Реферати » Реферати з біології » Лазер і його пристрій

Лазер і його пристрій

ВСТУП
В даний час лазерне випромінювання з більшим чи меншим успіхом застосовується в різних галузях науки. Унікальні властивості випромінювання лазерів, такі, як монохроматичность, когерентність, мала розбіжність і можливість при фокусуванні отримувати дуже високу щільність потужності на опромінюваної поверхні забезпечили широке застосування лазерів. Використання квантової електроніки виявилося, зокрема, дуже корисним для клінічної медицини. У медичних цілях використовуються, в основному, твердотільні і газові лазери. Імпульсні твердотільні лазери застосовують переважно в офтальмології для операцій з усунення відшарування сітківки ока і при лікуванні глаукоми. Для цих цілей була розроблена спеціальна апаратура з використанням неодімових і рубінових лазерів. Для операцій з розтином тканин імпульсні лазери виявилися непридатні, тому для цих цілей застосовують лазери безперервної дії. У Радянському Союзі була створена хірургічна апаратура на СО2 лазерах. Такі хірургічні установки застосовують у загальній хірургії, онкології та інших областях.
Установками на основі аргонових лазерів безперервної дії з використанням спеціальних світловодів користуються медики при внутрішньопорожнинних операціях.
У терапії різних хвороб широко застосовуються газові гелій-неонові лазери. Наприклад, позитивні результати отримані при лікуванні трофічних виразок, ран, запальних процесів, деяких судинних захворювань і в кардіології. Не викликає сумніву стимулююча дія випромінювання гелій-неонових лазерів при регенерації і поліпшення обмінних процесів.
Основними перевагами, що стимулюють застосування лазерів в медицині, є радикальність лікування, зниження термінів втручання, зменшення кількості ускладнень, крововтрати, поліпшення умов стерильності і т. д.
I . ЛАЗЕРНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ
1.1 ОПТИЧНІ квантовихгенераторів
Лазери являють собою джерела світла, що працюють на базі процесу вимушеного (стимульованого, індукованого) випускання фотонів збудженими атомами або молекулами під впливом фотонів випромінювання, що мають ту ж частоту. Відмінною рисою цього процесу є те, що фотон, що виникає при вимушеному випущенні, ідентичний викликав його поява зовнішньому фотону по частоті, фазі, напрямку і поляризації. Це визначає унікальні властивості квантових генераторів: висока когерентність випромінювання в просторі і в часі, висока монохроматичность, вузька спрямованість пучка випромінювання, величезна концентрація потоку потужності і здатність фокусуватися в дуже малі обсяги. Лазери створюються на базі різних активних середовищ: газоподібному, рідкому або твердому. Вони можуть давати випромінювання в досить широкому діапазоні довжин хвиль - від 100 нм (ультрафіолетове світло) до 1.2 мкм (інфрачервоне випромінювання) - і можуть працювати як в безперервному, так і в імпульсному режимах.
Лазер складається з трьох принципово важливих вузлів: випромінювача, системи накачування і джерела живлення, робота яких забезпечується за допомогою спеціальних допоміжних пристроїв. Спрощена конструктивна схема гелій-неонового лазера показана на малюнку нижче.
Випромінювач призначений для перетворення енергії накачування (перекладу гелій-неонової суміші 3 в активний стан) в лазерне випромінювання і містить оптичний резонатор, що представляє собою в загальному випадку систему ретельно виготовлених відображають, заломлюючих і фокусуючих елементів, під внутрішньому просторі якого збуджується і підтримується певний тип електромагнітних коливань оптичного діапазону. Оптичний резонатор повинен мати мінімальні втрати в робочій частині спектра, високу точність виготовлення вузлів і їх взаємної установки. У лазері, показаному на малюнку, оптичний резонатор виконаний у вигляді двох паралельних дзеркал 1 і 5, розташованих поза активною частиною середовища 3, яка відокремлена від навколишнього середовища колбою 6 розрядної трубки і двома вікнами 2,4 з плоскопараллельнимі кордонами, утворюють з віссю випромінювання кут Брюстера. Зовнішні дзеркала 1 і 5 забезпечують багаторазове проходження випромінювання через активне середовище з наростанням потужності потоку лазерного випромінювання. Для виходу випромінювання одне з дзеркал (5) робиться з отвором або напівпрозорим.


Система накачування призначена для перетворення енергії джерела електричного живлення 8 в енергію іонізованої активного середовища 3 лазера. Накачування здійснюється електричним розрядом, для чого в ньому встановлюються два електроди - катод 7 і анод 9, між якими подається напруга від джерела живлення. Атоми гелію збуджуються при зіткненнях з швидкими електронами і, стикаючись з атомами неону, передають їм свою енергію. У деяких типах лазерів застосовують фокусують магніти або обмотки і спеціальні відвідні трубки для циркуляції активного середовища.


1.2 ОСНОВНІ НАПРЯМКИ І ЦІЛІ МЕДИКО-БІОЛОГІЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ ЛАЗЕРІВ.
Сучасні напрямки медико-біологічного застосування лазерів можуть бути розділені на дві основні групи:

До першого типу віднесено вплив на тканини патологічного вогнища імпульсним або безперервним лазерним випромінюванням при щільності потужності , недостатньою для глибокого зневоднення, випаровування тканин і виникнення в них дефекту. Цьому типу впливу відповідає застосування лазерів в дерматології та онкології для опромінення патологічних тканинних утворень, яке призводить до їх коагуляції. Другий тип - розсічення тканин, коли під впливом випромінювання лазера безперервного або частотно-періодичної дії частина тканини випаровується і в ній виникає дефект. У цьому випадку щільність потужності випромінювання може перевершувати використовувану при коагуляції на два порядки і більше. Цьому типу впливу відповідає хірургічне застосування лазерів. До третього типу можна віднести вплив на тканини і органи низькоенергетичного випромінювання, зазвичай не викликає явних морфологічних змін, але приводить до певних біохімічним і фізіологічним зрушень в організмі, тобто вплив типу фізіотерапевтичного. Сюди ж слід включити застосування гелій-неонового лазера в цілях біостимуляції при мляво поточних ранових процесах, трофічних виразок та ін
Незважаючи на всю умовність схеми (неважко бачити, наприклад, що при розтині тканин спостерігається одночасно загибель частини клітин, тобто реалізується і вплив по першому типу, розсічення і коагуляція тканин супроводжується певними фізіолого-біохімічними змінами та ін), вона дає уявлення про ті основні ефекти, які досягаються за допомогою лазерного опромінення і практично використовуються фахівцями медико-біологічного профілю. Завдання досліджень за механізмом біологічної дії лазерної радіації зводиться до вивчення тих процесів, які лежать в основі інтегральних ефектів, викликаних опроміненням - коагуляції тканин, їх випаровування, біостімуляціонних зрушень в організмі.
1.3 ЛАЗЕРНА ДІАГНОСТИКА В ОФТАЛЬМОЛОГІЇ
1.3.1 ангіограф
Дослідження судинної системи та гемодинаміки очного дна є одним з найважливіших засобів ранньої діагностики важких патологічних змін органа зору і, в кінцевому рахунку, профілактики передчасної сліпоти.
Найбільше поширення для дослідження гемодинаміки в даний час отримали флюоресцентна ангіографія та ангіоскопія очного дна. Ці методи володіють великою інформаційною ємністю.
Флюоресцентна ангіографія (ФАГ) з фотореєстрації дозволяє зафіксувати результати дослідження, але порушує цілісність динамічної картини кровообігу.
Перед дослідником, який працює над удосконаленням і розробкою апаратури для дослідження гемодинаміки очного дна, постають такі завдання:
1) вибір фотоприймача, що має досить високу чутливість як у видимому , так і в ближньому інфрачервоному діапазоні і дає можливість оперативно реєструвати і відтворювати в реальному часі динамічну картину кровообігу очного дна
2) вибір відповідного джерела освітлення очного дна, який випромінює в діапазоні порушення застосовуваних контрастують барвників і дозволяє досить простим способом змінювати довжину хвилі випромінювання.
Бажано, щоб джерело освітлення в потрібному діапазоні випромінювання мав можливо більш вузьку ширину спектра, найкраще випромінювання на одній лінії максимального поглинання відповідного барвника. Застосування джерела освітлення з такою характеристикою виключає високу загальну засвічення очі.
Обраний фотоприймач повинен володіти якомога більшою чутливістю в робочому діапазоні, що дасть можливість знизити рівень освітленості очного дна.
Фотоприймач повинен мати роздільну здатність, достатню для передачі дрібних деталей очного дна, і високе відношення сигнал-шум для відтворення зображення очного дна з необхідним контрастом.
Проведені експерименти показали, що оптимальним з точки зору всіх вимог, що пред'являються до фотоприймача, є використання у якості такого телевізійної передавальної трубки. Телевізійний фотоприймач перетворює оптичне зображення на його мішені в послідовність електричних імпульсів-телевізійний відеосигнал. Відеосигнал передається

Сторінки: 1 2 3 4 5

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар