مجله فوتونیک پیشرفته

Advanced Photonics که توسط SPIE و چاپ لیزری چینی منتشر شده است، یک مجله بین المللی بسیار گزینشی، با دسترسی باز و منتشر کننده تحقیقات نوآورانه در همه زمینه های اپتیک و فوتونیک، از جمله تحقیقات بنیادی و کاربردی است.

روی جلد: تصویر بر اساس تحقیقات ارائه شده در مقاله "Mechanically reprogrammable Pancharatnam–Berry metasurface for microwaves" است.

Metasurface Pancharatnam–Berry قابل برنامه ریزی مجدد مکانیکی برای مایکروویو

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

مزایای ذوب لیزری انتخابی در تحقیقات نانومواد آشکار شد

محققان مقاله‌ای را در Scientific Reports منتشر کرده‌اند که در آن بر ذوب لیزری انتخابی (SLM) که به طور موثر برای بهبود عملکرد و ویژگی‌های کریستالوگرافی دی سولفید مولیبدن (MoS2) استفاده می‌شود، تمرکز کرده‌اند.

ذوب لیزری انتخابی چیست؟

SLM یک فرآیند چاپ سه بعدی است که از یک پرتو لیزر با چگالی بالا برای حل کردن کامل و چسباندن دانه‌های فلزی برای تولید اقلام نزدیک به شبکه با حداکثر تراکم (تا 99.9 درصد چگالی نسبی) استفاده می‌کند. اکثر تجهیزات تجاری SLM از گرانول هایی با اندازه های متفاوت از 20 تا 50 میکرومتر و ضخامت فیلم استاندارد 20 تا 100 میکرومتر استفاده می کنند.

SLM در صنایع هوانوردی، خودرو، پتروشیمی، نیروی دریایی، معماری، غذا و جواهرات استفاده می شود. Micro SLM اخیراً در ساخت قطعات و ریزساختارهای دقیق در صنایع مختلف، سیستم‌های میکروسیال، MEMS، ارتودنسی و غیره محبوبیت پیدا کرده است.

مزایای SLM

فناوری SLM به پیچیدگی و سفارشی سازی بدون محدودیت تجهیزات زیست پزشکی اجازه می دهد. علاوه بر این، ساخت دستگاه‌های بیولوژیکی SLM نیازی به ابزار پرهزینه اضافی یا روش‌های نصب طولانی ندارد.

ترجیح SLM بر سایر فناوری ها

SLM، در مقایسه با سایر فناوری‌های چاپ سه‌بعدی، مبتنی بر فناوری لیزر پرانرژی Nd: YAG قابل انطباق است که امکان تولید اجسام با کیفیت کششی و وضوح بالاتر را فراهم می‌کند. از آنجایی که رویکرد SLM بر بسیاری از معایب فن‌آوری‌های سنتی و سایر فناوری‌های تولید افزودنی غلبه می‌کند، می‌توان از آن برای نمونه‌سازی سریع باتری‌های قابل شارژ بالقوه استفاده کرد.

مقدمه ای بر دی سولفید مولیبدن

دی سولفید مولیبدن (MoS2) متعلق به کلاس دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDs) از مواد کارآمد پیشرفته پیچیده، با فاصله باند مستقیم 1.8 eV و دمای ذوب غیر اکسید کننده 1185 درجه سانتی‌گراد است.

نانومواد MoS2 به دلیل برهمکنش‌های کووالانسی قوی S–Mo–S بر ساختارهای چند لایه الکترواکتیو تسلط دارند. دی سولفید مولیبدن به عنوان یک عامل روان کننده خشک در کاربردهای مختلفی از جمله روغن های روان کننده، کلوئیدها، مواد اصطکاکی و فیلم های پیوندی استفاده می شود. کمپلکس ها را می توان به صورت سوسپانسیون استفاده کرد، اگرچه اغلب آنها در گریس ها محلول هستند.

