Главная страница  Принципиальная схема лазера 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35]

числе и через эндоской, сварки тканей, дробления и т. д. В таких установках используются, как правило, лазеры на углекислом газе, на органических красителях, ионные и твердотельные. В последнее время в этом направлении начинают активно применяться эксимерные лазеры.

К группе ннзкоинтенсивных принято относить установки, создающие на облучаемом объекте . спектральный световой поток, не превышающий величины естественной солнечной радиации, т. е. не приводящий к необратимым изменениям в биологических тканях. Это терапевтические установки, пред-- назначенные, в основном, для биостимуляции, снятия болевых ощущений и заживления ран и язв. Наиболее широко здесь используются Не-Ne и полупроводниковые GaAs-ла-зеры.

Лазерные медицинские установки, обладая универсальными свойствами, имеют широкие возможности воздействия на живую ткань путем облучения, иссечения, испарения и коагуляции биоткани лазерным излучением.

Достижение необходимого эффекта воздействия зависит от энергетических параметров лазерного луча, времени воздействия, теплофизических характеристик биоткани и ее объема, в котором поглощается энергия излучения. Этот объем определяется глубиной проникновения в ткань светового потока, что, в свою очередь, определяется длиной волны лазера. Излучение с длиной волны Я, = 0,6... 1,5 мкм глубоко проникает в биоткани и применяется для терапевтического воздействия. Наиболее распространены при этом He-Ne-лазеры, используемые в физиотерапии и ИАГ: Ndз-"-лaзepы, излучение которых проникает на глубину до 10 мм и используется для прекращения кровотечения и коагуляции патологических образований. Лазеры видимого и ближнего инфракрасного диапазона представляют большой интерес для медицины еще и потому, что для передачи их излучения можно использовать волоконнооптические световоды малого диаметра (10... ...100 мкм), с помощью которых обеспечивается воздейст-] вие на внутренние органы без хирургического вмешательства.

Наибольшее распространение СОг-лазеры получили в хирургии, что обусловлено высоким коэффициентом поглощения живой тканью излучения с длиной волны 10,6 мкм и, следо- J вательно, воздействием лазерного луча на ограниченную об- I ласть без поражения глубоко лежащих тканей.

Основными узлами Лазерной медицинской установки яВ ляются (рис. 100): блок генерации излучения (лазер), бло питания, система передачи (наведения) лазерного излучения, блок управления и контроля параметров излучения и режш мов работы лазера.

Блок генерации излучения содержит один или нескольку лазеров. Здесь же может располагаться дополнительный источник видимого излучения, служащий для удобства наведения рабочего излучения на облучаемый объект. Система передачи излучения зависит от типа лазера. Для лазеров видимого и ближнего инфракрасного диапазона используются гибкие волоконные световоды, а для лазеров, излучающих в дальней инфракрасной области,- многоколенные зеркально-

-sr---1

1>

Рис. 100. Схема лазерной медицинской установки: / - блок питания; 2 - вспомогательный излучатель; 5 - лазер; -система передачи лазерного излучения; 5 - объект; 6 - блок управления

линзовые или призменные системы.

В табл. 7.2 приведены некоторые характеристики и области применения лазеров в медицине. Естественно, что таблица далеко не полностью отражает перспективы медицинских лазеров. В последнее время, в частности, большой интерес вызывают твердотельные лазеры с длинами волн от 2 до 3 мкм на основе матриц из иттрий-алюминиевых, иттрий-скан-дий-геллиевых, гадолиний-скандий-алюминиевых гранатов с активными ионами эрбия, туллия, гольмия и других редкоземельных металлов. Для этого спектрального диапазона характерны очень высокие коэффициенты поглощения биотканью, что обеспечивает локализацию области воздействия.



Таблица 72

Тип лазера

Длина волны, мкм

10,6

Мощность, Вт

Область применения

До 100

ИАГ:Кс1»*

1,06

Дв 100

Общая хирургия, кардиология, нейрохирургия

Гинекология

Дерматология: удаление борода вок, различных видов рака кожи-

Онкология; удаление опухолей

Ортопедия: удаление поврежденных участков кости, артоплас-тика

Стоматология

Офтальмология: хирургия капсулы хрусталика;

Гинекология: микрохирургия

Дерматология: удаление гематом

Гастроэнтерология: остановка желудочных и кишечных кровотечений

Стоматология

Достоинства

Высокая мощность излучения в импульсном и непрерывных режимах.

Коагуляция кровеносных сосудов диаметром до 2 мм

Недостатки

Невозможность передачи мощного излучения по гибким волоконным светв-водам

Передача излучения по гибким световодам. Малое поглощение излучения кровью, коагуляция иа глубоком уровне

Трудности определения и контроля глубины разрушения

0,488... 0,514

1...5

Офтальмология: фотокоагуляция при кровотечениях сетчатки, лечение глаукомы

Гастроэнтерология: остановка желудочных и кишечных кровотечений

Гинекология: лечение хронических кровотечений

Дерматология: удаление капиллярных гематом, удаление татуировок и варикозных вен Онкология: облучение опухолей

Передача излучения по волоконным световодам

Сильное поглощение излучения кровью

На органических

красителях

0,6...1,1

1...4

Фоторадиационная терапия

Передача излучения по волокоииым,световодам

Трудности эксплуатации из-забольшой сложности системы

На рубине

0,693

Энергия импульса излучения 1 Дж

Дерматология, офтальмология

Ne-Ne

0,639

10-3. ..5-10-2

Фоторадиациоииая терапия, дерматология, стоматология, оториноларингология, гинекология, онкология, лабораторные исследования, голография

Передача излучения по волоконным световодам

Эксимерный

0,25

5 (средняя мощность)

Микрохирургия, онкология, стоматология

Слабо поглощается костной тканью



Литература к разд. 7

1. Басов Н. Г. и др. Физика лазерного термоядерного синтеза. М.: Знание, 1988. 172 с.

2. Григорьянц А. Г., Сафронов Л. И. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. М.: Высшая школа, 1988. 159 с.

3. Григорьянц А. Г., Соколов Л. А. Лазерная резка металлов. М.: Высшая школа, 1988, 127 с.

4. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н. Лазерная сварку металлов. - М.: Высшая школа, 1988. 207 с.

5. Космическое оружие: дилемма безопасности/Под ред. £. П. Велихова. М.: Мир. 1986. 182 с.

6. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

7. Макелрой Д. X., Макэвой Н. и др. Системы связи для ближнего космоса, использующие лазеры на СО2 ТИИЭР, 1977. Т. 65, № 2. С. 54-80.

8. Минаев И. В. и др. Лазерные информационные системы космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

9. Рэди Дж. Промышленные применения лазерои. М.; Мир, 1981. 638 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие .................. 3

1. Принципиальная схема лазера............. 4

1.1. Электромагнитное излучение и кванты....... 4

1.2. Принцип действия лазера .......... 12

1.3. Классификация и структура лазеров....... 21

Литература к разд. 1............... 27

2. Лазерные активные среды.............. 28

2.1. Твердые тела................ 28

2.1.1. Диэлектрические кристаллы и стекла ..... 28

2.1.2. Полупроводники............. 32

2.2. Жидкие активные среды............ 36

2.2.1. Жидкости с активными ионами редкоземельных металлов................ 36

2.2.2. Растворы органических красителей...... 38

2.3. Газы и плазма............... 39

2.3.1. Смеси нейтральных атомов......... 39

2.3.2. Смеси ионов . . ............., 42

2.3.3. Пары металлов............. 44

2.3.4. Молекулярные смеси........... 45

! 2.3.5. Химически реагирующие смеси........ 49

2.3.6. Плазма.................. 51

2.4. Системы подготовки рабочего тела........ 52

2.4.1. Топлива и топливные компоненты СПРТ .... 53

2.4.2. Системы хранения и подачи компонентов рабочего

тела................... 53

2.4.3. Камеры сгорания............ 57

Литература к разд. 2............... 59

3. Системы иакачки.................. 60

3.1. Оптическая накачка.............. 60

3.1.1. Излучение источников накачки.....< . , 60

3.1.2. Оптические схемы систем накачки ...... 64

3.2. Накачка электрическим разрядом . , ...... 70

3.2.1. Свойства газового разряда......... 70

3.2.2. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) .... 73

3.2.3. Накачка газовых лазеров несамостоятельным элек-

] трическим разрядом........... 75

j 3.2.4. Накачка газовых лазеров самостоятельным 9.WKT-

рическим разрядом............ 77

3.3. Накачка полупроводниковых лазеров....... 82

3.4. Тепловая накачка в газодинамических лазерах ... 84 I 3.5. Химическая накачка.............. 93

Литература к разд. 3...... . . . •- . • • • • 100




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35]

0.009