چگونه لیزرهای دیودی سبز سیستم های تشخیص پزشکی را تغییر دادند؟
لیزرهای دیودی سبز مستقیم[۱] با طول موج خروجی ۴۸۸ نانومتر، بتدریج جایگزین لیزرهای به مراتب پیچیده تر حالت جامد با دمش دیودی[۲] (DPSS) در سیستم های فلوسایتومتری شده اند. این امر سبب می شود در آینده سایتومترها و محصولات تشخیصی ارزان تر و قابل حمل تری در دسترس قرار بگیرند.
ابزارهای تحلیل دی ان ای[۳] و سلول برای یافتن درمان های دارویی جدید و پژوهش های علوم زیستی به بخشی غیرقابل چشم پوشی تبدیل شده اند. اکنون شاهد تکامل سیستم های تشخیصی از دستگاه هایی بسیار بزرگ، پیچیده و پرهزینه به سیستم هایی قابل حمل، ساده و ارزان هستیم. با توجه به پیشرفت های غیرمنتظره ای که در صنعت لیزرهای دیودی و دیگر تکنولوژی های مرتبط رخ داده، انقلاب بزرگی در صنعت زیست پزشکی در حال شکل گیری است.
لیزرهای دیودی سبز مستقیم[۱] با طول موج خروجی ۴۸۸ نانومتر، بتدریج جایگزین لیزرهای به مراتب پیچیده تر حالت جامد با دمش دیودی[۲] (DPSS) در سیستم های فلوسایتومتری شده اند. این امر سبب می شود در آینده سایتومترها و محصولات تشخیصی ارزان تر و قابل حمل تری در دسترس قرار بگیرند.
ابزارهای تحلیل دی ان ای[۳] و سلول برای یافتن درمان های دارویی جدید و پژوهش های علوم زیستی به بخشی غیرقابل چشم پوشی تبدیل شده اند. اکنون شاهد تکامل سیستم های تشخیصی از دستگاه هایی بسیار بزرگ، پیچیده و پرهزینه به سیستم هایی قابل حمل، ساده و ارزان هستیم. با توجه به پیشرفت های غیرمنتظره ای که در صنعت لیزرهای دیودی و دیگر تکنولوژی های مرتبط رخ داده، انقلاب بزرگی در صنعت زیست پزشکی در حال شکل گیری است.
شکل ۱- لیزر دیود (Osram PLT5) با طول موج ۴۸۸ نانومتر که از مدل گسیل مستقیم استفاده کرده تا طرح های ساده تر و به صرفه تری را برای کاربردهای زیست پزشکی فراهم آورد.
بعد از اینکه شرکت نیمه هادی OsramOpto اولین لیزر دیودی مستقیم سبز خود را در سال ۲۰۱۲ معرفی کرد، تعداد قابل توجهی از سیستم های تشخیصی ارزان توسعه داده شدند. به عنوان مثال امروزه لیزر Osram’s PLT5 با طول موج ۴۸۸ نانومتر در کاربردهای زیست پزشکی در حال جایگزین شدن با لیزرهای حالت جامد با دمش دیودی است (شکل ۱). از آنجایی که الگوی میدان دور این لیزر با طول موج ۴۸۸ نانومتر خوب و پهنای طیف خروجی آن باریک و نوسانات طول موجی آن در حد ۲± نانومتر است، طرح ها و مدل های ساده تر و مقرون به صرفه تری را در دسترس قرار می دهد.
تاریخچه لیزر در تشخیص های زیست پزشکی
خروجی یک نمونه لیزر گاز آرگون در طول موج های ۴۵۸، ۴۷۶، ۴۸۸، ۴۹۷، ۵۰۲، ۵۱۵، و ۵۲۹ نانومتر برای تحریک کاوشگرهای فلورسنتی[۴] مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجا که کاوشگرهای فلورسنتی می توانند به صورت انتخابی به رشته های DNA و سلول های خاص بچسبند و به کاربر این امکان را می دهند تا آزمایش هایی در سطح سلولی و مولکولی انجام دهد، در تحقیقات زیست پزشکی مفید هستند. تحریک کاوشگر فلورسنتی بوسیله نور در طول موجی خاص اتفاق می افتد و پاسخ جایگزیده آن ها توسط آشکارساز دیده می شود. این طول موج ها همچنان جزء پرکاربردترین طول موج ها به حساب می آیند و طول موج ۴۸۸ نانومتر نیز از پرطرفدارترین طول موج ها است.
