0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Эксимерный лазер что это устройство как работает

Эксимерный лазер

К одной из последних медицинских разработок относится появление эксимерного лазера.

Свое применение он нашел в офтальмологии, так как мягко воздействует на ткани, не вызывая обширных повреждений.

При его применении снижается риск побочных реакций после проведенного хирургического вмешательства. Существуют показания и противопоказания к применению эксимерного лазера, поэтому перед его назначением рекомендует пройти полную диагностику состояния здоровья.

Устройство

Приспособление состоит из нескольких частей. Именно на их основе производится мягкое воздействие на область хирургического вмешательства:

  • Полость лазера . Состоит из керамических материалов, поэтому не пропускает газ и излучение в окружающую среду. В этой области на газовую смесь воздействует электрический разряд. Именно так образуется лазерное излучение.
  • Газовый баллон . Содержит газ, который поступает в полость лазера для последующего преобразования в лазерное излучение.
  • Оптический путь . Это трубки со специальным покрытием, по которым проходит лазерное излучение, пока оно не достигнет роговицы глаз. Внутри нее содержится напыление, которое способствует прохождению излучения, препятствует распространение в окружающую среду.
  • Компьютерный блок . Механизм, который полностью регулируют степень образования лазерного излучения из газа и электрических разрядов, направляет его к глазным яблокам.
  • Система подачи лазера . В зависимости от области применения, выпускаемый пучок лазерного излучения может быть в различном диапазоне, ширине. Например, для воздействия на роговицу должен производиться максимально узкий луч, чтобы не повредить окружающие ткани.

Устройство и принцип работы лазера достаточно сложные. Поэтому он имеет высокую стоимость. Также оказание услуг по использованию лазера стоит дорого.

Принцип работы

Устройство применяется для коррекции остроты зрения в офтальмологии. Такой метод называется Ласик. Аппарат действует с помощью инертного и галогенового газа. Вместе они образуют смесь газов, в которую направляется напряжение. Каждый атом отдельного газа соединяется с другим, образуя молекулы из двух атомов.

Безоперационное лечение глаз за 1 месяц.

Это необходимо для того, чтобы создать максимально возбужденное состояние. При таком действии атомы быстро распадаются на мельчайшие частицы, что приводит к образованию ультрафиолетового диапазона.

Именно ультрафиолетовые волны используются в медицине. Они воздействуют на живые ткани человека, заставляя разъединяться молекулы между собой. Такой прогресс в медицине называется фотоабляция. Ткани переводятся в газообразное состояние, таким образом, хирургу нет необходимости применять скальпель, разрезы получаются тончайшими.

Показания к применению

Главная функция эксимерного лазера в офтальмологии – разрез роговицы, который необходим, чтобы придать ей новую кривизну. Это заменяет форму глазного яблока, поэтому луч света правильно проецируется на сетчатке. После процедуры человек начинает видеть со стопроцентным зрением.

На данный момент применяется методика восстановления зрения с помощью фемтолазера. В процессе операции офтальмолог не только корректирует функцию зрения с помощью лазера, но также и разрезает роговицу. До этого момента операция имела множество негативных последствий, сейчас они появляются намного реже.

С помощью методики можно улучшить функцию зрения и глазных яблок при следующих заболеваниях:

  • миопия – сниженная функция зрения, когда человек хорошо видит вблизи, но плохо вдалеке, что происходит из-за проекции светового луча перед сетчаткой;
  • гиперметропия – человек хорошо видит вдалеке, но плохо вблизи, так как световые лучи проецируются за сетчаткой;
  • астигматизм – неправильное строение глазных яблок, что приводит к нарушению восприятия формы окружающих предметов, патология часто сочетается со снижением зрения.

Астигматизм может сочетаться с миопией или гиперметропией. С помощью лазера устраняется нарушенная форма глазного яблока, поэтому зрение полностью восстанавливается.

Противопоказания

Не рекомендуется применять эксимерный лазер в том случае, если у пациента наблюдаются следующие состояния или заболевания:

  • острые вирусные или инфекционные заболевания всего организма, не только глазных яблок;
  • воспалительные процессы в глазах или на окружающих кожных покровах;
  • заболевания, при которых заживление тканей происходит очень медленно, поэтому образуется множество осложнений (системная красная волчанка, ревматоидный артрит, сахарный диабет);
  • гепатит C, ВИЧ инфекция;
  • полное отсутствие функции одного глаза, что приводит к монокулярному зрению;
  • состояние вынашивания плода или кормления грудью;
  • несовершеннолетний возраст;
  • снижение остроты зрения в стадии прогрессии, когда процесс еще не остановился;
  • не устраненный спазм цилиарной мышцы, так как после проведения процедуры зрение все равно начнет падать;
  • чрезмерное истончение роговицы, когда она может разорваться в процессе операции.

Процедура имеет множество противопоказаний. Поэтому перед ее применением следует произвести диагностику всего организма в целом . Это важно, для того чтобы предупредить осложнения, так как после операции состояние человека может ухудшиться.

Полезное видео

Плохое зрение значительно ухудшает качество жизни, лишает возможности видеть мир таким, каким он есть. Не говоря о прогрессировании патологий и полной слепоте.

МНТК «Микрохирургии глаза» опубликовал статью о безоперационном восстановлении зрения до 90%, это стало возможно благодаря.

ЭКСИМЕРНЫЙ ЛАЗЕР

газовый лазер, работающий на электронных переходах эксимерных молекул (молекул, существующих только в электронно-возбуждённых состояниях). Зависимость потенц. энергии взаимодействия атомов эксимерной молекулы, находящейся в основном электронном состоянии, от межъядерного расстояния является монотонно спадающей ф-цией, что отвечает отталкиванию ядер. Для возбуждённого электронного состояния, являющегося верх, уровнем лазерного перехода, такая зависимость имеет минимум, определяющий возможность существования самой эксимерной молекулы (рис.). Время жизни возбуждённой эксимерной молекулы ограничено

Читать еще:  Варикозное расширение вен малого таза у женщин симптомы и лечение

Зависимость энергии эсимерной молекулы от расстояния R между составляющими её атомами X и Y; верхняя кривая — для верхнего лазерного уровня, нижняя кривая-для нижнего лазерного уровня. Значения соответствуют центру линии усиления активной среды, её красной и фиолетовой границам. временем её радиац. распада. Поскольку ниж. состояние лазерного перехода в Э. л. опустошается в результате разлёта атомов эксимерной молекулы, характерное время к-рого (10 -13 — 10 -12 с) значительно меньше времени радиац. опустошения верх, состояния лазерного перехода, газ, содержащий эксимерные молекулы, является активной средой с усилением на переходах между возбуждёнными связанными и основным разлётным термами эксимерной молекулы.

Основу активной среды Э. л. составляют обычно двухатомные эксимерные молекулы — короткоживущие соединения атомов инертных газов друг с другом, с галогенами или с кислородом. Длина волны излучения Э. л. лежит в видимой или ближней УФ-области спектра. Ширина линии усиления лазерного перехода Э. л. аномально велика, что связано с разлётным характером нижнего терма перехода. Характерные значения параметров лазерных переходов для наиб, распространённых Э. л. представлены в таблице.

Параметры эксимерных лазеров

Оптимальные параметры активной среды Э. л. соответствуют оптимальным условиям образования эксимерных молекул. Наиб, благоприятные условия для образования димеров инертных газов соответствуют диапазону давлений 10-30 атм, когда происходит интенсивное образование таких молекул при тройных столкновениях с участием возбуждённых атомов:

При столь высоких давлениях наиболее эфф. способ введения энергии накачки в активную среду лазера связан с пропусканием через газ пучка быстрых электронов, к-рые теряют энергию преим. на ионизацию атомов газа. Конверсия атомных ионов в молекулярные и последующая диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов сопровождающаяся образованием возбуждённых атомов инертного газа, обеспечивают возможность эфф. преобразования энергии пучка быстрых электронов в энергию эксимерных молекул Лазеры на димерах инертных газов характеризуются кпд

1%. Осн. недостатком лазеров данного типа является чрезвычайно высокое значение уд. порогового энерговклада, что связано с малой длиной волны лазерного перехода и значит, шириной линии усиления. Это накладывает высокие требования на характеристики электронного пучка, используемого в качестве источника накачки лазера, и ограничивает значения выходной энергии лазерного излучения на уровне долей Дж (в импульсе) при частоте повторения импульсов не выше неск. Гц. Дальнейшее увеличение выходных характеристик лазеров на димерах инертных газов зависит от развития техники электронных ускорителей с длительностью импульса электронного пучка порядка десятков не и энергией пучка

Существенно более высокими выходными характеристиками отличаются Э. л. на моногалогенидах инертных газов RX*, где X — атом галогена. Молекулы этого типа эффективно образуются при парных соударениях, напр.или

Указанные процессы протекают с достаточной интенсивностью уже при давлениях порядка атмосферного, поэтому проблема введения энергии в активную среду таких лазеров оказывается технически значительно менее сложной, чем в случае лазеров на димерах инертных газов. Активная среда Э. л. на моногалогенидах инертных газов состоит из одного или неск. инертных газов при давлении порядка атмосферного и нек-рого кол-ва (