فیزیکدانان گام بزرگی در طراحی نانولیزر برمی دارند

نانولیزرها اخیراً به‌عنوان دسته جدیدی از منابع نوری ظاهر شده‌اند که اندازه آن تنها چند میلیونیم متر است و خواص منحصربه‌فردی به‌طور قابل‌توجهی با لیزرهای ماکروسکوپی متفاوت است. با این حال، تعیین اینکه تابش خروجی نانولیزر در چه جریانی منسجم می‌شود تقریباً غیرممکن است، در حالی که برای کاربردهای عملی، تمایز بین دو رژیم نانولیزر مهم است: عمل لیزر واقعی با خروجی منسجم در جریان‌های بالا و رژیم LED مانند با خروجی نامنسجم در جریان های کم. محققان موسسه فیزیک و فناوری مسکو روشی را توسعه دادند که به شما امکان می دهد در چه شرایطی نانولیزرها به عنوان لیزر واقعی واجد شرایط هستند. این تحقیق در Optics Express منتشر شد.

لیزر به طور گسترده در لوازم خانگی، پزشکی، صنعت، مخابرات و غیره استفاده می شود. چندین سال پیش، لیزرهایی از نوع جدیدی به نام نانولیزر ساخته شد. طراحی آنها شبیه به لیزرهای نیمه هادی معمولی مبتنی بر ساختارهای ناهمسان است که برای چندین دهه شناخته شده است. تفاوت این است که حفره های نانولیزرها به ترتیب طول موج نور ساطع شده از این منابع نوری بسیار کوچک هستند. از آنجایی که آنها بیشتر نور مرئی و مادون قرمز تولید می کنند، اندازه آنها در حدود یک میلیونیم متر است.

در آینده نزدیک، نانولیزرها در مدارهای نوری یکپارچه گنجانده می‌شوند، جایی که برای نسل جدید اتصالات پرسرعت مبتنی بر موجبرهای فوتونیک مورد نیاز هستند، که عملکرد CPU و GPU را تا چندین مرتبه افزایش می‌دهد. به روشی مشابه، ظهور اینترنت فیبر نوری سرعت اتصال را افزایش داده و در عین حال بهره وری انرژی را نیز افزایش داده است.

و این تنها کاربرد ممکن نانولیزرها نیست. محققان در حال حاضر در حال توسعه حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی به اندازه یک میلیونم متر و سنسورهای استرس مکانیکی به اندازه چند میلیاردم متر هستند. همچنین انتظار می رود از نانولیزرها برای کنترل فعالیت نورون ها در موجودات زنده از جمله انسان استفاده شود.

برای اینکه یک منبع تشعشع به عنوان لیزر واجد شرایط باشد، باید تعدادی از الزامات را برآورده کند، یکی از اصلی‌ترین آنها این است که باید تشعشع منسجمی منتشر کند. یکی از خصوصیات متمایز لیزر که ارتباط تنگاتنگی با انسجام دارد، وجود آستانه لیزری است. در جریان‌های پمپ زیر این مقدار آستانه، تابش خروجی عمدتاً خود به خود است و از نظر خواص با خروجی دیودهای ساطع نور معمولی (LED) تفاوتی ندارد. اما به محض رسیدن به جریان آستانه، تابش منسجم می شود. در این مرحله طیف انتشار یک لیزر ماکروسکوپی معمولی باریک می شود و توان خروجی آن افزایش می یابد. ویژگی دوم یک راه آسان برای تعیین آستانه لیزر فراهم می کند - یعنی با بررسی اینکه چگونه توان خروجی با جریان پمپ تغییر می کند.