لیزرهای DPSS مدت طولانیست که به عنوان منبع لیزری منتخب جایگزین لیزر گاز آرگون شده اند. این لیزرهای DPSS از لیزرهای دیودی فروسرخ برای دمش یک محیط فعال حالت جامد که می تواند باریکه لیزری با کیفیت بسیار بهتر و سطوح توانی بالاتر گسیل کند، استفاده می کنند. این لیزرها را می توان کوک کرد تا طول موج های خروجی متفاوتی در بازه ای وسیع گسیل کنند. با این وجود حساسیت دمایی لیزر، محدودیت پایداری در زمان های استفاده طولانی و ایجاد نویزهای نوری نگرانی هایی را در مورد لیزرهای DPSS ایجاد می کند. همچنین این لیزرها طبق طراحی شامل چیدمان پیچیده ای از المان های اپتیکی (شامل بلورهای غیرخطی) هستند که باید تنظیم شوند (شکل ۲). المان های فعال هزینه بر هستند و بنابراین ساخت لیزرهای DPSS دشوار و هزینه بر است.
تاریخچه لیزر در تشخیص های زیست پزشکی
خروجی یک نمونه لیزر گاز آرگون در طول موج های ۴۵۸، ۴۷۶، ۴۸۸، ۴۹۷، ۵۰۲، ۵۱۵، و ۵۲۹ نانومتر برای تحریک کاوشگرهای فلورسنتی[۴] مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجا که کاوشگرهای فلورسنتی می توانند به صورت انتخابی به رشته های DNA و سلول های خاص بچسبند و به کاربر این امکان را می دهند تا آزمایش هایی در سطح سلولی و مولکولی انجام دهد، در تحقیقات زیست پزشکی مفید هستند. تحریک کاوشگر فلورسنتی بوسیله نور در طول موجی خاص اتفاق می افتد و پاسخ جایگزیده آن ها توسط آشکارساز دیده می شود. این طول موج ها همچنان جزء پرکاربردترین طول موج ها به حساب می آیند و طول موج ۴۸۸ نانومتر نیز از پرطرفدارترین طول موج ها است.
لیزرهای DPSS مدت طولانیست که به عنوان منبع لیزری منتخب جایگزین لیزر گاز آرگون شده اند. این لیزرهای DPSS از لیزرهای دیودی فروسرخ برای دمش یک محیط فعال حالت جامد که می تواند باریکه لیزری با کیفیت بسیار بهتر و سطوح توانی بالاتر گسیل کند، استفاده می کنند. این لیزرها را می توان کوک کرد تا طول موج های خروجی متفاوتی در بازه ای وسیع گسیل کنند. با این وجود حساسیت دمایی لیزر، محدودیت پایداری در زمان های استفاده طولانی و ایجاد نویزهای نوری نگرانی هایی را در مورد لیزرهای DPSS ایجاد می کند. همچنین این لیزرها طبق طراحی شامل چیدمان پیچیده ای از المان های اپتیکی (شامل بلورهای غیرخطی) هستند که باید تنظیم شوند (شکل ۲). المان های فعال هزینه بر هستند و بنابراین ساخت لیزرهای DPSS دشوار و هزینه بر است.
شکل ۲- طرحواره ای از یک لیزر DPSS غیر پیوسته Osram، همانطور که مشاهده می شود چیدمان شامل بیش از ۲۰ المان متفاوت است که کار یکپارچه سازی و تنظیم آن پیچیده است.
در عوض لیزرهای دیودی بسیار کوچکند و بوسیله راه انداز کنترلی جریان[۵] به راحتی مدوله می شوند (حدود ۱۰۰ مگاهرتز). لیزرهای دیودی، خروجی تک مد با کیفیتی را بدون پیچیدگی های لیزرهای DPSS نتیجه می دهند و گزینه بسیار کم هزینه تری به لحاظ ساخت به نظر می رسند.
یکی از مهم ترین موانع استفاده از لیزرهای دیودی به جای لیزرهای DPSS، محدویت دسترسی به طول موج های مطلوب در لیزر دیودها است. حتی بعد از ساخت لیزرهای دیود با طول موج کوتاه (نزدیک آبی) برای ساختن درایورهای نوری blue-Ray و ساخت لیزر دیودی Orsam با خروجی ۴۵۰ نانومتر، بسیاری از طول موج های موجود در خروجی لیزر گاز آرگون در این لیزرها غیرقابل دسترس هستند (گاف سبز).
اولین لیزر دیودی سبز مستقیم
اولین لیزر دیودی سبز مستقیم Osram با طول موج خروجی ۵۲۰ نانومتر پیشرفت بسیار بزرگی به حساب می آمد زیرا پای لیزرهای دیودی را به حوزه طول موجی لیزر گاز آرگون باز کرد. اخیراً این شرکت، لیزر دیودی با طول موج مرکزی ۴۸۸ نانومتر معرفی کرده است. طول موج مرکزی ۴۸۸ بیشترین کاربرد را در علوم زیستی دارد زیرا برای تحریک صدها فلئورفور[۶] در این طول موج یا نزدیک به این طول موج مناسب است.
در کاربردهای زیست پزشکی، نور لیزر و نور فلورسنت کاوشگر باید مسیر نوری متفاوتی را دنبال کنند. دو منبع نوری مختلف با اپتیک دو رنگ و بوسیله فیلترهای میان گذر[۷] کوچک از یکدیگر جدا می شوند، لذا خروجی لیزر باید بسیار تیز باشد و کمترین تغییرات را داشته باشد. شرکت Osram تغییراتی در حدود ۲± نانومتر در طول موج مرکزی این لیزر گزارش کرده است. به همین دلیل می توان از تحریک همسان و تفکیک موفقیت آمیز نور مطمئن شد. طول موج در موارد کاربردی نوعی در توان ۲۵ یا ۶۰ میلی وات محاسبه می شود.
لیزر دیودها با چالش هایی همراه هستند که هنگام بحث درباره این نوع لیزرها باید به آنها اشاره شود. در صورتی که به لیزری با طول موج مشخص که بصورت تجاری در دسترس باشد نیاز داشته باشیم، انتخاب لیزر دیودهای تک مد طولی برای سیستم هایی که به توان کمتر از ۱۰۰ میلی وات نیاز دارند، منطقی به نظر می رسد. خروجی تک مد لیزر دیودها بسیار واگرا و نامتقارن است اما اندازه ناحیه گسیل از این لیزرها کوچکتر از یک میکرومتر است. از این رو موازی کردن پرتو خروجی این لیزرها به کمک المان های بسیار کوچک اپتیکی و تزویج پرتو خروجی به یک فیبر نوری نسبتاً ساده به نظر می رسد.
با این وجود یکی از مشکلاتی که می تواند در بعضی از لیزر دیودها اتفاق بیفتد، ظاهرشدن گوشه های[۸] نامطلوب کناری است. گوشه های کناری نوعاً در حالت کلی ۱ تا ۲ درصد نور خروجی را تشکیل می دهند. با اینکه گوشه ها بسیار ضعیف هستند ولی با برهمکنش با اجزای اپتیکی می توانند باعث تغییراتی در اندازه گیری شوند. وجود چنین پدیده ای طراحی اپتیکی سیستم را بسیار پیچیده تر می کند. گوشه های کناری فقط در بعضی لیزرها پدیدار می شوند و اندازه و شدت آنها در هر لیزر با لیزر دیگر متفاوت است.
شرکت Osram بر روی علل ایجاد این گوشه های کناری ناخواسته تحقیق کرده و چندین پروتکول ساخت برای حل این موضوع تبیین کرده است. راه حل شرکت Osram، تکنولوژی باریکه درخشان، از بین بردن مؤثر گوشه های کناری در نقطه آغاز است تا کاربر را نسبت به میدان دور با کیفیت و قابل اطمینان که همانند یک تک مد گوسی کامل است مطمئن سازد (شکل ۳). به کمک این تکنولوژی مشخصات کاری لیزر دیودها حتی در تولید انبوه نیز قابل اطمینان تر خواهد بود و در نهایت به بازدهی بیشتر در محصولات کمک می کند.
یکی از مهم ترین موانع استفاده از لیزرهای دیودی به جای لیزرهای DPSS، محدویت دسترسی به طول موج های مطلوب در لیزر دیودها است. حتی بعد از ساخت لیزرهای دیود با طول موج کوتاه (نزدیک آبی) برای ساختن درایورهای نوری blue-Ray و ساخت لیزر دیودی Orsam با خروجی ۴۵۰ نانومتر، بسیاری از طول موج های موجود در خروجی لیزر گاز آرگون در این لیزرها غیرقابل دسترس هستند (گاف سبز).
اولین لیزر دیودی سبز مستقیم
اولین لیزر دیودی سبز مستقیم Osram با طول موج خروجی ۵۲۰ نانومتر پیشرفت بسیار بزرگی به حساب می آمد زیرا پای لیزرهای دیودی را به حوزه طول موجی لیزر گاز آرگون باز کرد. اخیراً این شرکت، لیزر دیودی با طول موج مرکزی ۴۸۸ نانومتر معرفی کرده است. طول موج مرکزی ۴۸۸ بیشترین کاربرد را در علوم زیستی دارد زیرا برای تحریک صدها فلئورفور[۶] در این طول موج یا نزدیک به این طول موج مناسب است.
در کاربردهای زیست پزشکی، نور لیزر و نور فلورسنت کاوشگر باید مسیر نوری متفاوتی را دنبال کنند. دو منبع نوری مختلف با اپتیک دو رنگ و بوسیله فیلترهای میان گذر[۷] کوچک از یکدیگر جدا می شوند، لذا خروجی لیزر باید بسیار تیز باشد و کمترین تغییرات را داشته باشد. شرکت Osram تغییراتی در حدود ۲± نانومتر در طول موج مرکزی این لیزر گزارش کرده است. به همین دلیل می توان از تحریک همسان و تفکیک موفقیت آمیز نور مطمئن شد. طول موج در موارد کاربردی نوعی در توان ۲۵ یا ۶۰ میلی وات محاسبه می شود.
لیزر دیودها با چالش هایی همراه هستند که هنگام بحث درباره این نوع لیزرها باید به آنها اشاره شود. در صورتی که به لیزری با طول موج مشخص که بصورت تجاری در دسترس باشد نیاز داشته باشیم، انتخاب لیزر دیودهای تک مد طولی برای سیستم هایی که به توان کمتر از ۱۰۰ میلی وات نیاز دارند، منطقی به نظر می رسد. خروجی تک مد لیزر دیودها بسیار واگرا و نامتقارن است اما اندازه ناحیه گسیل از این لیزرها کوچکتر از یک میکرومتر است. از این رو موازی کردن پرتو خروجی این لیزرها به کمک المان های بسیار کوچک اپتیکی و تزویج پرتو خروجی به یک فیبر نوری نسبتاً ساده به نظر می رسد.
با این وجود یکی از مشکلاتی که می تواند در بعضی از لیزر دیودها اتفاق بیفتد، ظاهرشدن گوشه های[۸] نامطلوب کناری است. گوشه های کناری نوعاً در حالت کلی ۱ تا ۲ درصد نور خروجی را تشکیل می دهند. با اینکه گوشه ها بسیار ضعیف هستند ولی با برهمکنش با اجزای اپتیکی می توانند باعث تغییراتی در اندازه گیری شوند. وجود چنین پدیده ای طراحی اپتیکی سیستم را بسیار پیچیده تر می کند. گوشه های کناری فقط در بعضی لیزرها پدیدار می شوند و اندازه و شدت آنها در هر لیزر با لیزر دیگر متفاوت است.
شرکت Osram بر روی علل ایجاد این گوشه های کناری ناخواسته تحقیق کرده و چندین پروتکول ساخت برای حل این موضوع تبیین کرده است. راه حل شرکت Osram، تکنولوژی باریکه درخشان، از بین بردن مؤثر گوشه های کناری در نقطه آغاز است تا کاربر را نسبت به میدان دور با کیفیت و قابل اطمینان که همانند یک تک مد گوسی کامل است مطمئن سازد (شکل ۳). به کمک این تکنولوژی مشخصات کاری لیزر دیودها حتی در تولید انبوه نیز قابل اطمینان تر خواهد بود و در نهایت به بازدهی بیشتر در محصولات کمک می کند.
شکل ۳- در تکنولوژی باریکه درخشان شرکت Osram گوشه های کناری مد اصلی لیزر در نقطه آغاز حذف می شوند. به همین دلیل پرتو خروجی در میدان دور کیفیت قابل اطمینانی دارد. پرتو خروجی مشابه یک پرتو گوسی کامل است.