10 -2 атм) га-логеносодержаших молекул. Для возбуждения лазера применяется либо пучок быстрых электронов, либо импульсный электрич. разряд. При использовании пучка быстрых электронов выходная энергия лазерного излучения достигает значений

10 3 Дж при кпд на уровне неск. процентов и частоте повторения импульсов значительно ниже 1 Гц. В случае использования электрич. разряда выходная энергия лазерного излучения в импульсе не превышает долей Дж, что связано с трудностью формирования однородного по объёму разряда в значит, объёме при атм. давлении за время

10 нс. Однако при применении электрич. разряда достигается высокая частота повторения импульсов (до неск. кГц), что открывает возможности широкого практич. использования лазеров данного типа. Наиб. широкое распространение среди Э. л. получил лазер на XeCl, что связано с относительной простотой реализации работы в режиме высокой частоты повторения импульсов. Cp. выходная мощность этого лазера достигает уровня 1 кВт.

Наряду с высокими энергетич. характеристиками важной привлекательной особенностью Э. л. является чрезвычайно высокое значение ширины линии усиления активного перехода (табл.). Это открывает возможность создания мощных лазеров УФ- и видимого диапазонов с плавной перестройкой длины волны в достаточно широкой области спектра. Указанная задача решается с помощью инжекционной схемы возбуждения лазера, включающей в себя маломощный генератор лазерного излучения с длиной волны, перестраиваемой в пределах ширины линии усиления активной среды Э. л., и широкополосный усилитель. Эта схема позволяет получить лазерное излучение с шириной линии

10 -3 HM, перестраиваемое по длине волны в диапазоне шириной

Э. л. широко используются благодаря своим высоким энергетич. характеристикам, малой длине волны и возможности её плавной перестройки в довольно широком диапазоне. Мощные моноимпульсные Э. л., возбуждаемые электронными пучками, применяются в установках по исследованию лазерного нагрева мишеней с целью осуществления термоядерных реакций (напр., KrF-лазер с HM, выходной энергией в импульсе до 100 кДж, длительностью импульса

1 не). Лазеры с высокой частотой повторения импульсов, возбуждаемые импульсным газовым разрядом, используются в технол. целях при обработке изделий микроэлектроники, в медицине, в экспериментах по лазерному разделению изотопов, при зондировании атмосферы в целях контроля её загрязнения, в фотохимии и в эксперим. физике в качестве интенсивного источника монохроматич. излучения УФ- или видимого диапазона.

Читать еще:  Как проводится прессотерапия при варикозном расширении вен

Лит.: Эксимерные лазеры, под ред. Ч. Роудза, пер. с англ., M., 1981; ЕлецкийА. В.. Смирнов Б. M., Физические процессы в газовых лазерах, M.. 1985. А. В. Елецкий.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Эксимерный лазер

Эксимерный лазер.

Эксимерный лазер – газовый лазер, работающий на электронных переходах эксимерных молекул (молекул, существующих только в электронно-возбуждённых состояниях).

Эксимерный лазер:

Эксимерный лазер – газовый лазер, в котором лазерная активная среда в виде неустойчивого соединения ионов создается в газовом разряде при электрической накачке.

Эксимерный лазер – газовый лазер , работающий на электронных переходах эксимерных молекул (молекул, существующих только в электронно-возбуждённых состояниях).

Первый в мире эксимерный лазер был изобретен в 1970 г.

Молекулы рабочего вещества активной среды эксимерных лазеров можно разделить на два вида: образованные частицами одного и того же вещества и частицами двух различных веществ. Активная среда, образованная частицами одного и того же вещества, называется «эксимером». Активная среда, образованная частицами двух различных веществ, называется «эксиплексом».

Термин эксимер (англ. excimer, excited dimer) обозначает возбуждённый димер и обозначает тип материала, используемого в качестве рабочего тела лазера . Эксимер – это короткоживущая димерная или гетеродимерная молекула, сформированная из двух видов атомов , по крайней мере один из которых находится в электронном возбуждённом состоянии. Эксимеры формируются между двумя атомами или молекулами, которые не образовывали бы химическую связь, если оба были бы в основном, стабильном, невозбужденном состоянии. Время жизни эксимеров очень мало и обычно составляет считанные наносекунды.

Термин эксиплекс (англ. exciplex, excitedcomplex) обозначает возбужденные молекулярные комплексы из двух или нескольких молекул.

В качестве рабочего вещества эксимерных лазеров используются благородные газы ( аргон , криптон , ксенон ), которые в силу своей инертности не образуют молекул, а также их соединения с галогенами ( бромом , фтором , хлором ).

Лазерное излучение эксимерной молекулы происходит вследствие того, что она имеет «притягивающее» (ассоциативное) возбуждённое состояние и «отталкивающее» (не ассоциативное) основное. То есть эксимерных молекул в основном, стабильном состоянии не существует. Это объясняется тем, что благородные газы , такие как аргон, ксенон или криптон высокоинертны и обычно не образуют химических соединений. В возбуждённом состоянии (вызванном электрическим разрядом или высокоэнергетическими электронными пучками) они могут образовывать временно связанные молекулы сами с собой (эксимеры) или с галогенами (эксиплексы), такими как бром, фтор или хлор, виде бромида ксенона, хлорида криптона, фторида криптона и т.д. Появление таких молекул в возбуждённом связанном состоянии автоматически создаёт инверсию населённостей между двумя энергетическими уровнями молекулы. Эксимеры или эксиплексы быстро распадаются на составляющие атомы (в течение пикосекунд), в результате чего молекула переходит из возбужденного в основное, стабильное состояние атомов, испуская при этом квант электромагнитного излучения (фотон).

Длина волны эксимерного лазера зависит от состава используемого газа, и обычно лежит в ультрафиолетовой области:

Эксимер (эксиплекс)Длина волны, нм
Ar2*126
Kr2*146
F2*157
Xe2*172, 175
ArF*193
ArCl*308
KrCl*222
KrF*248
NeF*108
XeBr*282
XeCl*308
XeF*351

Эксимерные лазеры обычно работают в импульсном режиме с частотой следования импульсов от 1 Гц до нескольких сотен Гц, у некоторых моделей частота может достигать 2 кГц; также возможна генерация единичных импульсов. Импульсы излучения обычно имеют длительность от 10 до 30 нс и энергию от единиц до сотен мДж.

Устройство эксимерного лазера аналогично устройству любого иного газового лазера . Эксимерный лазер состоит из заполненной газом – активной средой газоразрядной трубки. Газоразрядная трубка закрыта с одной стороны полностью отражающим зеркалом, а с другой стороны – на выходе – полупрозрачным зеркалом. В качестве источника накачки выступает электрический разряд или пучок высокоэнергетических электронов.

Эксимерный лазер широко применяется в глазной хирургии ( лазерная коррекция зрения), в дерматологии, при микрообработке материалов, в производстве ЖК панелей и полупроводниковом производстве.

ЭКСИМЕРНЫЙ ЛАЗЕР

газовый лазер, работающий на электронных переходах эксимерных молекул (молекул, существующих только в электронно-возбуждённых состояниях). Зависимость потенц. энергии взаимодействия атомов эксимерной молекулы, находящейся в основном электронном состоянии, от межъядерного расстояния является монотонно спадающей ф-цией, что отвечает отталкиванию ядер. Для возбуждённого электронного состояния, являющегося верх, уровнем лазерного перехода, такая зависимость имеет минимум, определяющий возможность существования самой эксимерной молекулы (рис.). Время жизни возбуждённой эксимерной молекулы ограничено

Зависимость энергии эсимерной молекулы от расстояния R между составляющими её атомами X и Y; верхняя кривая — для верхнего лазерного уровня, нижняя кривая-для нижнего лазерного уровня. Значения соответствуют центру линии усиления активной среды, её красной и фиолетовой границам. временем её радиац. распада. Поскольку ниж. состояние лазерного перехода в Э. л. опустошается в результате разлёта атомов эксимерной молекулы, характерное время к-рого (10 -13 — 10 -12 с) значительно меньше времени радиац. опустошения верх, состояния лазерного перехода, газ, содержащий эксимерные молекулы, является активной средой с усилением на переходах между возбуждёнными связанными и основным разлётным термами эксимерной молекулы.

Читать еще:  Гимнастика для глаз улучшение и восстановление зрения

Основу активной среды Э. л. составляют обычно двухатомные эксимерные молекулы — короткоживущие соединения атомов инертных газов друг с другом, с галогенами или с кислородом. Длина волны излучения Э. л. лежит в видимой или ближней УФ-области спектра. Ширина линии усиления лазерного перехода Э. л. аномально велика, что связано с разлётным характером нижнего терма перехода. Характерные значения параметров лазерных переходов для наиб, распространённых Э. л. представлены в таблице.