تصویربرداری قلب و عروق

خلاصه

تجزیه و تحلیل عملکرد قلب نقش مهمی در قلب و عروق بالینی برای مدیریت بیمار، تشخیص بیماری، ارزیابی خطر و تصمیم گیری در درمان دارد. تعیین حفره های سمت راست و چپ، و همچنین عروق اصلی، گام مهمی در قلب و عروق بالینی برای تشخیص بیماری قلبی است. تصویربرداری پزشکی یک ابزار تشخیصی غیر تهاجمی برای مطالعه آناتومی قلب و تشخیص تغییرات پاتولوژیک که در حالت‌های بیماری مانند کاردیومیوپاتی متسع، کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک و اختلال عملکرد بطن راست رخ می‌دهد، فراهم می‌کند. اتوماسیون دقیق کار مربوطه می تواند بخش تشخیصی را تسریع کند و به تصمیم گیری های درمانی کمک کند. در این فصل، رویکردهای اخیر یادگیری ماشینی را که برای تشخیص خودکار قلب بر اساس یادگیری عمیق و شبکه‌های متخاصم مولد استفاده شده‌اند مرور می‌کنیم و کاربرد اخیر شبکه‌های متخاصم مولد (GANs) را برای طبقه‌بندی، تشخیص، تقسیم‌بندی، ثبت، بازسازی تصویر، توضیح می‌دهیم. و سنتز بیشتر در تصویربرداری قلبی عروقی. در ادامه، مجموعه داده‌های عمومی قلب را با چالش‌های باز مرور می‌کنیم و فصل را با محدودیت‌های GAN و جهت‌گیری‌های تحقیقاتی آینده به پایان می‌رسانیم.

یادگیری عمیق برای کاربردهای زیست پزشکی

خلاصه

انواع داده‌هایی که معمولاً برای یادگیری ماشینی در تحقیقات زیست‌پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله پرونده‌های سلامت الکترونیک، تصویربرداری، - omics، داده‌های حسگر و متن پزشکی، پیچیده، ناهمگن، دارای حاشیه‌نویسی ضعیف و عموماً بدون ساختار هستند. با این حال، کسب دانش و بینش عملی از همه این منابع داده، یک چالش کلیدی در اجرای پزشکی شخصی و مراقبت های بهداشتی نسل بعدی است. یادگیری عمیق، که کلاسی از الگوریتم‌های یادگیری ماشین را بر اساس شبکه‌های عصبی توصیف می‌کند، فرصت‌های موثری را برای مدل‌سازی، نمایش و یادگیری از چنین منابع پیچیده و ناهمگونی فراهم می‌کند. در اینجا، ما بررسی می‌کنیم که چگونه این پارادایم قبلاً بر مراقبت‌های بهداشتی تأثیر گذاشته است، محدودیت‌ها و نیازها برای روش‌ها و کاربردهای بهبود یافته را یادداشت می‌کنیم، و چالش‌های پیاده‌سازی و استقرار هوش انسانی تقویت‌شده بر اساس یادگیری عمیق در حوزه بالینی را مورد بحث قرار می‌دهیم.

یادگیری ماشینی در پزشکی قلب و عروق

در مورد کتاب

شرح

یادگیری ماشینی در پزشکی قلب و عروق به کاربردهای در حال گسترش هوش مصنوعی (AI)، به ویژه یادگیری ماشینی (ML)، در مراقبت های بهداشتی و پزشکی قلب و عروق می پردازد. این کتاب بر تأکید بر ML برای کاربردهای زیست‌پزشکی متمرکز است و خلاصه‌ای جامع از گذشته و حال هوش مصنوعی، مبانی ML و کاربردهای بالینی ML در پزشکی قلبی عروقی برای تجزیه و تحلیل پیش‌بینی‌کننده و پزشکی دقیق ارائه می‌کند. این به خوانندگان کمک می کند تا نحوه عملکرد ML همراه با محدودیت ها و نقاط قوت آن را درک کنند، به طوری که می توانند از قدرت محاسباتی آن برای ساده کردن گردش کار و بهبود مراقبت از بیمار استفاده کنند. هم برای پزشکان و هم برای مهندسان مناسب است. ارائه الگویی برای پزشکان برای درک زمینه های کاربرد یادگیری ماشینی در تحقیقات قلبی عروقی؛ و به دانشمندان و مهندسان کامپیوتر در ارزیابی تأثیر فعلی و آتی یادگیری ماشینی بر پزشکی قلبی عروقی کمک کند.

کاربردهای لیزرهای آبشاری کوانتومی

کاربردهای لیزرهای آبشاری کوانتومی

شاید مهم ترین کاربرد لیزرهای آبشاری کوانتومی در حوزه طیف سنجی جذب لیزری گازهای کمیاب باشد، به عنوان مثال. برای تشخیص غلظت های بسیار کم آلاینده ها در هوا. علاوه بر محدوده طول موج مناسب، QCLها معمولاً دارای پهنای خط نسبتاً باریک و قابلیت تنظیم طول موج خوب هستند که آنها را برای چنین کاربردهایی بسیار مناسب می کند.

لیزرهای آبشاری کوانتومی تراهرتز نیز برای کاربردهای مختلف تصویربرداری جالب هستند. مقاله تابش تراهرتز را ببینید.

یکی دیگر از زمینه های کاربردی QCL های THz، ارتباطات فضای آزاد است. اگرچه پرتوهای تراهرتز واگرایی پرتوهای بسیار قوی‌تری نسبت به پرتوهای نوری نشان می‌دهند، هنوز هم می‌توان از پرتوهای جهت‌دار برای انتقال در فواصل کوتاه از طریق هوا استفاده کرد.

یک مثال برای یک کاربرد نظامی استفاده از اقدامات متقابل مادون قرمز است، به عنوان مثال، موشک های تحریک کننده گرما یاب که به هواپیماها با ارسال نور مادون قرمز میانی به حسگرهای آنها حمله می کنند.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

خواص معمولی لیزرهای آبشاری کوانتومی

خواص معمولی لیزرهای آبشاری کوانتومی

خواص معمولی لیزرهای آبشاری کوانتومی

طول موج های خروجی

بیشتر لیزرهای آبشاری کوانتومی نور مادون قرمز میانی ساطع می کنند (که به معنای طول موج بین 3 میکرومتر و 50 میکرومتر مطابق با ISO 20473:2007 است) - بنابراین آنها نوعی منابع لیزر مادون قرمز میانی هستند. با این حال، لیزرهای آبشاری کوانتومی نیز می توانند برای تولید امواج تراهرتز (→ منابع تراهرتز) ساخته شوند. چنین دستگاه هایی به ویژه منابع فشرده و ساده (پمپ شده الکتریکی) تابش تراهرتز را تشکیل می دهند. حتی تولید تراهرتز در دمای اتاق را می توان از طریق تولید فرکانس اختلاف داخلی به دست آورد [12].

توان خروجی و کارایی

در حالی که دستگاه‌های با دمای اتاق عمل پیوسته [4] معمولاً به سطوح توان خروجی متوسط ​​در ناحیه میلی‌وات محدود می‌شوند (اگرچه بیش از یک وات ممکن است)، چندین وات به راحتی با خنک‌سازی نیتروژن مایع امکان‌پذیر است. حتی در دمای اتاق، در هنگام استفاده از پالس های پمپ کوتاه، توان اوج در سطح وات امکان پذیر است.

بازده تبدیل توان لیزرهای آبشاری کوانتومی معمولاً در حد چند ده درصد است. با این حال، اخیراً دستگاه‌هایی با بازدهی حدود 50 درصد نشان داده شده‌اند [10، 11]، اگرچه فقط برای شرایط عملیات برودتی.

ویژگی های دینامیک

برای مثال، طول عمر حامل در لیزرهای آبشاری کوانتومی بسیار کمتر از دیودهای لیزر معمولی است. توسط پدیده های پراکندگی فونون محدود می شود. این همچنین پیامدهایی برای خواص دینامیکی دارد: میرایی بسیار قوی نوسانات آرامش (دینامیک گذرا بیش از حد میرا) وجود دارد. به همین دلیل، لیزرهای آبشاری کوانتومی را می توان با پهنای باند ذاتی بسیار بالا و محدود از چند ده گیگاهرتز مدوله کرد.

عرض خط

پهنای خط انتشار معمولاً نسبتاً کوچک است - که اغلب برای کاربردهای طیف‌سنجی بسیار مفید است. یک عامل کمک کننده برای آن، ضریب افزایش پهنای خط کوچک است.