari nurlanishning hosil bo‘lishi, induksiyalangn nurlanish hosil
bo‘lish soddalashtirilgan sxemalari quyidagi rasmda keltirilgan.
19
2.2.1-rasm. Uch valentli ionning kristalldagi energetik xossalari.
Rasmdan ko‘rinadiki induksiyalangan nurlanish aktiv muhit elementda
paydo bo‘lishining uch xil varinti bo‘lishi mumkin. SHuningdek optik o‘tishlar,
hamda nurlanishlar to‘lqin uzunligi keltirilgan.
Nano o‘lchamli qatlamlardan hosil qilinuvchi materallarda kvant
nuqtalar(nuqsonlar) paydo qilinib, ularda fotonlar kvantini ajratish va invers
nurlanishlarni tadqiq qilish borasida ilk tajribalar boshlangan. Natijada
lazerlarning yangi avlodi yaratilishi imkoni tug‘iladi.
(2.2.2-rasm). Kremniy taglikdagi germaniy kvant nuqtasi. Yakka foton
manbai.
(2.2.3-rasm). Elektronning tajribada o‘lchangan kvant nuqtasida asosiy va
birinchi uyg‘otilgan xolatlarda bo‘lish ehtimolligi zichligi.
Zamonaviy lazerlarni ishlab chiqarayotgan jahonning taniqli tashkilotlari va
lazerlarning fizik xarakteristikalari quyidagi jadvalda keltirildi.
Jadval-1.
№ t/r
Mamlakat
firmalari.
, mkm
55
Τ, ps
R,1012 Vt
I, Vt/sm2
21
1
2
3
4
Lawrence Livermore
Nat. Lab. (USA)
California Univ.
(USA)
Michigan Univ. (USA)
Texas Univ. (USA)
1.06
0.78
0.78
0.78
500
30 30
35
1000
50 40
20
>1020
5 1019
2 1019
2 1017
5
6
Rutherford Lab. (Great
Britain)
Astra (Great Britain)
1.06
0.8
500
40
1000
40
>1020
3 1018
7
8
Institute of Laser
Engineering. (Japan)
Jap. Atomic Energy
Agency (Japan)
1.06
0.78
500
30
1000
500
1020
1020
9
10
MBI (Berlin,
Germany)
ATLAS (Germany)
0.78
0.78
30
100
100
30
1019
5 1018
11
12
LULI (France)
LOA (France)
0.78
0.78
30
30
100
100
5 1019
5 1019
13
Lund (Sweden)
0.78
30
30
1019
14
Changhai Inst. Opt.
(China)
1.06
500
1000
1020
15
IPF (g. Nijniy
Novgorod, Rossiya)
0.78
40
560
1020
22
16
NIKI OEP (g.
Sosnovыy Bor,
1.06
1000
40
1019
Rossiya)
17
SNIImash (g. Korolev,
Rossiya)
1.06
1500
10
2 1018
18
GOI (g. Sankt-
Peterburg, Rossiya)
1.06
1500
5
1018
19
IOFAN (g. Moskva,
Rossiya)
0.78
40
0.5
1018
20
MGU (g. Moskva,
Rossiya)
0.78
55
0.4
1018
21
VNIITF(g.
CHelyabinsk, Rossiya)
1.06
1500
5
1018
(2.2.4-rasm). Yarim o’tkazgichli lazer
Lazer nurining davomiyligi Lazer nurining davomiyligi uning ishlash
rejimiga bog`liq:
Uzluksiz ish rejimi (nurning davomiyligi istalganicha
bo`lishi mumkin).
Erkin generatsiya rejimi ( davomiyligi ≈10-3 sek),
23
Gigant impulslar(≈10-8 sek),
Aksial moddalar sinxronizatsiyarejimi (≈10-11 sek),
Pikosekunt impluslarni suniy qisqartirish rejimi (< 10-12
sek),
Attosekunt (< 10-15 sek) impluslar olish rejimi, Xulosa.
1. Lazer
nurlanishining
kvazimonoxromatik
komponentlari
joylashishi mumkin bo`lgan spektral interval invers bandlikka ega
bo`lgan sathlar o`rtasidagi o`tishga mos bo`lgan chiziqning
kengligidan bir oz kichik.
2. Lazerlarning aktiv muhitlari asosiy qism hisoblanib bevosita hosil
qilingan nurlanishning fizik hossalarini aniqlaydi. Shuningdek
aktiv muhitlar lazerlarning qo’llanish sohalarini belgilaydi va
kengaytiradi. Aktiv elementda lazer nuri hosil qilinadi va
kuchaytiriladi.
24
Xotima .
Lazer fizikasida zamonaviy tadqiqotlar yo'nalishlarini o’rganish
davomida quyidagi hulosalarni qildim.
1. Lazer fizikasida zamonaviy tadqiqotlar yo'nalishlari bo’yicha etarlicha
ma’lumot yig’dim.
2. Lazerlarning aktiv muhitlari asosiy qism hisoblanib bevosita hosil
qilingan nurlanishning fizik hossalarini aniqlaydi. Shuningdek aktiv
muhitlar lazerlarning qo’llanish sohalarini belgilaydi va kengaytiradi.
3. Faol muhitlari asosiy qism hisoblanib bevosita hosil qilingan
nurlanishning fizik hossalarini aniqlaydi. Shuningdek aktiv muhitlar
lazerlarning qo’llanish sohalarini belgilaydi va kengaytiradi.
4. Anizotropik muhitda sodir bo`ladigan dispersiyani oddiy va g`ayri
oddiy sindirish ko`rsatkichlari fazalar farqini ifodalash qulaydir.
5. Fazalar farqini tanlash yo`li bilan optik tajribalari uchun muhim
bo`lgan yarim va chorak to`lqin uzunlik ajratish mexanizmi
spekraskopiya uchun samaralidir.
6. Mazkur malakaviy bitiruv ishida qo’yilgan maqsad rejalashtirilgan
asosda nihoyasiga yetkazildi deb hisoblayman.
Adabiyotlar.
25
1. I.A.Karimov “Yuksak manaviyat yengilmas kuch” . Toshkent 2008й.
4-12 b.
2. O’zbekiston Respublikasining ” Ta’lim to’g’risidagi qonuni ”.
Toshkent-1997-yil. 7 - 22 b.
3. Mirziyoyev Sh.M. Tanqidiy tahlil qatiy tartib intizom va shaxsiy
javobgarli-har bir rahbar faoliyatining kundalik qoidasi bo`lishi
kerak. T: “O`zbekiston 2017 ”44-b.
4. Л.Д. Ландау, Е.М.Лифщиц, Теория поля, М.,1989. 112 b.
5. Landsberg G.S Optika T: “O`qituvchi 1981” 782-840 b.
6. А.Тешабоев, С.Зайнобиддинов, Ш.Эрматов. Қаттиқ жисм
физикаси. Тошкент, Молия, 2001 йил.131-187 b.
7. И. М. Лифшиц., М.И.Каганов. Некоторые вопросы электронов
теории металлов. УФН. 1967г. Т.18. вып.3. С. 411-461 b.
8. А. Абрикосов. Основы теории металлов. М.: Наука.1978 y. 520
b.
9. Jumaboyev A Yorug`likning qutublanishi va lazerlar. Samarqand
1999y. 220 b.
10. В.Ф.Гантемахер., И.Б.Левинсон. Рассеяние носителей тока в
металлах и полупроводниках. М.:.Наука. 1984г. 280 b.
11. A.A.SHishlovskiy. «Prikladnaya fizicheskaya optika» Moskva 1961.
379-417 b.
12. N.M.Gadjaev. «Optika» Moskva, vistoe shkole 1972. 279-284 b.
13. C.A.Axmanov, S.YU.Nikitin. Fizicheskaya optika. izdotestvo
Moskovskogo universiteta. 1998 g. 138-143 b.
14. A. S. Axmanov, M. A. Voronsov. Novыe fizicheskie prinsipы
opticheskoy obrabotki informatsii. M. «Nauka»1989 g. 144-263 b.