به طور کلی راندمان لیزرهای دیودی نسبت به لیزرهای DPSS بالاتر است. از این رو لیزرهای دیودی برای دستگاه های قابل حملی که از باتری برای راه اندازی سیستم استفاده می کنند بسیار مناسب هستند. ضریب بهره wall plug تأثیر مستقیمی بر طول عمر لیزرهای دیودی دارد چرا که افت نور خروجی لیزرهای دیودی به مقدار قابل توجهی از تولید حرارت در تراشه این لیزرها متأثر می شود.
بالا بودن بازده لیزر به معنی تولید نور بیشتر و حرارت کمتر و در نتیجه طول عمر بالاتر است. طول عمر لیزرهای دیودی تک مد آبی، یشمی و سبز بسیار بالا گزارش شده است (کمتر از ۲ درصد افت توان به ازای ۱۰۰۰ ساعت کارکرد). زمانیکه که این لیزرها روی یک انباره گرمایی[۹] قرار بگیرند یا با توان خروجی ۶۰ میلی وات یا کمتر کار کنند، این مقادیر می توانند بهبود یابند.
در حین لیزدهی، توان خروجی و طول موج خروجی به تغییرات دما (~۰٫۳ میلی وات بر کلوین، ~۰٫۰۴ نانومتر بر کلوین) وابسته هستند. می توان با استفاده از یک المان خنک کننده (پلتیر[۱۰]) دما را با دقت بالایی تنظیم کرد. تغییرات مذکور یک مشخصه ذاتی مواد نیمه هادی است و تغییر نکردن این مشخصه در لیزرهای مختلف نیمه هادی یکی از ویژگی های قابل اطمینان این مشخصه است. البته باید متذکّر شویم که این اثر ده برابر کوچکتر از مشابه همین پدیده در لیزرهای دیودی فروسرخ و قرمز است (استفاده از نیمه هادی AlGaAs به جای نیمه هادی InGaAs در لیزرهای ۴۸۸ نانومتر)، و بنابراین مشکل بسیار بزرگی به حساب نمی آید.
کاربردهای لیزر در زیست پزشکی
شرکت هایی که سیستم های جامع لیزری را تکمیل و اجرا می کنند، خود نسبت به عدم سادگی لیزرهای دیودی با چالش هایی اساسی مواجه هستند. آنها به مواردی مانند یک راه انداز، انجام اندازه گیری های ایمن به لحاظ حفاظت از چشم و محاسبه و نصب المان های اپتیکی مناسب برای دایروی کردن و موازی سازی خروجی لیزر نیاز دارند. همچنین تماس کافی حرارتی سطح بار با سطح خنک کننده مخصوصاً در مورد لیزرهایی که می خواهیم پایداری بالا و سطح نویز پایینی داشته باشند، می تواند در فرآیند مونتاژ چالش برانگیز باشد.
برای درک هرچه بهتر نیروی بالقوه لیزردیودهای ۴۸۸ نانومتری در بازار، پروژه شرکتWorld Star Tech (Markham, ON, Canada) را در نظر می گیریم. این شرکت لیزرهای Osram را پخش می کند و از طرف دیگر در زمینه حل مشکلات تخصصی کاربردی این لیزرها کار می کند. شرکت World Star در حال همکاری با شرکت Orflo Technologies است تا لیزر DPSS با طول موج ۵۳۲ نانومتر مورد استفاده در یاخته سنج مدل OrfloMoxi GO II را با لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر عوض کند. با این کار بازار جدیدی برای یاخته سنج های جریانی قابل حمل که قیمت مناسبی نیز دارند ایجاد می شود (شکل ۴).
بالا بودن بازده لیزر به معنی تولید نور بیشتر و حرارت کمتر و در نتیجه طول عمر بالاتر است. طول عمر لیزرهای دیودی تک مد آبی، یشمی و سبز بسیار بالا گزارش شده است (کمتر از ۲ درصد افت توان به ازای ۱۰۰۰ ساعت کارکرد). زمانیکه که این لیزرها روی یک انباره گرمایی[۹] قرار بگیرند یا با توان خروجی ۶۰ میلی وات یا کمتر کار کنند، این مقادیر می توانند بهبود یابند.
در حین لیزدهی، توان خروجی و طول موج خروجی به تغییرات دما (~۰٫۳ میلی وات بر کلوین، ~۰٫۰۴ نانومتر بر کلوین) وابسته هستند. می توان با استفاده از یک المان خنک کننده (پلتیر[۱۰]) دما را با دقت بالایی تنظیم کرد. تغییرات مذکور یک مشخصه ذاتی مواد نیمه هادی است و تغییر نکردن این مشخصه در لیزرهای مختلف نیمه هادی یکی از ویژگی های قابل اطمینان این مشخصه است. البته باید متذکّر شویم که این اثر ده برابر کوچکتر از مشابه همین پدیده در لیزرهای دیودی فروسرخ و قرمز است (استفاده از نیمه هادی AlGaAs به جای نیمه هادی InGaAs در لیزرهای ۴۸۸ نانومتر)، و بنابراین مشکل بسیار بزرگی به حساب نمی آید.
کاربردهای لیزر در زیست پزشکی
شرکت هایی که سیستم های جامع لیزری را تکمیل و اجرا می کنند، خود نسبت به عدم سادگی لیزرهای دیودی با چالش هایی اساسی مواجه هستند. آنها به مواردی مانند یک راه انداز، انجام اندازه گیری های ایمن به لحاظ حفاظت از چشم و محاسبه و نصب المان های اپتیکی مناسب برای دایروی کردن و موازی سازی خروجی لیزر نیاز دارند. همچنین تماس کافی حرارتی سطح بار با سطح خنک کننده مخصوصاً در مورد لیزرهایی که می خواهیم پایداری بالا و سطح نویز پایینی داشته باشند، می تواند در فرآیند مونتاژ چالش برانگیز باشد.
برای درک هرچه بهتر نیروی بالقوه لیزردیودهای ۴۸۸ نانومتری در بازار، پروژه شرکتWorld Star Tech (Markham, ON, Canada) را در نظر می گیریم. این شرکت لیزرهای Osram را پخش می کند و از طرف دیگر در زمینه حل مشکلات تخصصی کاربردی این لیزرها کار می کند. شرکت World Star در حال همکاری با شرکت Orflo Technologies است تا لیزر DPSS با طول موج ۵۳۲ نانومتر مورد استفاده در یاخته سنج مدل OrfloMoxi GO II را با لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر عوض کند. با این کار بازار جدیدی برای یاخته سنج های جریانی قابل حمل که قیمت مناسبی نیز دارند ایجاد می شود (شکل ۴).
شکل ۴- یاخته سنج مدل OrfloMoxi GO II که طراحی جدیدی برای آن انجام شده تا لیزر DPSS با طول موج ۵۳۲ نانومتر آن با لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر شرکت Osram جایگزین شود. این کار بازار جدیدی برای یاخته سنج های جریانی قابل حمل که قیمت مناسبی نیز دارند، ایجاد کرده است.
دستگاه Moxi GO II ترکیبی از سیستم اندازه گیرنده سلول کالتر و سیستم تشخیص فلوئورسنتی است. تمام تحلیلگرهای ذرات Orflo از یک میکروسیال سنج ارزان قیمت و ساده استفاده می کنند. این ریز سیال سنج از دو میکروکانال تشکیل شده است. یک جریان الکتریکی ثابت درون سیال این میکرو کانال‌ها برقرار است. با حرکت ذرات (سلول‌ها) از یک میکرو کانال به طرف دیگر، یک تغییر ناگهانی متناسب با اندازه و حجم ذره در جریان ایجاد می‌شود. در واقع این اصل کالتر است که در چنین سیستمی اطلاعات زیادی راجع به ذرات، تعداد و اندازه آنها به کاربر ارائه می‌دهد.
ذرات هنگام عبور از میکرو محفظه میانی، تحت تابش لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر قرار می‌گیرند. استفاده از لیزر دیود کمک می‌کند که این دستگاه قابل حمل و پرقدرت باشد. ذراتی که علامت گذاری شده اند، در برابر تابش لیزر قرار می گیرند و نورهای پراکنده شده و فلوئورسنت حاصل از برخورد نور لیزر با ذرات آشکارسازی می‌شوند و کاربر اطلاعات زیادی راجع به ساختار ذرات (سلول‌ها) به دست می آورد.
این دستگاه با قیمتی مناسب و در دسترس، مصرف انرژی کم و با ساختاری یکپارچه توسط شرکت Orflo در اختیار هزاران آزمایشگاه زیست پزشکی قرار گرفته تا با پیشرفت در اکتشافات به دنیای علم کمک کرده باشد. این دستگاه یکی از اولین استفاده کنندگان لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر در بین تمام دستگاه های تشخیصی، کلینیکی و خانگی است.
نمونه دیگر لیزر حالت جامد ۴۸۸ نانومتر WhisperIT از گروه Pavilion (San Jose, CA) است که از لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر GaN استفاده می کند تا طرح های لیزری با اندازه کوچکتر و کارآمدی بالاتر برای کاربردهای تجهیزات زیست پزشکی و دیگر بازارها فراهم آورد. لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر شامل تعدادی مدهای جانبی است که متناسب با توان کاری تغییر می کنند و طول موج مرکزی را متأثر می سازند. جست و خیز مدی تغییرات قابل توجهی را در طول موج بیشینه ایجاد کرده و این لیزرها را برای بسیاری از کاربردها ناپایدار می سازد، ولی فناوری WhisperIT بر این نواقص غلبه کرده و نور لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر را به نور لیزری قابل استفاده و مفید تبدیل کرده است. همچنین علاوه بر پایدارسازی عملکرد حالت پیوسته، پیشرفت های قابل توجهی در مدوله کردن نور لیزر دیود مشاهده می شود. ترکیب لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر Osram و فناوری WisperIT PIC دستگاهی سریع، با تنوع توانی بالا، مدولاسیون بدون شاتر، فیلتر کاهنده شدت و مدولاتور آکستواپتیکی را نتیجه داده است.
ذرات هنگام عبور از میکرو محفظه میانی، تحت تابش لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر قرار می‌گیرند. استفاده از لیزر دیود کمک می‌کند که این دستگاه قابل حمل و پرقدرت باشد. ذراتی که علامت گذاری شده اند، در برابر تابش لیزر قرار می گیرند و نورهای پراکنده شده و فلوئورسنت حاصل از برخورد نور لیزر با ذرات آشکارسازی می‌شوند و کاربر اطلاعات زیادی راجع به ساختار ذرات (سلول‌ها) به دست می آورد.
این دستگاه با قیمتی مناسب و در دسترس، مصرف انرژی کم و با ساختاری یکپارچه توسط شرکت Orflo در اختیار هزاران آزمایشگاه زیست پزشکی قرار گرفته تا با پیشرفت در اکتشافات به دنیای علم کمک کرده باشد. این دستگاه یکی از اولین استفاده کنندگان لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر در بین تمام دستگاه های تشخیصی، کلینیکی و خانگی است.
نمونه دیگر لیزر حالت جامد ۴۸۸ نانومتر WhisperIT از گروه Pavilion (San Jose, CA) است که از لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر GaN استفاده می کند تا طرح های لیزری با اندازه کوچکتر و کارآمدی بالاتر برای کاربردهای تجهیزات زیست پزشکی و دیگر بازارها فراهم آورد. لیزر دیود ۴۸۸ نانومتر شامل تعدادی مدهای جانبی است که متناسب با توان کاری تغییر می کنند و طول موج مرکزی را متأثر می سازند. جست و خیز مدی تغییرات قابل توجهی را در طول موج بیشینه ایجاد کرده و این لیزرها را برای بسیاری از کاربردها ناپایدار می سازد، ولی فناوری WhisperIT بر این نواقص غلبه کرده و نور لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر را به نور لیزری قابل استفاده و مفید تبدیل کرده است. همچنین علاوه بر پایدارسازی عملکرد حالت پیوسته، پیشرفت های قابل توجهی در مدوله کردن نور لیزر دیود مشاهده می شود. ترکیب لیزر دیودی ۴۸۸ نانومتر Osram و فناوری WisperIT PIC دستگاهی سریع، با تنوع توانی بالا، مدولاسیون بدون شاتر، فیلتر کاهنده شدت و مدولاتور آکستواپتیکی را نتیجه داده است.
Source: https://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-54/issue-03/features/visible-laser-diodes-how-are-green-laser-diodes-changing-biomedical-diagnostics.html
[۱] Direct Green Laser Diodes
[۲] Diode Pump Solid State
[۳] DNA
[۴] Fluorescent Probes
[۵] Controlled-Current Drivers
[۶] Fluorophore
[۷] BandPass
[۸] Lobes
[۹] Heat sink
[۱۰] Peltier