Параметры эксимерных лазеров

Оптимальные параметры активной среды Э. л. соответствуют оптимальным условиям образования эксимерных молекул. Наиб, благоприятные условия для образования димеров инертных газов соответствуют диапазону давлений 10-30 атм, когда происходит интенсивное образование таких молекул при тройных столкновениях с участием возбуждённых атомов:

При столь высоких давлениях наиболее эфф. способ введения энергии накачки в активную среду лазера связан с пропусканием через газ пучка быстрых электронов, к-рые теряют энергию преим. на ионизацию атомов газа. Конверсия атомных ионов в молекулярные и последующая диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов сопровождающаяся образованием возбуждённых атомов инертного газа, обеспечивают возможность эфф. преобразования энергии пучка быстрых электронов в энергию эксимерных молекул Лазеры на димерах инертных газов характеризуются кпд

1%. Осн. недостатком лазеров данного типа является чрезвычайно высокое значение уд. порогового энерговклада, что связано с малой длиной волны лазерного перехода и значит, шириной линии усиления. Это накладывает высокие требования на характеристики электронного пучка, используемого в качестве источника накачки лазера, и ограничивает значения выходной энергии лазерного излучения на уровне долей Дж (в импульсе) при частоте повторения импульсов не выше неск. Гц. Дальнейшее увеличение выходных характеристик лазеров на димерах инертных газов зависит от развития техники электронных ускорителей с длительностью импульса электронного пучка порядка десятков не и энергией пучка

Существенно более высокими выходными характеристиками отличаются Э. л. на моногалогенидах инертных газов RX*, где X — атом галогена. Молекулы этого типа эффективно образуются при парных соударениях, напр.или

Указанные процессы протекают с достаточной интенсивностью уже при давлениях порядка атмосферного, поэтому проблема введения энергии в активную среду таких лазеров оказывается технически значительно менее сложной, чем в случае лазеров на димерах инертных газов. Активная среда Э. л. на моногалогенидах инертных газов состоит из одного или неск. инертных газов при давлении порядка атмосферного и нек-рого кол-ва (

10 -2 атм) га-логеносодержаших молекул. Для возбуждения лазера применяется либо пучок быстрых электронов, либо импульсный электрич. разряд. При использовании пучка быстрых электронов выходная энергия лазерного излучения достигает значений

10 3 Дж при кпд на уровне неск. процентов и частоте повторения импульсов значительно ниже 1 Гц. В случае использования электрич. разряда выходная энергия лазерного излучения в импульсе не превышает долей Дж, что связано с трудностью формирования однородного по объёму разряда в значит, объёме при атм. давлении за время

10 нс. Однако при применении электрич. разряда достигается высокая частота повторения импульсов (до неск. кГц), что открывает возможности широкого практич. использования лазеров данного типа. Наиб. широкое распространение среди Э. л. получил лазер на XeCl, что связано с относительной простотой реализации работы в режиме высокой частоты повторения импульсов. Cp. выходная мощность этого лазера достигает уровня 1 кВт.

Наряду с высокими энергетич. характеристиками важной привлекательной особенностью Э. л. является чрезвычайно высокое значение ширины линии усиления активного перехода (табл.). Это открывает возможность создания мощных лазеров УФ- и видимого диапазонов с плавной перестройкой длины волны в достаточно широкой области спектра. Указанная задача решается с помощью инжекционной схемы возбуждения лазера, включающей в себя маломощный генератор лазерного излучения с длиной волны, перестраиваемой в пределах ширины линии усиления активной среды Э. л., и широкополосный усилитель. Эта схема позволяет получить лазерное излучение с шириной линии

10 -3 HM, перестраиваемое по длине волны в диапазоне шириной

Э. л. широко используются благодаря своим высоким энергетич. характеристикам, малой длине волны и возможности её плавной перестройки в довольно широком диапазоне. Мощные моноимпульсные Э. л., возбуждаемые электронными пучками, применяются в установках по исследованию лазерного нагрева мишеней с целью осуществления термоядерных реакций (напр., KrF-лазер с HM, выходной энергией в импульсе до 100 кДж, длительностью импульса

1 не). Лазеры с высокой частотой повторения импульсов, возбуждаемые импульсным газовым разрядом, используются в технол. целях при обработке изделий микроэлектроники, в медицине, в экспериментах по лазерному разделению изотопов, при зондировании атмосферы в целях контроля её загрязнения, в фотохимии и в эксперим. физике в качестве интенсивного источника монохроматич. излучения УФ- или видимого диапазона.

Лит.: Эксимерные лазеры, под ред. Ч. Роудза, пер. с англ., M., 1981; ЕлецкийА. В.. Смирнов Б. M., Физические процессы в газовых лазерах, M.. 1985. А. В. Елецкий.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector