Laser. Nm - grün.

1. Passage von monochromatischen Licht durch eine transparente Umgebung.

2. Erstellen einer inversen Bevölkerung. Pumpmethoden.

3. Das Prinzip des Lasers. Arten von Lasern.

4. Merkmale der Laserstrahlung.

5. Eigenschaften von Laserstrahlung, die in der Medizin verwendet werden.

6. Änderungen der Eigenschaften von Gewebe und ihrer Temperatur unter der Wirkung kontinuierlicher leistungsstarker Laserstrahlung.

7. Verwendung von Laserstrahlung in der Medizin.

8. Grundlegende Konzepte und Formeln.

9. Aufgaben

Wir wissen, dass das Licht von separaten Portionen emittiert wird - Photonen, von denen jeder sich als Ergebnis des Strahlungsübergangs eines Atoms, Molekülen oder Ions entsteht. Natürliches Licht ist ein Satz einer großen Anzahl solcher Photonen, die sich in der Frequenz und der Phase unterscheiden, die an zufälligen Zeitmomenten in zufälliger Richtungen emittiert werden. Erhalten leistungsstarke Balken des monochromatischen Lichts mit natürlichen Quellen - die Aufgabe ist praktisch ungelöst. Gleichzeitig wurde die Notwendigkeit solcher Bündel sowohl Physiker als auch Spezialisten vieler angewandter Wissenschaften spürbar. Die Erstellung eines Lasers darf diese Aufgabe lösen.

Laser- Ein Gerät erzeugt kohärente elektromagnetische Wellen aufgrund der erzwungenen Strahlung von Mikropartikeln des Mediums, in der ein hoher Anregungserregung eines der Energieniveaus erzeugt wird.

Laserlaserlichtverstärkung durch Stimulation von Emissionsstrahlung) ist ein Anstieg des Lichts mit erzwungener Strahlung.

Die Intensität der Laserstrahlung (LI) ist oft größer als die Intensität der natürlichen Lichtquellen, und die Divergenz des Laserstrahls ist weniger als ein Winkelminuten (10 -4 rad).

31.1. Passage von monochromatischen Licht durch eine transparente Umgebung

In der Vorlesung fanden wir heraus, dass der Durchgang von Licht durch die Substanz als begleitet wird photonanregung.seine Partikel und Handlungen zwangsstrahlung.Betrachten Sie die Dynamik dieser Prozesse. Angenommen, in der Umgebung gilt monochromatischdas Licht, dessen Frequenz (ν) dem Übergang von Partikeln dieses Mediums aus dem Hauptpegel (E 1) zum aufgeregten (E 2) entspricht:

Photonen, die in Partikel im Hauptstatus fallen, werden sein absorbierenund die Partikel selbst wechseln in den angeregten Zustand E 2 (siehe Abb. 27.4). Photonen, die in angeregte Partikel fallen, initiieren eine erzwungene Strahlung (siehe Abb. 27.5). Gleichzeitig tritt Photon-Verdoppelung auf.

In einem Zustand des thermischen Gleichgewichts ist das Verhältnis zwischen der Anzahl der angeregten (n 2) und der nicht erregenden (n 1) -Partikel der Verteilung des Boltzmanns gehorcht:

wenn k die Boltzmann konstant ist, ist t eine absolute Temperatur.

In diesem Fall dominiert N 1\u003e N 2 und die Absorption dominieren die Verdoppelung. Folglich ist die Intensität des aufstrebenden Lichts i weniger als die Intensität des einfallenden Lichts I 0 (Abb. 31.1).

Feige. 31.1.Schwächung des Lichts, das durch das Medium verläuft, in dem der Anregungsgrad weniger als 50% beträgt (N 1\u003e N 2)

Als Licht absorbiert, wächst der Grad der Aufregung. Wenn es 50% (n 1 \u003d n 2) erreicht, zwischen absorptionund verdoppelungdas Gleichgewicht wird festgestellt, da die Wahrscheinlichkeiten von Photonen, die in die angeregten und nicht erlaubten Partikel eintreten, gleich sein werden. Wenn die mittlere Beleuchtung nach einiger Zeit stoppt, kehrt das Medium nach einer Weile in den anfänglichen Zustand zurück, der der Boltzmann-Verteilung (N 1\u003e N 2) entspricht. Machen Sie eine vorläufige Schlussfolgerung:

Bei Beleuchtung durch monochromatisches Licht (31.1) es ist unmöglich zu erreichen dieser Zustand des Mediums, in dem der Anregungsgrad 50% übersteigt. Und doch betrachten wir die Frage, dass Licht durch das Medium passiert, in dem der Zustand von N 2\u003e N 1 in gewisser Weise erreicht wurde. Dieser Zustand wird als Staat mit bezeichnet inverse Bevölkerung.(von Lat. inversio.- Drehen).

Inverse Bevölkerung.- Dies ist ein Zustand des Mediums, in dem die Anzahl der Partikel auf einem der oberen Ebenen größer ist als am Boden.

In einem inversen Bevölkerungsmedium ist die Wahrscheinlichkeit, dass Photon, der in das angeregte Teilchen eintritt, größer als in einem nicht erscheinenden. Daher dominiert der Verdopplungsvorgang den Absorptionsprozess und findet statt dazugewinnen lichter (Abb. 31.2).

Als Licht durch das Medium mit inverser Bevölkerung durchläuft, verringert sich der Anregungsgrad. Wenn es 50% erreicht

Feige. 31.2.Verstärkung von Licht, das durch ein Medium mit inverser Population geht (N 2\u003e N 1)

(N 1 \u003d N 2), zwischen absorptionund verdoppelunggleichgewicht und der Effekt der leichten Verstärkung verschwinden. Wenn die mittlere Beleuchtung stoppt, kehrt das Medium nach einer Weile zu einem Zustand, der der Kampfverteilung entspricht (N 1\u003e N 2).

Wenn all diese Energie in Strahlungsübergängen hervorgehoben wird, erhalten wir einen leichten Puls einer riesigen Macht. Es ist wahr, es hat nicht die erforderliche Kohärenz und Orientierung, sondern ist sehr monochromatisch (HV \u003d E 2 - E 1). Dies ist kein Laser, aber etwas Nahes.

31.2. Eine inverse Bevölkerung erstellen. Pumpmethoden

Ist es also möglich, inverse Bevölkerung zu erreichen? Es stellt sich heraus, Sie können, wenn Sie verwenden dreienergieniveaus mit der folgenden Konfiguration (Abb. 31.3).

Lassen Sie das Medium ein leistungsstarkes Lichtblitz beleuchtet. Ein Teil des Strahlungsspektrums wird im Übergang von der Hauptstufe E 1 bis zu einem weiten Niveau von E 3 absorbiert. Erinnere dich daran breites ist ein Energieniveau mit einer kleinen Entspannungszeit. Daher bewegt sich der Großteil der Partikel auf den Anregungsniveau E3, was auf einen schmal metastabellen Pegel E2 bewegt, wo ihre Akkumulation auftritt. Aufgrund der Enge dieser Ebene ist nur ein kleiner Anteil an Flash-Photonen

Feige. 31.3.Eine inverse Bevölkerung auf einem metastabellen Niveau schaffen

verursacht einen erzwungenen Übergang E 2 → E 1. Dies liefert Bedingungen für die Schaffung einer inversen Bevölkerung.

Der Prozess der Schaffung einer inversen Bevölkerung wird aufgerufen gepumptIn modernen Lasern werden verschiedene Arten von Pumpen verwendet.

Optisches Pumpen transparentes Wirkmedium verwendet Lichtimpulse aus einer externen Quelle.

Elektrische Pumpgas Wirkstoffe verwenden eine elektrische Entladung.

Einspritzpumpen Halbleiter-Wirkmedien verwendet den elektrischen Strom.

Chemisches Pumpen aktive Umwelt Aus der Mischung der Gase verwendet die Energie der chemischen Reaktion zwischen den Bauteilen der Mischung.

31.3. Prinzip des Laserbetriebs. Arten von Lasern

Das Laserfunktionsdiagramm ist in Fig. 4 gezeigt. 31.4. Das Arbeitsfluid (aktives Medium) ist ein langer schmaler Zylinder, deren Enden mit zwei Spiegeln geschlossen sind. Einer der Spiegel (1) ist durchscheinend. Ein solches System wird als optischer Resonator bezeichnet.

Das Pumpensystem führt Partikel von der Hauptstufe E1 auf den Absorptionsstufe E 3, von der sie auf dem metastabellen Pegel E 2 im Leerlauf sind, wodurch ihre inverse Bevölkerung erzeugt wird. Danach beginnt spontane Emissionen E 2 → E 1 mit der Emission von monochromatischen Photonen:

Feige. 31.4.Schematisches Lasergerät

Photonen der spontanen Strahlung, die in einem Winkel zur Achse des Resonators emittiert werden, gehen durch die Seitenoberfläche und nehmen nicht an dem Erzeugungsprozess teil. Ihr Fluss trocknet schnell.

Photonen, dass, nach dem spontanen Strahlung entlang der Achse des Resonators, wiederholt das Arbeitsfluid durch, was von den Spiegeln reflektiert wird. Gleichzeitig interagieren sie mit angeregten Partikeln, die erzwungene Strahlung initiieren. Aufgrund dessen ist der "avalancheähnliche" Anstieg der induzierten Photonen, die sich in derselben Richtung bewegen, auftreten. Der kürzlich verstärkte Photonenstrom kommt durch einen durchscheinenden Spiegel, der einen kraftvollen Strahl nahezu parallel kohärenter Strahlen erzeugt. In der Tat wird Laserstrahlung erzeugt zuerstspontanes Photon, das sich entlang der Resonatorachse bewegt. Dies gewährleistet Strahlungskohärenz.

Somit wandelt der Laser die Energie der Pumpenquelle in die Energie des monochromatischen kohärenten Lichts um. Die Wirksamkeit einer solchen Transformation, d. H. Die Effizienz hängt von der Art des Lasers ab und liegt im Bereich des Prozentsatzes von bis zu mehreren zehn Prozent. Die meisten Trampellaser sind 0,1-1%.

Arten von Lasern

Der erste erstellte Laser (1960) verwendete Rubin- und optisches Pumpensystem als Arbeitsflüssigkeit. Rubin ist ein kristallines Aluminiumoxid A1 2 O 3, das etwa 0,05% der Chromatome enthielt (es ist Chrom, der rosafarbene Farbe gibt). Chromatome, die in ein Kristallgitter eingebettet sind, sind ein aktives Medium.

mit der Konfiguration der in Fig. 1 gezeigten Energiespiegel. 31.3. Rubin-Laserstrahlungswellenlänge gleich λ \u003d 694,3 nm. Dann schien es Laser mit anderen aktiven Medien auf.

Je nach Art des Arbeitskörpers sind die Laser in Gas, Festkörper, Flüssigkeit, Halbleiterteil, unterteilt. Bei Festkörperlasern wird das aktive Element üblicherweise in Form eines Zylinders hergestellt, dessen Länge viel größer ist als sein Durchmesser. Gas- und flüssige aktive Medien werden in einer zylindrischen Küvette angeordnet.

Je nach Pumpverfahren ist es möglich, eine kontinuierliche und Impulsgeneration der Laserstrahlung zu erhalten. Mit einem kontinuierlichen Pumpensystem wird die Umkehrung der Bevölkerung aufgrund einer externen Energiequelle lange Zeit aufrechterhalten. Zum Beispiel kontinuierliche Anregung durch elektrische Entladung in der Gasumgebung. Mit einem gepulsten Pumpsystem wird die Inversion der Bevölkerung in einem Impulsmodus erstellt. Häufigkeit der Impulse von 10 -3

Hz bis 10 3 Hz.

31.4. Merkmale der Laserstrahlung

Die Laserstrahlung in seinen Eigenschaften unterscheidet sich wesentlich von der Strahlung herkömmlicher Lichtquellen. Wir notieren seine charakteristischen Merkmale.

1. Kohärenz.Strahlung ist hochkohärentwas ist auf die Eigenschaften der Zwangstrahlung zurückzuführen. In diesem Fall wird nicht nur temporär, sondern auch räumliche Kohärenz: Die Phasendifferenz an zwei Punkten der Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung wird durch konstant aufrechterhalten (Abb. 31,5, a).

2. Kollimation.Laserstrahlung ist kollimiertjene. Alle Strahlen im Strahl sind fast parallel zueinander (Abb. 31,5, b). In einem hohen Abstand ist der Laserstrahl nur geringfügig im Durchmesser erhöht. Seit der Ecke der Divergenz φ kleine, die Intensität des Laserstrahls nimmt mit der Entfernung schwach ab. Dadurch können Sie Signale für große Entfernungen bei einer geringen Schwächung ihrer Intensität übertragen.

3. Monochromatismus.Laserstrahlung ist in hoher Grad monochromatischjene. enthält Wellen von fast der gleichen Frequenz (die Breite der Spektrallinie ist Δλ ≈0,01 nm). Auf der

fig. 31.5, in einem schematischen Vergleich der Laserstrahlleitungsbreite und eines Gewöhnlichen Lichts.

Feige. 31.5.Kohärenz (A), Collimität (B), monochromatische (c) Laserstrahlung

Vor dem Erscheinungsbild von Lasern konnte Strahlung mit einem gewissen Grad an Monochromatik mit Vorrichtungen erhalten - Monochrommatoren, die aus einem festen Spektrum, schmalen spektralen Intervallen (enge Wellenlängenbänder) ausgeschieden wurden, aber die Lichtkraft in solchen Bahnen ist gering.

4. Hohe Energie.Mit Hilfe eines Lasers ist es möglich, eine sehr hohe Leistung der monochromatischen Strahlung - bis zu 10 5 W im kontinuierlichen Modus zu gewährleisten. Die Kraft von Pulslasern ist mehrere Größenordnungen höher. Somit erzeugt der Neodym-Laser einen Impuls mit einer Energie E \u003d 75 j, deren Dauer t \u003d 3x10 -12 p ist. Die Kraft im Impuls ist p \u003d e / t \u003d 2,5 × 10 13 W (zum Vergleich: Die Kraft der Wasserkraftleistung beträgt p ~ 10 9 W).

5. Hohe Intensität.Bei gepulsten Lasern ist die Intensität der Laserstrahlung sehr hoch und kann i \u003d 10 14 -10 16 W / cm 2 erreichen (vgl. Intensität sonnenlicht in der Nähe der Bodenfläche i \u003d 0,1 w / cm 2).

6. Hohe Helligkeit.In den Lasern, die im sichtbaren Bereich arbeiten, helligkeitlaserstrahlung (die Kraft des Lichts von der Oberflächeneinheit) ist sehr groß. Sogar die schwächsten Laser haben eine Helligkeit von 10 15 kd / m 2 (zum Vergleich: die Helligkeit der Sonne l ~ 10 9 kd / m 2).

7. Druck.Wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche des Körpers fällt, wird erzeugt druck(D). Mit der vollständigen Absorption von Laserstrahlung, die senkrecht zur Oberfläche fällt, wird ein Druck d \u003d i / c erstellt, wobei der Strahlungswert der Strahlung, c - die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist. Mit voller Reflexion ist der Druck doppelt so viel. Für die Intensität I \u003d 10 14 W / cm 2 \u003d 10 18 w / m 2; D \u003d 3,3x10 9 Pa \u003d 33.000 atm.

8. Polarisierung.Laserstrahlung vollständig polarisiert.

31.5. Eigenschaften von Laserstrahlung, die in der Medizin verwendet werden

Lena Wellenlänge.

Die Strahlungswellenlängen (λ) der medizinischen Laser liegen im Bereich von 0,2 -10 μm, d. H. Von ultraviolett bis zum Fern Infrarotbereich.

Strahlungskraft.

Die Strahlungsleistung (P) von medizinischen Lasern variiert in einem weiten Bereich, der durch die Verwendung der Anwendungsziele definiert ist. Laser mit kontinuierlichem Pumpen P \u003d 0,01-100 W. Pulslaser zeichnen sich durch Strom in den Impuls p und die Impulsdauer τ und

Für chirurgische Laser P und \u003d 10 3 -10 8 W und die Impulsdauer t und \u003d 10 -9 -10 -3 s.

Energie im Strahlungsimpuls

Die Energie eines Impulses der Laserstrahlung (E und) wird durch die Beziehung E und \u003d P bestimmt, und wobei t die Dauer des Strahlungsimpulses (üblicherweise t und \u003d 10 -9 -10 -3 s) ist. Für chirurgische Laser E und \u003d 0,1-10 J.

Häufigkeit von Impulsen

Diese Merkmale (F) von Impulslasern zeigt die Anzahl der von einem Laser erzeugten Strahlungsimpulse für 1 s. Für therapeutische Laser F \u003d 10-3 000 Hz für chirurgische F \u003d 1-100 Hz.

Die durchschnittliche Strahlungskraft

Diese Merkmale (P von CP) von pulsierendiodischen Lasern zeigt, welche Energie die Laser emittiert für 1 s und wird durch das folgende Verhältnis bestimmt:

Intensität (Leistungsdichte)

Diese Eigenschaft (I) ist definiert als das Verhältnis der Leistung der Laserstrahlung zur Querschnittsfläche des Balkens. Für kontinuierliche Laser i \u003d p / s. Im Falle von Impulslasern unterscheiden sich intensität im Impuls.I und \u003d p und / s und die durchschnittliche Intensität i cf \u003d p cf / s.

Die Intensität von chirurgischen Lasern und Druck, die durch ihre Strahlung erzeugt werden, weisen die folgenden Werte auf:

für kontinuierliche Laser I ~ 10 3 W / cm 2, d \u003d 0,033 Pa;

für Pulslaser I und ~ 10 5 -10 11 W / cm 2, d \u003d 3,3 - 3,3x10 6 Pa.

Energiedichte im Puls

Dieser Wert (W) kennzeichnet die Energie, die auf eine Einheit der bestrahlten Oberfläche für einen Impuls fällt, und wird durch das Verhältnis W \u003d E und / s bestimmt, wobei S (cm 2) der Bereich des Lichtflecks ist ( dh Querschnitt des Laserstrahls) auf der Oberfläche Biotani. In den in der Operation verwendeten Laser W ≈ 100 j / cm 2.

Der Parameter W kann als eine Dosis von Strahlung D für 1 Puls betrachtet werden.

31.6. Änderungen der Eigenschaften des Gewebes und seiner Temperatur unter der Wirkung kontinuierlicher leistungsstarker Laserstrahlung

Temperatur- und Gewebeeigenschaften ändern

unter der Wirkung der kontinuierlichen Laserstrahlung

Die Absorption leistungsstarker Laserstrahlung durch biologisches Gewebe wird von der Freisetzung von Wärme begleitet. Um die hervorgehobene Wärme zu berechnen, verwenden Sie einen besonderen Wert - volumendichte der Wärme(q).

Die Freisetzung von Wärme wird von einer Temperaturerhöhung begleitet, und die folgenden Prozesse gehen in Gewebe fort:

bei 40-60 ° C, der Aktivierung von Enzymen, der Bildung von Schwellungen, Änderung und Abhängigkeit von der Wirkungszeit des Todes der Zelldenaturierung des Proteins, des Beginns der Gerinnung und der Nekrose;

bei 60-80 ° C - Denaturierung von Kollagen, Membranfehlern; bei 100 ° C - Dehydratisierung, Verdampfen von Gewebewasser; Über 150 ° C - Charing;

Über 300 ° C - Gewebeverdampfung, Gasbildung. Die Dynamik dieser Prozesse ist in Fig. 2 dargestellt. 31.6.

Feige. 31.6.Dynamik der Temperatur des Gewebes unter dem Einfluss der kontinuierlichen Laserstrahlung

1 phase.Zunächst steigt die Temperatur des Stoffes von 37 bis 100 ° C an. In diesem Temperaturbereich bleiben die thermodynamischen Eigenschaften des Gewebes nahezu unverändert, und die lineare Temperaturerhöhungen erfolgt mit der Zeit (α \u003d const und i \u003d const).

2 phase.Bei einer Temperatur von 100 ° C beginnt die Verdampfung des Gewebewassers und bis zum Ende dieses Verfahrens bleibt die Temperatur konstant.

3 phase.Nach dem Verdampfen von Wasser beginnt die Temperatur wieder zu wachsen, aber langsamer als in Abschnitt 1, da das dehydrierte Gewebe Energie aufnimmt, ist schwächer als normal.

4 phase.Bei Erreichen der Temperatur von T ≈ 150 ° C beginnt der Koagulationsprozess und folglich das "Schwärzen" von Biiter. In diesem Fall steigt der Absorptionskoeffizient α an. Daher gibt es eine nichtlineare, beschleunigende Temperaturerhöhung der Zeit.

5 phase.Beim Erreichen der Temperatur von T ≈ 300 ° C beginnt der Verdampfungsprozess von dehydratisiertem kohärtem Biyzanis und der Temperaturanstieg wieder anhält. In diesem Moment ist die Laserstrahlscheiben (entfernt) das Tuch, d. H. wird ein Skalpell.

Der Temperaturerhöhungsgrad hängt von der Tiefe des Gewebes ab (Abb. 31.7).

Feige. 31.7.Prozesse, die in bestrahlten Geweben in verschiedenen Tiefen auftreten: aber- In der Oberflächenschicht erwärmt der Gewebe bis zu mehreren hundert Grad und verdampft; b.- Die durch die obere Schicht geschwächte Kraft der Strahlung ist nicht ausreichend für die Verdampfung des Gewebes. Die Gewebekoagulation tritt auf (manchmal zusammen mit dem Kabelbaum - eine schwarze kühne Linie); im- Gewebeheizung aufgrund der Wärmeübertragung aus der Zone (b)

Die Länge der einzelnen Zonen wird sowohl durch die Eigenschaften der Laserstrahlung als auch die Eigenschaften des Gewebes selbst (in erster Linie der Absorptions- und Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten) bestimmt.

Die Wirkung eines kraftvollen fokussierten Strahlungsstrahls von Laserstrahlung wird mit dem Auftreten von Stoßwellen begleitet, was den benachbarten Gewebe mechanische Beschädigung verursachen kann.

Ablation von Gewebe unter dem Einfluss starker gepulster Laserstrahlung

Wenn der Gewebe von kurzen Impulsen der Laserstrahlung mit hoher Energiedichte ausgesetzt ist, wird ein weiterer Mechanismus der Dissektion und des Erkennungen biologischer Einstiegs implementiert. In diesem Fall gibt es eine sehr schnelle Erwärmung der Gewebeflüssigkeit auf die Temperatur von T\u003e t der Instrumentierung. In diesem Fall erweist sich die Gewebeflüssigkeit in einem metastabilen überhitzten Zustand. Dann gibt es eine "explosive" Siede des Gewebefluids, das von der Entfernung von Gewebe ohne Charing begleitet wird. Dieses Phänomen wird genannt abtragung.Die Ablation wird von der Erzeugung mechanischer Stoßwellen begleitet, die in der Lage sind, den Gewebe in der Nähe der Zone der Laserbelastung mechanische Beschädigung zu verursachen. Diese Tatsache muss beim Auswählen der Parameter der Impuls-Laserstrahlung berücksichtigt werden, beispielsweise wenn das Hautschleifen, Bohrzähnen oder mit einer Laserkorrektur der Sehschärfe ist.

31.7. Laserstrahlung in der Medizin

Die Prozesse, die das Wechselwirkung von Laserstrahlung (LI) mit Bioobjekten kennzeichnen, können in 3 Gruppen unterteilt werden:

auswirkung des Einschlags(was keinen spürbaren Effekt auf das Bio-Objekt hat);

photochemische Aktion.(angeregte Partikel mit einem Laser oder selbst nimmt an den entsprechenden chemischen Reaktionen teil, oder überträgt seine Anregung auf ein anderes Teilchen, das an der chemischen Reaktion beteiligt ist);

photoint-Beweis(durch Hervorhebung von Wärme- oder Stoßwellen).

Laserdiagnose.

Laserdiagnostik ist ein nicht realisierter Effekt auf BIO-Objekt mit kohärenzlaserstrahlung. Wir listen die grundlegenden Diagnosemethoden auf.

Interferometrie.Unter dem Reflexion von Laserstrahlung von der rauen Oberfläche treten sekundäre Wellen auf, die miteinander einteilt. Infolgedessen wird ein Bild von dunklen und leichten Flecken (Flecken) gebildet, deren Ort Informationen über die Oberfläche des Bio-Objekts (das Verfahren zur Singen der Interferometrie) gibt.

Holographie.Bei Verwendung von Laserstrahlung wird ein 3-dimensionales Bild eines Objekts erhalten. In der Medizin können Sie mit dieser Methode volumetrische Bilder der inneren Hohlräume des Magens, der Augen usw. erhalten.

Lichtstreuung.Beim Überlassen eines scharf gerichteten Laserstrahls durch ein transparentes Objekt tritt Lichtstreuung auf. Die Registrierung der Winkelabhängigkeit der Intensität des gestreuten Lichts (Verfahren der Ölmeterometrie) ermöglicht es, die Abmessungen der Partikel des Mediums (von 0,02 bis 300 μm) und den Grad ihrer Verformung zu bestimmen.

Bei Verstreuung kann die Polarisation von Licht variieren, was auch bei der Diagnose verwendet wird (Polarisation-Neophelometrie-Methode).

Doppler-Effekt.Dieses Verfahren basiert auf der Messung der Dopplerverschiebung der Frequenz, ob, ob, wann, wenn das Licht auch von den langsam bewegenden Partikeln (Anenterometrieverfahren) reflektiert wird. Auf diese Weise die Geschwindigkeit des Blutflusses in Gefäßen, der Mobilität von Bakterien usw.

Quasi-elastische Streuung.Mit einer solchen Streuung gibt es eine geringfügige Änderung der Wellenlänge der Prüfung, ob. Der Grund dafür ist eine Änderung der Messung der Streueigenschaften (Konfigurationen, Teilchenkonformation). Die Zeitänderungen in den Parametern der Streufläche äußern sich in der Änderung des Streuspektrums gegenüber dem Spektrum der Versorgungsstrahlung (das Spektrum der Streuung wird entweder unterbrochen oder zusätzlicher Maxima erscheint darin). Diese Methode Ermöglicht das Erlauben, Informationen zu den sich ändernden Merkmalen des Scatters zu erhalten: Diffusionskoeffizient, Richtungsgeschwindigkeit, Größen. Dies ist die Diagnose von Proteinmakromolekülen.

Laser-Massenspektroskopie.Diese Methode wird zur Erforschung verwendet. chemische Zusammensetzung Objekt. Leistungsstarke Laserstrahlungsbalken verdunsten den Stoff von der Oberfläche des Biobject. Paare werden gemäß den Ergebnissen der Masse-spektralen Analyse unterzogen, deren Ergebnisse die Zusammensetzung der Substanz beurteilen.

Laserbluttest.Laserstrahl, der durch eine enge Quarzkapillare geleitet wurde, wodurch speziell behandelte Blutpumpen die Fluoreszenz seiner Zellen verursacht. Fluoreszierender Glühen wird dann von einem empfindlichen Sensor erfasst. Dieses Glühen ist für jede Art von Zellen spezifisch, die durch den Abschnitt des Laserstrahls um einen führt. Die Gesamtzahl der Zellen im angegebenen Blutvolumen wird berechnet. Die genauen quantitativen Indikatoren für jeden Zelltyp sind definiert.

Methode zum PhotoLolving.Es wird verwendet, um die Oberfläche zu studieren kompositionobjekt. Leistungsstarke Strahlen dürfen Mikroproben von der Oberfläche des Bio-Objekts durch Verdampfen der Substanz und der anschließenden Massenspektralanalyse dieses Dampfs einnehmen.

Verwendung von Laserstrahlung in der Therapie

In der Therapie werden Laser mit niedrigem Intensität verwendet (Intensität von 0,1 bis 10 W / cm 2). Strahlung mit geringer Intensität verursacht keine spürbare destruktive Wirkung auf dem Gewebe direkt während der Bestrahlung. In den sichtbaren und ultravioletten Bereiche des Spektrums sind Bestrahlungseffekte auf photochemische Reaktionen zurückzuführen und unterscheiden sich nicht von den Wirkungen, die durch monochromatisches Licht verursacht werden, das aus herkömmlichen nicht kohärenten Quellen erhalten wird. In diesen Fällen sind Laser einfach praktische monochromatische Lichtquellen,

Feige. 31.8.Schema der Anwendung einer Laserquelle für intravaskuläre Bestrahlung von Blut

genaue Lokalisierung und Dosierung der Exposition. Als Beispiel in FIG. 31.8 zeigt das Schema der Verwendung einer Quelle der Laserstrahlung für intravaskuläre Bluteinstrahlung bei Patienten mit Herzinsuffizienz.

Nachfolgend sind die häufigsten Methoden der Lasertherapie.

Therapie mit rotem Licht.Die Strahlung des nicht-ne-Lasers mit einer Wellenlänge von 632,8 nm wird mit einem entzündungshemmenden Ziel zur Behandlung von Wunden, Geschwüren, ischämischen Herzkrankheiten verwendet. Der therapeutische Effekt ist mit der Wirkung des Lichts dieser Wellenlänge auf die proliferative Aktivität der Zelle verbunden. Das Licht wirkt als Regulator des Zellstoffwechsels.

Therapie mit blauem Licht.Die Laserstrahlung mit einer Wellenlänge in einem blauen Bereich des sichtbaren Lichts wird zum Beispiel zur Behandlung von Neugeborenen von Gelundice verwendet. Diese Krankheit ist eine Folge einer starken Erhöhung des Körpers einer Bilirubin-Konzentration, die eine maximale Absorption im blauen Bereich aufweist. Wenn sie Kinder mit einer Laserstrahlung dieses Bereichs bestrahlen, bricht Bilirubin ab, wodurch wasserlösliche Produkte bildet.

Lasophysiotherapie -die Verwendung von Laserstrahlung mit einer Kombination mit verschiedenen Methoden der ElektrophyphyphyStherapie. Einige Laser haben magnetische Düsen für einen kombinierten Effekt der Laserstrahlung und eines Magnetfelds - Magnetoveser und Therapie. Dazu gehören das magnetische Infrarot-Laser-therapeutische Gerät von Morta.

Die Effizienz von Laser und Therapie steigt mit kompiniten Effekten mit Medikamenten, die auf die bestrahlte Zone (Laserformulierung) aufgebracht werden.

Photodynamische Tumortherapie.Die photodynamische Therapie (PDT) wird verwendet, um Tumoren zu entfernen, die zur Bestrahlung mit Licht verfügbar sind. FDT basiert auf der Verwendung von Photosensibilisierern in Tumoren, wodurch die Gewebeempfindlichkeit zunimmt, wenn sie

anschließende Bestrahlung des sichtbaren Lichts. Die Zerstörung von Tumoren bei PDT basiert auf drei Effekten: 1) direkte photochemische Zerstörung von Tumorzellen; 2) Beschädigung der Blutgefäße des Tumors, der zur Ischämie und dem Tod des Tumors führt; 3) Die Entstehung einer entzündlichen Reaktion, die den Antitumor-Immunsicherungsschutz des Körpergewebes mobilisiert.

Zur Bestrahlung von Tumoren mit Photosensibilisatoren wird Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 600-850 nm verwendet. In diesem Bereich des Spektrums ist die Tiefe des Eindringens von Licht in biologisches Gewebe maximal.

Die photodynamische Therapie wird bei der Behandlung von Hauttumoren, inneren Organen: Lungen, Ösophagus (mit den internen Organen, Laserstrahlung, mit Lichtleitern geliefert) verwendet.

Verwendung von Laserstrahlung in der Operation

In Chirurgie werden die Laser mit hoher Intensität verwendet, um Gewebe zu verbreiten, pathologische Stellen zu entfernen, Blutungen zu stoppen, Beycle-Schweißen. Die Auswahl einer ordnungsgemäßen Wellenlänge der Strahlung kann ihre Intensität und Expositionsdauer durch verschiedene chirurgische Effekte erhalten werden. Somit wird zum Schneiden von biologischen Geweben ein fokussierter Strahl eines durchgehenden CO 2 verwendet, der eine Wellenlänge λ \u003d 10,6 μm, eine Leistung von 2 × 10 3 W / cm 2 aufweist.

Die Verwendung des Laserstrahls in der Operation bietet selektive und kontrollierte Wirkung. Laseroperation hat mehrere Vorteile:

Verwaltungsaktivität, absolute Sterilität geben;

Selektivität, die die Wahl der Strahlungswellenlänge ermöglicht, pathologische Gewebe abzugeben, ohne die umgebenden gesunden Stoffen zu beeinträchtigen;

Beurteilung (aufgrund der Koagulation von Proteinen);

Die Möglichkeit der mikrochirurgischen Wirkungen aufgrund des hohen Fokussierendes des Strahls.

Wir weisen auf einige Bereiche der chirurgischen Anwendung von Lasern hin.

Laserschweißen von Stoffen.Die Verbindung von sezratem Gewebe ist die notwendige Stufe vieler Operationen. Abbildung 31.9 zeigt, wie man eines der Stämme eines großen Nervens in dem Kontaktmodus unter Verwendung von Lot erfolgt, was

Feige. 31.9.Nervabschweißen mit einem Laserstrahl

pipettenabfälle werden am Standort des Lazings serviert.

Zerstörung pigmentierter Bereiche.Laser, die im Impulsmodus tätig sind, werden verwendet, um pigmentierte Bereiche zu zerstören. Diese Methode (Phototermolyse)wird zur Behandlung von Angiom, Tätowierungen, sklerotischen Plaques in Blutgefäßen usw. verwendet.

Laserendoskopie.Die Einführung der Endoskopie erzeugte einen nativen Putsch in der operativen Medizin. Um große offene Operationen zu vermeiden, wird die Laserstrahlung mit faseroptischen Lichtleitern an den Ort der Exposition geliefert, was es ermöglicht, Laserstrahlung an Biots mit internen Hohlorganen zuzuführen. Gleichzeitig wird das Infektionsrisiko und die Entstehung postoperativer Komplikationen erheblich reduziert.

Laser-Zusammenbruch.Kurzimpulslaser in Kombination mit Faserfilmen werden verwendet, um Plaques in Gefäßen, Steinen in der geschäftigen Blase und Nieren zu entfernen.

Laser in der Augenheilkunde.Die Verwendung von Lasern in der Augenlaser ermöglicht die Durchführung blutloser Betriebsinterventionen, ohne die Integrität des Augapfels zu stören. Dies sind Operationen auf dem Glaskörper; Schweißen von Peeling Retinal; Behandlung von Glaukom durch "Piercing" mit einem Laserstrahl von Löchern (mit einem Durchmesser von 50 ÷ 100 μm) zum Abfluss von Intraokularflüssigkeit. Die Schichtablation der Gewebe der Hornhaut wird zur Sehkorrektur verwendet.

31.8. Grundlegende Konzepte und Formeln

Endtisch

31.9. Aufgaben

1. Im Phenylalaninmolekül ist der Unterschied in den Haupt- und Angerichtungszuständen ΔE \u003d 0,1 eV. Finden Sie das Verhältnis zwischen der Bevölkerung dieser Niveaus bei t \u003d 300 K.

Antworten:n \u003d 3,5 * 10 18.

Laser werden immer wichtiger werdende Werkzeuge für die Forschung im Bereich Medizin, Physik, Chemie, Geologie, Biologie und Technologie. Mit falscher Verwendung können sie Verletzungen (einschließlich Brennen und Elektriker) Betreiber und andere Personal einblenden und anwenden, einschließlich zufälliger Besucher des Labors sowie erheblichen Beschädigungen des Eigentums. Benutzer dieser Geräte müssen die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen vollständig verstehen und anwenden, wenn Sie sie kontaktieren.

Was ist ein Laser?

Das Wort "Laser" (deu. Laser, Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) ist eine Abkürzung, die als "Lichtrahmen durch induzierte Strahlung" dekodiert wird. Die von dem Laser erzeugte Strahlungsfrequenz liegt in der Nähe des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spektrums. Die Energie wird zu einem Zustand extrem hoher Intensität unter Verwendung eines Prozesses verbessert, der als "laserinduzierte" Strahlung bezeichnet wird.

Der Begriff "Strahlung" wird häufig falsch verstanden, da sie auch verwendet wird, wenn sie in diesem Zusammenhang beschrieben wird, bedeutet dies die Energieübertragung. Energie wird von einem Ort zu einem anderen mittels Leitfähigkeit, Konvektion und Strahlung übertragen.

Es gibt viele verschiedene Arten von Lasern, die in verschiedenen Umgebungen arbeiten. Gase werden als Arbeitsmedium (zum Beispiel ein Argon oder eine Mischung aus Helium mit Neon), festen Kristallen (beispielsweise Rubin) oder flüssigen Farbstoffen eingesetzt. Wenn die Energie in das Arbeitsmedium eingespeist wird, geht es in einen angeregten Zustand und setzt die Energie als Lichtteilchen (Photonen) frei.

Ein Paar Spiegel an beiden Enden des abgedichteten Rohrs reflektiert oder sendet Licht als einen konzentrierten Durchfluss, der als Laserstrahl bezeichnet wird. Jedes Arbeitsmedium erzeugt einen Strahl einer einzigartigen Wellenlänge und Farbe.

Laserlichtfarbe wird in der Regel durch eine Wellenlänge ausgedrückt. Es ist nicht ionisiert und umfasst ultraviolett (100-400 nm), sichtbar (400-700 nm) und Infrarot (700 nm - 1 mm) Teil des Spektrums.

Elektromagnetisches Spektrum

Jede elektromagnetische Welle hat eine eindeutige Frequenz und Länge, die diesem Parameter zugeordnet ist. In ähnlicher Weise hat das rote Licht seine eigene Frequenz und Wellenlänge, und alle anderen Farben - orange, gelb, grün und blau - haben einzigartige Frequenzen und Wellenlängen. Die Menschen können diese elektromagnetischen Wellen wahrnehmen, aber den Rest des Spektrums nicht sehen können.

Ultraviolett haben die größte Häufigkeit. Infrarot, Mikrowellenstrahlung und Funkwellen besetzen die niedrigeren Frequenzen des Spektrums. Das sichtbare Licht befindet sich in einem sehr engen Bereich zwischen ihnen.

Einfluss auf den Menschen

Der Laser erzeugt einen intensiven gerichteten Lichtstrahl. Wenn es gerichtet ist, reflektieren oder sich auf das Objekt fokussieren, wird der Strahl teilweise absorbiert, was die Oberflächentemperatur und den inneren Teil des Objekts erhöht, was zu einer Änderung oder Verformung des Materials führen kann. Diese Eigenschaften, die in Laseroperationen und Verarbeitungsmaterialien verwendet haben, können für menschliche Gewebe gefährlich sein.

Neben Strahlung, die einen thermischen Effekt auf Gewebe aufweist, erzeugt gefährlich Laserstrahlung eine photochemische Wirkung. Sein Zustand ist ziemlich kurz, d. H. Ultraviolett oder blauer Teil des Spektrums. Moderne Geräte Laserstrahlung wird erzeugt, der Auswirkungen auf die Person, deren Person minimiert wird. Die Energien von Lasern mit niedrigem Power reichen nicht aus, um Schaden anzuwenden, und sie repräsentieren nicht die Gefahren.

Der menschliche Stoff ist empfindlich auf Energieeffekte und unter bestimmten Umständen elektromagnetische Strahlung, Laser, einschließlich, kann die Augen und die Haut beschädigen. Untersuchungen der Schwellenwerte der traumatischen Strahlung wurden durchgeführt.

Gefahr für die Augen.

Das menschliche Auge ist anfälliger für Verletzungen als Haut. Die Hornhaut (transparente äußere Vorderfläche des Auges) hat im Gegensatz zu den Dermis keine äußere Schicht aus toten Zellen, die vor der Belichtung schützt umfeld. Laser und von der Hornhaut des Auges absorbiert, was es schaden kann. Eine Verletzung wird von einem E-Epithel und Erosion begleitet, und mit starkem Schaden - Trübung der vorderen Kammer.

Der Kristall des Auges kann auch verletzt werden, wenn verschiedene Laserstrahlung beeinflusst - Infrarot und Ultraviolett.

Die größte Gefahr darstellt jedoch die Wirkung des Lasers auf der Netzhaut im sichtbaren Teil des optischen Spektrums - von 400 nm (violett) bis 1400 nm (in der Nähe von Infrarot). In diesem Bereich des Spektrums konzentrieren sich die kollimierten Strahlen auf sehr kleine Netzhautbereiche. Die ungünstigste Wirkungsoption tritt auf, wenn das Auge in den Abstand blickt, und der gerade oder der reflektierte Strahl fällt darin. In diesem Fall erreicht seine Retina-Konzentration 100.000 Mal.

Somit wirkt das sichtbare Bündel mit einer Kapazität von 10 mW / cm 2 auf die Retina des Auges mit einer Leistung von 1000 W / cm 2. Dies ist mehr als genug, um Schaden zu verursachen. Wenn das Auge nicht in den Abstand blickt, oder wenn der Strahl von der diffusen, nicht einer Spiegeloberfläche reflektiert wird, führt eine wesentlich stärkere Strahlung zu Verletzungen. Laserwirkung Die Haut ist ohne Fokussierungseffekt, so dass sie bei diesen Wellenlängen viel weniger anfällig für Verletzungen ist.

Röntgenstrahlen

Einige Hochspannungssysteme mit einer Spannung von mehr als 15 kV können Röntgenstrahlen mit signifikanter Leistung erzeugen: Laserstrahlung, deren Quellen mit elektronischer Pumpe sowie Plasmasysteme und Ionenquellen leistungsstark sind. Diese Geräte müssen überprüft werden, einschließlich der richtigen Abschirmung.

Einstufung

Je nach Leistung oder Energie des Balkens und der Wellenlänge der Strahlung sind die Laser in mehrere Klassen unterteilt. Die Klassifizierung basiert auf der möglichen Fähigkeit des Geräts, sofortige Verletzungen des Auges, der Haut, der Zündung mit direkter Exposition gegenüber dem Balken oder beim Reflektieren von diffusen reflektierenden Oberflächen zu verursachen. Alle kommerziellen Laser werden identifiziert, wobei auf sie angewendete Etiketten verwendet werden. Wenn das Gerät zu Hause hergestellt oder anderweitig nicht markiert wurde, sollten Sie auf die entsprechende Klassifizierung und Kennzeichnung beraten. Laser unterscheiden sich in Kraft, Wellenlänge und Belichtungsdauer.

Sichere Geräte

Erstklassige Geräte erzeugen Laserstrahlung mit geringer Intensität. Es kann kein gefährliches Niveau erreichen, sodass die Quellen von den meisten Kontrollmaßnahmen oder anderen Beobachtungsformen befreit sind. Beispiel: Laserdrucker und CD-Player.

Bedingt sichere Geräte

Die Laser der zweiten Klasse emittieren sich im sichtbaren Teil des Spektrums. Diese Laserstrahlung, deren Quellen eine normale Reaktion auf eine normale Reaktion auf ein zu helles Licht (Blinkerreflex) verursachen. Wenn der Strahl ausgesetzt ist, blinkt das menschliche Auge durch 0,25 s, was einen ausreichenden Schutz gewährleistet. Die Laserstrahlung im sichtbaren Bereich ist jedoch in der Lage, die Augen auf ständige Belichtung zu beschädigen. Beispiele: Laserzeiger, Geodätische Laser.

Laser 2A-Klasse sind Geräte sonderzweck. Mit einer Leistung von weniger als 1 MW. Diese Geräte verursachen nur einen Schaden mit direkten Einfluss auf mehr als 1000 s für einen 8-Stunden-Arbeitstag. Beispiel: Barcode-Lesegeräte.

Gefährliche Laser

Die Klasse 3a umfasst Geräte, die nicht mit kurzfristiger Exposition gegenüber ungeschützten Augen verletzt werden. Kann gefährlich sein, wenn Sie Fokussieroptiken wie Teleskope, Mikroskope oder Ferngläser verwenden. Beispiele: Helium-Neonlaser mit einer Kapazität von 1-5 MW, einigen Laserzeiger und -baus.

Laser-Klasse 3B-Laser kann Verletzungen mit direkten Effekten verursachen oder wenn der Spiegel reflektiert wird. Beispiel: Helium-Neonlaser mit einer Kapazität von 5-500 MW, vielen Forschungs- und therapeutischen Lasern.

Die Klasse 4 enthält Geräte mit Leistungsniveaus von mehr als 500 MW. Sie sind gefährlich für Augen, Haut sowie Feuer. Die Wirkung eines Strahls, dessen Spiegel oder diffuse Reflexionen kann Augen- und Hautverletzungen verursachen. Alle Sicherheitsmaßnahmen sollten getroffen werden. Beispiel: ND: YAG-Laser, Displays, Chirurgie, Metallschneiden.

Laserstrahlung: Schutz

Jedes Labor sollte einen angemessenen Schutz für Personen bieten, die mit Lasern arbeiten. Die Fenster der Räumlichkeiten, durch die die Strahlung von Geräten 2, 3 oder 4 Klassen mit einer Beschädigung unkontrollierter Bereichen erfolgen, sollten während des Betriebs eines solchen Instruments beschichtet oder anderweitig geschützt werden. Um den maximalen Augenschutz sicherzustellen, wird das Folgende empfohlen.

• Ein Bündel muss in einer nicht brennbaren nicht brennbaren Schutzhülle abgeschlossen werden, um das Risiko eines versehentlichen Aufpralls oder des Feuers zu minimieren. Um den Strahl auszugleichen, verwenden Sie Lumineszenzschirme oder sekundäre Besuche; Vermeiden Sie direkte Auswirkungen auf die Augen.
• Verwenden Sie für das Leck-Ausrichtungsverfahren die kleinste Leistung. Verwenden Sie möglichst geringe Geräte für vorläufige Ausrichtungsverfahren. Vermeiden Sie das Vorhandensein unnötiger reflektierender Objekte in der Zone des Lasers.
• Begrenzen Sie den Durchgang des Strahls in der Gefahrenzone ohne Zeit mit Dämpfern und anderen Hindernissen. Verwenden Sie die Wände des Raums nicht zur Ausrichtung der Laser der Klasse 3b und 4 Laser.
• Verwenden Sie nicht reflektierende Werkzeuge. Einige Inventar, die das sichtbare Licht nicht widerspiegelt, wird im unsichtbaren Bereich des Spektrums gespiegelt.
• Tragen Sie keinen reflektierenden Schmuck. Metalldekorationen erhöhen auch die Gefahr des elektrischen Schlags.

Schutzbrille

Verwenden Sie beim Arbeiten mit 4 Klassen-Lasern mit einer offenen gefährlichen Zone oder in der Gefahr von Reflexion Schutzbrillen. Ihre Art hängt von der Art der Strahlung ab. Punkte müssen ausgewählt werden, um vor Reflexionen zu schützen, insbesondere diffus, sowie den Schutz auf ein Niveau zu gewährleisten, wenn ein natürlicher Schutzreflex die Augenverletzung verhindern kann. Solche optischen Geräte behalten eine gewisse Sichtbarkeit des Balkens, verhindern die Verbrennung von Haut, verringern die Möglichkeit anderer Unfälle.

Faktoren, die bei der Auswahl von Sicherheitsgläsern in Betracht gezogen werden sollten:

• wellenlänge oder Strahlungsspektrumbereich;
• optische Dichte bei einer bestimmten Wellenlänge;
• maximale Beleuchtung (W / cm 2) oder Strahlleistung (W);
• art des Lasersystems;
• leistungsmodus - Impuls-Laserstrahlung oder kontinuierlicher Modus;
• reflexionsfähigkeiten - Spiegel und diffus;
• sichtlinie;
• das Vorhandensein von Korrekturlinsen oder ausreichender Größe, der das Tragen von Gläsern zur Sehkorrektur ermöglicht;
• komfort;
• das Vorhandensein von Fächerlöchern, die das Nebeln verhindern;
• einfluss auf die Farbvision;
• schlagfestigkeit;
• die Fähigkeit, die erforderlichen Aufgaben auszuführen.

Da Sicherheitsgläser beschädigt und tragen, sollte das Laborsicherheitsprogramm regelmäßige Überprüfungen dieser Schutzelemente umfassen.

Laserstrahlungsdauer.

Die Dauer wird durch das Laserdesign bestimmt. Die folgenden typischen Strahlungsverteilungsmodi können rechtzeitig unterschieden werden:

Dauermodus;

Impulsmodus, die Impulsdauer wird durch die Dauer des Blitzblatts der Pumpenlampe, der typischen DFL-DFL ~ 10-3c, bestimmt;

Der Modulationsmodus des Resonators (die Dauer des Strahlungsimpulses wird durch den Überschuss des Pumpens über den Erzeugungsschwellenwert und die Geschwindigkeit und Geschwindigkeit der Güte bestimmt, die typische Dauer liegt im Bereich von 10-9 bis 10 bis 8 s, Dies ist der sogenannte Nanosekundenstrahlungsdauerbereich);

Der Synchronisationsmodus und der Längsmodi in dem Resonator (die Dauer des Strahlungsimpulses des DFL ~ 10-11c - der Picosekond-Bereich der Strahlungsdauern);

Verschiedene Modi von Zwangskürzung von Strahlungsimpulsen (DFL ~ 10-12C).

Strahlungsleistungsdichte

Laserstrahlung kann in einem schmalgesteuerten Strahl mit einer hohen Leistungsdichte konzentriert werden.

Die Dichte PS-Leistung der Strahlung wird durch das Verhältnis der Strahlungsleistung bestimmt, die durch den Abschnitt des Laserstrahls, an den Querschnittsbereich läuft und die Abmessung von W cm-2 aufweist.

Dementsprechend wird die Strahlungsenergiedichte der Strahlungsenergie durch das Verhältnis dersen Energie bestimmt, die durch den Abschnitt des Laserstrahls, an den Schnittquerschnitt läuft und die Abmessung von JM-2 aufweist

Die Leistungsdichte im Laserstrahl erreicht große Mengen aufgrund der Zugabe der Energie eines riesigen Satzes kohärenter Emissionen einzelner Atome, die in der ausgewählten Platzstelle in derselben Phase kommen.

Die kohärente Strahlung des Lasers mit einem optischen Linsensystem kann auf ein kleines, vergleichbar mit einer Wellenlänge auf der Oberfläche des Objekts fokussiert werden.

Die Leistungsdichte der Laserstrahlung auf dieser Stelle erreicht einen riesigen Betrag. In der Mitte der Site-Leistungsdichte:

wobei p die Ausgangsleistung der Laserstrahlung ist;

D - der Durchmesser der optischen Systemlinse;

l - Wellenlänge;

f-fokale Länge des optischen Systems.

Die Strahlung des Lasers mit einer riesigen Leistungsdichte, die verschiedene Materialien beeinflusst, zerstört und verdampft sie sogar im Bereich der fallenden fokussierten Strahlung. Gleichzeitig erzeugt er auf dem Gebiet der fallenden Laserstrahlung auf der Oberfläche des Materials einen Lichtdruck in Hunderttausenden von Megapascal.

Infolgedessen beachten wir, dass der Durchmesser der Strahlung des OCG auf einen Fleck konzentriert ist, dessen Durchmesser ungefähr gleich der Länge der Strahlungswelle ist, ist es möglich, einen Lichtdruck in 106mp sowie die riesigen Strahlungsleistungsdichten zu erhalten Erreichen der Werte von 1014-1016W. CM-2, während die Temperaturen bis zu mehreren Million Celvin auftreten.

Blockschaltbild des optischen Quantenresonators

Der Laser besteht aus drei Hauptteilen: Aktives Medium, Pumpvorrichtung und optischem Resonator. Manchmal wird die thermische Stabilisierungsvorrichtung hinzugefügt.

Abbildung 3 - Laserflussdiagramm

1) Aktives Medium.

Zur Resonanzabsorption und der Verstärkung aufgrund der erzwungenen Strahlung ist es notwendig, dass die Welle durch das Material passiert, wobei die Atome oder Anlagen der Atome auf die gewünschte Frequenz "konfiguriert" sind. Mit anderen Worten, der Unterschied in der Energieniveaus E2 - E1 für die Materialatome muss der Frequenz gleich sein elektromagnetische WelleMultipliziert mit einer permanenten Bar: E2 - E1 \u003d HN. Um die Zwangstrahlung, um über die Absorption herrschen, sollte der Atomen auf dem oberen Energispegel größer als am Boden sein. Normalerweise passiert es nicht. Darüber hinaus kommt ein beliebiges System der Atome, um sich für eine ziemlich lange Zeit an sich zu erteilt, mit ihrer Umgebung bei niedrigen Temperaturen, d. H. Erreicht den Zustand der niedrigsten Energie. Bei erhöhten Temperaturen wird ein Teil der Systematome durch thermische Bewegung angeregt. Mit einer stufenlosen Temperatur wären alle Quantenzustände gleichermaßen gefüllt. Da die Temperatur jedoch immer endlich ist, liegt der vorherrschende Anteil an Atomen im niedrigsten Zustand, und je höher der Zustand, desto weniger sind sie gefüllt. Wenn bei einer absoluten Temperatur T in dem niedrigen Zustand N0-Atome ist, ist die Anzahl der Atome im angeregten Zustand, deren Energie, deren Wert von E die Energie des unteren Zustands übersteigt, durch die Boltzmann-Verteilung gegeben wird: n \u003d n0e -E / kt, wo k der Boltzmann ist. Da die Atome in niedrigeren Bedingungen im Gleichgewicht in einem Gleichgewicht immer größer sind als in höheren Bedingungen, ergibt sich die Absorption immer und die Verstärkung aufgrund der erzwungenen Strahlung. Überschüssige Atome in einem bestimmten angeregten Zustand können erstellt und gepflegt werden, wobei sie nur künstlich in diesen Zustand übertragen werden, und schneller, als sie in das thermische Gleichgewicht zurückkehren. Ein System, in dem es einen Überschuss an angeregten Atomen gibt, strebt nach thermischem Gleichgewicht, und es muss in einem Nichtgleichgewichtszustand aufrechterhalten werden, wodurch solche Atome darin erzeugt werden.

2) Resonator.

Der optische Resonator ist ein System von speziell vereinbarten zwei Spiegel, der so ausgewählt ist, dass der in dem Resonator aufgrund von spontanen Übergängen, der sich aufgrund von spontanen Übergängen ergibt, wiederholt verstärkt wird, indem das aktive Medium zwischen den Spiegeln geleitet wird. Aufgrund mehrerer Reflexionen der Strahlung zwischen Spiegeln besteht die Verlängerung des aktiven Mediums in Richtung der Resonatorachse, die die hohe Orientierung der Laserstrahlung bestimmt. In komplexeren Lasern werden vier oder mehr Spiegel, die den Resonator bilden, verwendet. Die Qualität der Herstellung und Montage dieser Spiegel ist für die Qualität des erhaltenen Lasersystems. Außerdem können zusätzliche Geräte in dem Lasersystem montiert werden, wobei die Länge der Erzielung verschiedener Wirkungen, wie etwa rotierende Spiegel, Modulatoren, Filter und Absorber, montiert werden. Ihre Verwendung ermöglicht Ihnen, die Parameter der Laserstrahlung, beispielsweise Wellenlänge, Impulsdauer usw., zu ändern.

Der Resonator ist der wichtigste definierende Faktor der Arbeitswellenlänge sowie die anderen Eigenschaften des Lasers. Es gibt Hunderte oder sogar Tausende verschiedener Arbeitskörper, auf deren Grundlage Sie einen Laser bauen können. Der Arbeitskörper wird einem "Pumpen" unterzogen, um die Wirkung der Inversion elektronischer Bevölkerung zu erhalten, wodurch die Zwangsstrahlung von Photonen und der Wirkung der optischen Verstärkung verursacht werden. Die Laser verwenden die folgenden Arbeitskörper.

Die Flüssigkeit, beispielsweise in Farbstofflasern, besteht aus einem organischen Lösungsmittel, wie Methanol, Ethanol oder Ethylenglykol, in dem chemische Farbstoffe gelöst werden, wie Cumarin oder Rhodamin. Die Konfiguration der Farbstoffmoleküle bestimmt die Wellenlänge.

Gas, zum Beispiel Kohlendioxid, Argon, Krypton oder Mischungen, wie in Helium-Neonlasern. Solche Laser werden meistens durch elektrische Entladungen gepumpt.

Festkörper, wie Kristalle und Glas. Das feste Material wird normalerweise durch Zugabe einer kleinen Anzahl von Chromionen, Neodym, Erbium oder Titan zugewiesen (aktiviert). Typische Kristalle verwendet: Aluminiumgrien (YAG), Lithium-Yttrium-Fluorid (YLF), Saphir (Aluminiumoxid) und Silikatglas. Die häufigsten Optionen sind: ND: YAG, Titan-Saphir, Chrom-Saphir (auch als Rubin genannt), dotiert mit Chromstrontium Lithium-Aluminium-Fluorid (CR: Lisaf), Er: YLF und ND: Glas (Neodymglas). Festkörperlaser werden üblicherweise mit einer gepulsten Lampe oder einem anderen Laser gepumpt.

Halbleiter. Das Material, in dem der Übergang von Elektronen zwischen den Energiespiegel von Strahlung begleitet werden kann. Halbleiterlaser sind sehr kompakt, mit elektrischem Schlag aufpumpt, wodurch sie in Haushaltsgeräten wie CD-Player verwendet werden können.

3) Pumpvorrichtung.

Die Pumpenquelle besteht aus Energie. Es kann ein elektrischer Entlader sein, eine Pulslampe, eine Bogenlampe, ein anderer Laser, chemische Reaktion oder sogar ein Sprengstoff. Die Art der Pumpe hängt direkt von der verwendeten Arbeitsflüssigkeit ab und bestimmt auch das Verfahren zum Zuführen von Energie an das System. Zum Beispiel verwenden Helium Neon-Laser elektrische Entladungen in der Helium-Neon-Gas-Mischung, und Laser, die auf Alumo-yttriumgrischen Granaten mit Neodym-Doping basieren (ND: YAG-Laser) - fokussiertes Licht der Xenon-Pulslampe, Excimerlaser - chemische Reaktionsenergie.

Wissenssicherheitswissen.

1. Was ist ein Laser?
Laservorrichtung, das Licht (elektromagnetische Strahlung) im Prozess der optischen Verstärkung basiert, basierend auf der erzwungenen Strahlung von Photonen. Der Begriff "Laser" erschien als Abkürzung ampliziertes Licht mit Zwangsstrahlung. Emittierte Laserstrahlung ist anders hochgradig Räumliche und zeitliche Kohärenz, die mit Hilfe anderer Technologien unerreichbar ist.

2. Laser-Zeiger-Strukturschema


3. Was ist Laseranwendung?
Laser wurden weit verbreitet in alltagsleben. Laser sind die anwendbarste Präsentation zum Anzeigen von Objekten, Koordination für Bau und Projekt, medizinische Behandlung für kosmetische und chirurgische Eingriffe. Der untere Laser-Power-Index ist ideal für Präsentationen und Astronomie von Starstel. Die höhere Leistung des Laserzeigers bis 100 mW wäre groß, um das Experiment zu verbrennen. Hochleistungsklasse IV-Laser wird zum Experiment verwendet, wissenschaftliche Forschung, Militärisch usw. Targeting

4. Was ist die Wellenlänge?
Unsere Augen sind empfindlich gegen Licht, die sich in einem sehr kleinen Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit der Inschrift "sichtbares Licht" befinden. Dieses sichtbare Licht entspricht dem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 Nanometern (Nm) und der Farbe Gnmu lila bis rot. Das menschliche Auge ist nicht in der Lage, Strahlung mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Spektrums nicht "sehen". Sichtbare Farbe aus kürzester Länge lang Wellenlänge sind: lila, blau, grün, gelb, orange und rot. Ultraviolette Strahlung hat eine kürzere Wellenlänge als violettes sichtbares Licht. Infrarotstrahlung hat eine Wellenlänge als sichtbares rotes Licht. Weißes Licht ist eine Mischung aus sichtbaren Spektrumfarben. Schwarz ist ein vollständiger Mangel an Licht.

Spektrale Farben und Wellenlängen

Dieser Zeitplan zeigt die Farben des sichtbaren Lichtspektrums und mit Wellenlängen in Nanometern. Reichweiten sind traditionell als:
ultraviolettes Licht, 100 nm, 400 nm;
sichtbares Licht, 400 nm-750nm;
infrarotlicht, 750 nm-1 nm.

5. Was ist Laser-Quermode?


Transverse Elektromagnetischer Modus (TEM) Die Struktur des Laserstrahls beschreibt die Stromverteilung über den Strahlquerschnitt. Die meisten Laseranwendungen erfordern den grundlegenden Strahlenmodus (TEM00) mit einer Gaußschen Stromverteilung durch einen Strahlquerschnitt, wie in der Figur rechts gezeigt. Dies sind grundlegende Ergebnisse im kleinsten Durchmesser des Balkens und der Strahldivergenz und können auf die kleinstmögliche Fleckgröße fokussiert werden.
Andere Einkommensanwendungen mit hoher Leistung sind in der ersten Bestellung (TEM01 *) oder sogar einen hohen Modus verfügbar. Die Kraft des Lasers mit der Struktur der Struktur über grundlegender ist allgemein als Multitra Nsverse-Modus (MTM) genannt. Der Modus der Laser-Produktionsstruktur kann durch einfaches Ändern der Spiegeln geändert werden.

6. Verschiedene Klassifizierungen von Lasern

Klasse I.

Im Wesentlichen ist sicher, dass es keine Möglichkeit bietet, Augenschäden zu schädigen. Es kann entweder aufgrund geringer Ausgangsleistung (bei Beschädigungen des Auges) sein, auch nach mehreren Stunden der Belichtung) oder aufgrund des Schranks, um den Benutzerzugriff auf den Laserstrahl während des normalen Betriebs zu verhindern, wie z. B. CD-Player oder Laserdrucker.

Klasse II.

Der Reflex des Blinkens des menschlichen Auges (Ekelantworten) verhindert Augenschäden, wenn eine Person für einen längeren Zeitraum absichtlich in einen Balken aussieht. Die Ausgangsleistung kann bis zu 1 MW betragen. Diese Klasse umfasst nur Laser, die sichtbares Licht emittieren. Die meisten Laserzeiger und co-mechanischen Laserscanner in dieser Kategorie.

Klasse IIIA.

Laser dieser Klasse sind hauptsächlich in Kombination mit optischen Werkzeugen gefährlich, die den Durchmesser des Strahls oder der Leistungsdichte ändern, obwohl auch ohne ein optisches Werkzeug zum Erhöhen des direkten Kontakts mit dem Auge zwei Minuten, er kann zu schweren Schäden an der Netzhaut führen. Die Ausgangsleistung überschreitet nicht 5 MW. Die Strahlungsleistungsdichte überschreitet nicht überschreitet 2,5 MW / sq. Cm Wenn das Gerät nicht mit "VORSICHT" ein Warnzeichen markiert ist, ist das Warnetikett "Gefahren" erforderlich. Viele Sehenswürdigkeiten sind Laser für Schusswaffen und Laserzeiger in dieser Kategorie.

Klasse IIIB.

Laser in dieser Klasse können beschädigen, wenn der Strahl direkt in das Auge fällt. Dies bezieht sich in der Regel auf Laser, die um 5-500 MW betrieben wird. Laser in dieser Kategorie können zu irreversiblen Augenschäden von der Belichtung 1/100 Sekunden oder weniger in Abhängigkeit von der Festigkeit des Lasers führen. Die diffuse Reflexion ist in der Regel nicht gefährlich, aber Spiegelreflexionen können so gefährlich wie direkte Einflüsse sein. Schutzbrillen empfohlen, wenn ein Anzeigen eines Klassen-IIIB-Laserstrahls empfohlen wird. Laser bei der hohen Endleistung dieser Klasse können auch das Feuerrisiko darstellen und die Haut leicht verbrennen.

Klasse IV.

Laser in dieser Klasse haben eine Ausgangsleistung von mehr als 500 MW in einem Balken und können starken, irreversiblen Schäden an Augen oder Haut verursachen, ohne dass Augenoptiken oder Geräte erhöht werden. Die diffuse Reflexion des Laserstrahls kann für die Haut oder das Auge über den nominalen Gefahrenbereich gefährlich sein. Viele industrielle, wissenschaftliche, militärische und medizinische Laser in dieser Kategorie.

7. Was ist das Wissenssicherheitswissen?
Sogar der erste Laser wurde als potenziell gefährlich erkannt. Theodore Meimeran ist durch den ersten Laser gekennzeichnet, da es die Kraft einer "Gillette" hat, da es durch eine Gillette-Rasiermesserklinge verbrennen könnte. Heute wird angenommen, dass sogar Laser mit niedrigem Power mit Hilfe von nur wenigen Milliwatt-Macht-Macht-Vision für eine Person gefährlich sein können, wenn der Strahl eines solchen Lasers direkt oder nach der Reflexion von der glänzenden Oberfläche in die Augen eintritt. Bei Wellenlängen können sich die Hornhaut und das Objektiv wohl fokussieren, die Konsistenz und die geringe Divergenz von Laserlicht bedeutet, dass sie auf das Auge in einen sehr kleinen Fleck auf der Retina des Auges gerichtet werden kann, was zu lokalisierten Verbrennungen und Schäden für Sekunden oder sogar zu lokalisierten Brennen führt weniger Zeit. Die Laser werden in der Regel durch eine Reihe von Sicherheitsklasse angezeigt, der bestimmt, wie gefährlicher Laser:

. Klasse I / 1 Im Wesentlichen ist es im Allgemeinen sicher, da das in dem Fall enthaltene Licht beispielsweise CD-Player enthält.
. Klasse II / 2 ist bei normalem Betrieb sicher; Der Reflex blinkt aus dem Auge, verhindert Schäden. Normalerweise bis zu 1 MW, für die Zeichen beispielsweise einen Laser.
. Klasse IIIA / 3A Laser in der Regel bis zu 5 MW und ziehen während des Leichenschaureflexs ein gereinigtes Risiko für Augenschäden an. Wenn Sie einen solchen Balken ein paar Sekunden lang betrachten, können die Flecken auf der Netzhaut beschädigt werden.
. Klasse IIIB / 3B kann zu unmittelbarer Augenschaden führen, wenn er ausgesetzt ist.
. Klasse IV / 4 Laser können die Haut verbrennen, und in einigen Fällen kann sogar verstreutes Licht Augenreizungen und / oder Hautschäden verursachen. Viele industrielle und wissenschaftliche Laser in dieser Klasse. Festgelegte Kräfte für sichtbares Licht, kontinuierliche Laser. Für Pulslaser und unsichtbare Wellen werden andere Kapazitätsbeschränkungen angewendet.

Menschen, die mit einer Klasse 3b und 4 Lasern arbeiten, können ihre Augenschutzgläser schützen, die zum Absorbieren des Lichts einer bestimmten Wellenlänge ausgelegt sind.

Einige Infrarotlaser mit einer Wellenlänge außerhalb von 1,4 Mikrometern werden häufig als "Augasicher" bezeichnet. Dies liegt daran, dass die inneren molekularen Schwingungen von Wassermolekülen in diesem Teil des Spektrums sehr stark aufgenommen werden, und somit der Laserstrahl auf diesen Wellenlängen . Es wird so viel geschwächt, wie es durch die Hornhaut des Auges verläuft, dass es kein Licht gibt, das auf der Retina auf die Linse fokussiert ist. Das Label "Safe for Eye" kann jedoch irreführend sein, da es gilt Nur auf die relativ geringe Leistung von kontinuierlichen Wellenstrahlen kann jede hohe Leistung oder Modulation der Qualität des Lasers auf diesen Wellenlängen die Hornhaut verbrennen, was zu schweren Augenschäden führt.

8. Gefahr der Laserstrahlung
Laserzeiger wurden von seinem ersten Erscheinungsbild weit verbreitet. Laser gilt hauptsächlich als Instrument zur Präsentation in der Unterricht, Astronomie von Sternen und Treffen. Diese Laser besitzen jedoch allmählich von Laser-Fans und Enthusiasten, einschließlich Kindern aufgrund von geringen Kosten und unzähligen Lieferanten, und werden in der nicht von Herstellern bereitgestellten Weise verwendet. Infolgedessen ist es ernsthaft wichtig, die Gefahren von Laserzeiger vor dem wirklichen Besitz eines Laserzeigers zu verstehen.

Lasergefahr
Laserstrahlung verursacht hauptsächlich Beschädigungen durch thermische Belichtung. Selbst mäßig Ernährung des Lasers kann zu Augenverletzungen führen. High Power-Laser können auch die Haut verbrennen. Einige Laser sind so leistungsfähig, dass sogar diffuse Reflexion von der Oberfläche von der Oberfläche gefährlich sein kann.

Obwohl es eine mögliche Gefahr für die Netzhaut gibt, werden nicht alle sichtbaren Strahllaser zu irreversiblen Schäden an der Netzhaut führen. Die Wirkung besteht darin, den Laser-Zeigerstrahl zu betrachten, höchstwahrscheinlich die Ursache des Restbildes, die Blindblindheit und der Blendung. Die vorübergehenden Schmerzmittel der Netzhaut werden in wenigen Minuten wiederhergestellt.

Der niedrige Winkel der Divergenzwinkel von Laserlicht und der Mechanismus, der sich auf die Augen konzentriert, bedeutet, dass Laserlicht an einem sehr kleinen Fleck auf der Netzhaut konzentriert werden kann. Wenn der Laser ziemlich leistungsstark ist, können dauerhafte Schäden innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde auftreten, buchstäblich schneller als der Handumdrehen. Der Augapfel dringt mit der Laserstrahlung auf den Augapfel, der mit der Laserstrahlung in der Nähe von IR sichtbar ist, und kann zum Erwärmen der Netzhaut führen, während die Belichtung mit Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm und mehr als 1400 nm hauptsächlich von der Hornhaut absorbiert wird und Linse führt zur Entwicklung von Katarakten oder Verbrennungen.

Infrarotlaser sind besonders gefährlich, da die Schutzkörper der Reflexion der Reflex-Morgania-Reaktion nur das sichtbare Licht. Beispielsweise sind einige Menschen einem hohen ND-Strom ausgesetzt: YAG-Laser mit unsichtbarer 1064-Strahlung kann nicht Schmerzen fühlen oder sich direkt an ihrer Sicht schädigen. Popmusik oder der Klang eines Klicks aus dem Augapfel kann das einzige Zeichen sein, dass der Retina-Schaden auftrat, dass die Netzhaut auf 100 ° C erhitzt wurde, als Folge von lokalisierten explosiven Tölpern, einer sofortigen Erzeugung eines ständigen Blindflecks wird begleitet.

Verantwortliche Eigentümer von Laser müssen die Gefahren der Laserstrahlung vollständig verstehen und die FAA-Vorschriften erkennen, die sich auf die Verwendung von Laserpointer beziehen. Schutzbrillen sind in der Regel erforderlich, wenn die direkte Beobachtung ein leistungsstarker Strahl auftreten kann.

9. Wie schützen Sie sich vor Lasergefahr?
Dies ist sehr wichtig für die Annahme. wirksame Methoden Verhindern Sie Beschädigung der Klasse 3b oder Klasse IIIB. Laserschutzgläser sind das Hauptzubehör, um das Auge auf dem Markt derzeit zu schützen. Verschiedene Auswahl an Lasersensoren, Gläser müssen für einen bestimmten Typ ausgewählt werden, um die entsprechende Wellenlänge zu blockieren. Zum Beispiel hat das Absorbieren von 532 Punkten normalerweise orange Gläser.

Sofort betrachten Laserzeiger ist in jeglichen Bedingungen strengstens verboten. Vergessen Sie nicht, Sicherheitsgläser zu tragen, bevor Sie einen Laserzeiger verwenden.

Sicherheitstipps Laser P2:

● Setzen Sie einen Laser in eine nicht verfügbare Minderjährige. Lassen Sie Minderjährige (bis zu 18 Jahre) nicht zu, um von einem Laserzeiger unter einer Überwachung zu erwerben und zu verwenden. Nur Erwachsene können Laserzeiger verwenden, nachdem sie das Wissen über die Sicherheit und das Risiko von Laserprodukten verstanden haben.

● Seien Sie besonders vorsichtig, wenn Sie eine hohe Laserstrahlungsleistung verwenden. Sie sollten nie versuchen, Ihren Laserzeiger auf Personen und Tiere, Flugzeugpilot und Bewegung anzugeben fahrzeugOder Sie werden im Gefängnis für unsachgemäße Verwendung von Lasergeräten inhaftiert.

● Bewahren Sie sich von kraftvollen Lasern ab. Bitte halten Sie sich immer vom kraftvollen Laser wie Laserbrand. Sie unterscheiden sich deutlich von formalen Lasern für die Präsentation. Versuchen Sie niemals, einen Laser zu kaufen, ohne eine Klasse und eine Macht zu identifizieren.

10. Wie werden leistungsstarke Laserzeigers sein?

Verschiedene Anwendungen müssen Laser mit unterschiedlicher Ausgangsleistung sein. Laser, die einen kontinuierlichen Strahl erzeugen, können auf der Grundlage ihrer durchschnittlichen Leistung verglichen werden. Laser, die Impulse herstellen, können auf der Grundlage der Spitzenleistung jedes Impulses charakterisiert werden. Die Spitzenleistung des Impulslasers ist viele Größenordnungen größer als die durchschnittliche Leistung. Die durchschnittliche Ausgangsleistung ist immer weniger als Stromverbrauch.

Kontinuierliche oder mittlere Leistung für einige Anwendungen erforderlich:
Stromnutzung.
1-5 MW-Laserzeiger
5 MW-CDs.
5-10 MW DVD-Player oder DVDs
100 MW Hochgeschwindigkeits-CD-RW-Brenner
250 MW Consumer 16x DVD-R-Brenner
400 MW brennt durch einen Plattenkasten einschließlich innerhalb von 4 Sekunden
1 W grüner Laser in der aktuellen holographischen Universalentwicklung Prototypplatte
1-20 W Wochenende Die meisten cochnisch verfügbaren Festkörperlaser für die Mikroverarbeitung
30-100 W typische versiegelte CO2-chirurgische Laser
100-3000 W typische versiegelte CO2-Laser, die im industriellen Laserschneiden verwendet werden
5 kW-Ausgangsleistung wird aufgrund von 1 cm bar Laserdiode erreicht
100 kW studierte CO2-Lasermacht von Northrop Grumman für militärische (Waffen-) Anwendungen

11. Was ist Laserdienste?

Die ordnungsgemäße Wartung Ihres Lasers verlängert seine Lebensdauer perfekt. Wir müssen nur den folgenden Ratschlag folgen:

Was brauchen Sie:
1. Mikrofaserserviette.
Stellen Sie sicher, dass das Mikrofasergewebe speziell für die Reinigung der Linsen ausgelegt ist. Sie finden es in Ihrer lokalen Kamera oder in der Shopbrille.
2. Q-Tipp oder Zahnauswahl
Sie müssen den Stoff über einen von ihnen falten, um die Objektive richtig erreichen zu können.
3. Linse der Reinigung von Lösungen (optional)
Verwenden Sie die Lösung, um die Linsen nur zu reinigen, wenn das Objektiv nicht allein mit der Mikrofaserservikation gereinigt wird. Bitte stellen Sie sicher, dass die Reinigungslösung speziell zum Reinigen der Linse ausgelegt ist.
* Achtung: Verwenden Sie kein Wasser.

Verfahren:
1. Waschen Sie ihre Hände mit Seife und Wasser. Stellen Sie sicher, dass Sie sie richtig trocknen.
2. Falten Sie das Tuch von der Mikrofaser an der Zahnstocher oder dem Griffteil Q-Tip falten. Stellen Sie sicher, dass Sie den Stoffteil nicht berühren, der die Linsen reinigt. Sie können das Tuch wahrscheinlich nicht zweimal falten, sodass Sie sehr darauf achten sollten, nicht zu viel auf das Objektiv zu drücken.
3. Bewegen Sie den Stoff sanft in das Loch, bis es mit der Linse in Kontakt kommt. Sticht es von der Seite zur Seite, aber drücken Sie nicht zu viel. Schalten Sie den Stoff reibungslos in ein drehbewegung Hin und her. Wiederholen Sie diesen Vorgang, während Ihre Laserlinse sauber ist.
4. Drehen Sie Ihren Laserblock, um zu sehen, ob das Objektiv sauber ist.

Trotzdem schmutzig? Versuchen Sie, eine Lösung zum Reinigen der Linse zu verwenden.
Nur ein Teil des Gewebes, der die Linsen reinigen wird, folgen dem gleichen Verfahren wie oben. Sie möchten mit einem trockenen Teil eines Tuches zum Abwischen der Linse trocken enden, es sollte eine Passseite zur Seite nehmen oder sanft drehen.

Sie alle lieben Laser. Ich weiß, ich stehe mehr aus ihnen mehr als deine. Und wenn jemand nicht gefällt - er sah einfach den Tanz des funkelnden Staubes oder wie das schillernde winzige Licht Faneru droht

Es begann alles aus dem Artikel von einer jungen Technik für das 91. Jahr, um einen Laser auf Farbstoffen zu erstellen - dann wiederholen Sie das Design für ein einfaches Schulkinder, war einfach unwirklich ... Zum Glück mit Lasern ist die Situation einfacher - sie können genommen werden Von der gebrochenen Technologie können sie fertig gekauft werden, sie können von den Details abholen ... Über das Nahe der Nahe der Realität der Laser und heute sind wir Sprache und wie man sie benutzt. Aber vor allem über Sicherheit und Gefahr.

Warum Laser gefährlich sind

Das Problem ist, dass der Parallelstrahl des Lasers auf das Auge auf den Punkt der Netzhaut konzentriert. Und wenn es 200 Grad dauert, um Papier zu entzünden, reicht nur 50 aus, um die Netzhaut zu beschädigen, so dass das Blut fliegt. Sie können einen Punkt im Blutgefäß bekommen und es verstopfen, Sie können in den blinden Fleck gelangen, wo die Nerven von überall in den Augen zum Gehirn gehen, können Sie die Linie von "Pixel" schmieren ... und dann die beschädigten Netzhaut kann das Peeling beginnen, und dies ist der Weg zum vollständigen und irreversiblen Verlust. Vision. Und das unangenehmste - wir werden nicht zu Beginn eines Schadens bemerken: Es gibt keine Schmerzrezeptoren dort, da das Gehirn Gegenstände in beschädigten Bereichen absolviert (ich kann sagen, dass ein tippbarer gebrochener Pixel), und nur wenn der beschädigte Bereich ziemlich groß wird Möglicherweise stellen Sie fest, dass die Elemente verschwinden, wenn es hineinkommt. Sie werden keine schwarzen Gebiete im Sichtfeld sehen - nur etwas wird nichts sein, aber es ist nichts spürbar. Nur ein Augenarzt kann in den ersten Bühnenschäden sehen.

Die Gefahr von Lasern wird angesehen, um zu sein, ob er verursacht werden kann, ob es sich um einen Schaden verursachen kann, bevor das Auge reflexisch blinkt - und es gilt als nicht zu gefährliche Macht bis 5 MW für sichtbare Strahlung. Daher sind Infrarotlaser extrem gefährlich (gut, teilweise lila - sie sind einfach sehr schlecht sichtbar) - Sie können beschädigt werden, und sehen Sie nie, dass der Laser direkt in das Auge glänzt.

Ich wiederhole also, es ist besser, Laser zu vermeiden, die leistungsfähiger als 5 MW und in Infrarotlaser.

Nie unter allen Umständen schauen auch nicht "in der Ausgabe" des Lasers aus. Wenn es Ihnen scheint, dass "etwas nicht funktioniert" oder "irgendwie schlecht" - siehe durch die Webcam / Seife (nur nicht durch den Spiegel!). Es erlaubt Ihnen auch, IR-Strahlung zu sehen.

Es gibt natürlich schützende Gläser, aber es gibt viele Feinheiten. Auf der DX-Website gibt es beispielsweise Gläser gegen einen grünen Laser, aber sie vermissen die IR-Strahlung, und umgekehrt erhöhen die Gefahr. Also sei vorsichtig.

Ps. Nun, ich zeichnete sich sicher selbst an - ich bin mir ein Bart mit einem besiedelten Laser unangemessen ;-)

650nm - rot

Dies ist wahrscheinlich der häufigste Lasertyp im Internet, und alles, da in jedem DVD-RW eine solche Leistung von 150 bis 250 MW besteht (je größer die Aufzeichnungsgeschwindigkeit der höhere ist). Auf 650nm ist die Sensibilität des Auges nicht sehr, denn selbst ein Punkt und ein blendender heller 100-200mw, der Strahl ist nur kaum gesehen (Sie können nachts sicherlich besser sehen). Ab 20-50mw beginnt ein solcher Laser zu "Brennen" - aber nur, wenn es möglich ist, den Fokus um den Fleck in einen winzigen Punkt zu ändern. Durch 200 mW brennt sehr fest, aber der Fokus ist wiederum erforderlich. Bälle, Pappe, graues Papier ...

Sie können sie kaufen (z. B. auf dem ersten Foto ist rot). Es gibt auch einen kleinen Laserlaser "Großhandel" - echte Babes, obwohl sie alles in einem Erwachsenen haben - ein Power-System, anpassbarer Fokus - was für Roboter, Automatisierung benötigt wird.

Und vor allem können solche Laser sorgfältig von DVD-RW entnommen werden (dagegen denken, dass es noch eine Infrarot-Diode gibt, es ist notwendig, dadurch äußerst sanft zu sein, darüber unten). (Übrigens, in Service-Center gibt es keine Garantie-DVD-RW-Haufen - Ich habe 20 Stück begraben, es wurde nicht mehr vermittelt). Laserdioden sterben sehr schnell an der Überhitzung, von Überschreiten des maximalen Lichtflusses - sofort. Überschuss Der Nennstrom ist zweimal (vorausgesetzt, der Lichtfluss nicht überschritten wird) Reduziert die Lebensdauer von 100-1000 Mal (so sorgfältig mit "Beschleunigung").

Mahlzeiten: Es gibt 3 grundlegende Schemata: primitiv, mit einem Widerstand mit einem Stromstabilisator (am LM317, 1117) und der höchsten Pilotmaschine - mit Feedback durch eine Fotodiode.

In normalen Fabrik-Laserzeigern gilt das 3. Schema normalerweise - er gibt die maximale Stabilität der Ausgangsleistung und die maximale Diode-Lebensdauer.

Das zweite Schema ist einfach zu implementieren und bietet eine gute Stabilität, insbesondere wenn Sie ein kleines Versorgungsversorgung für Macht hinterlassen (~ 10-30%). Es war ihr, dass ich es empfehlen würde - ein linearer Stabilisator ist eine der beliebtesten Details, und in jedem, selbst der kleinste Radio-Automarkt gibt es Analoga von LM317 oder 1117.

Das einfachste Schema mit einem im vorherigen Artikel beschriebenen Widerstand ist nur ein wenig einfacher, aber die Diode-Elementare zu töten. Tatsache ist, dass in diesem Fall der Strom / Leistung durch die Laserdiode stark von der Temperatur abhängig ist. Wenn zum Beispiel bei 20 ° C die aktuelle 50mA herausgestellt, und die Diode brennen nicht, und dann wird die Diode während des Betriebs bis zu 80er Jahre erwärmt, der Strom erhöht sich (sie sind List, diese Halbleiter) und erreichen die 120 MA-Diode beginnt nur mit schwarzem Licht zu scheinen. Jene. Ein solches Schema ist immer noch möglich, wenn Sie mindestens dreifache Stromversorgung verlassen.

Und zuletzt ist es ein Debuggen des Schemas mit einer herkömmlichen roten LED, und die Laserdiode wird am Ende gelötet. Kühlung notwendigerweise! Die Diode "auf der Leitung" brennt sofort! Reiben Sie auch nicht und berühren Sie nicht die Optik von Lasern (mindestens\u003e 5 MW) - jeder Schaden wird "Burn Out" sein, sodass wir die Birne blasen, wenn alles notwendig ist.

Aber was ist eine Laserdiode in der Nähe? Die Dellen sind zu sehen, wie nahe ich versagen sollte, um es aus der Kunststoffbefestigung herauszuholen. Dieses Foto gab mir auch nicht einfach

532nm - grün.

Sie sind schwierig - dies sind die sogenannten DPSS-Laser: Der erste Laser, der auf 808 nm, glänzt in der ND: YVO4-Kristall - Die Laserstrahlung wird durch 1064НМ erhalten. Es fällt auf den Kristall "Frequenzueller" - sogenannter. KTP und erhalten Sie 532nm. Die Kristalle sind nicht leicht zu wachsen, da die DPSS-Laser für lange Zeit verdammte Straßen waren. Aber dank der Schockarbeit chinesischer Kameraden sind sie jetzt eingeschüchtert - von $ 7. In jedem Fall haben diese komplexen Geräte mechanisch Angst vor Tropfen, scharfen Temperaturabfällen. Achtung.

Das Hauptübergreifende der grünen Laser - 532nm ist sehr nahe an der maximalen Empfindlichkeit des Auges, und sowohl der Punkt als auch der Strahl selbst ist sehr deutlich sichtbar. Ich würde sagen, dass 5mwt grüner Laser heller als 200 mw rot (auf dem ersten Foto nur 5 MW grün, 200 mw rot und 200 mwt lila). Daher würde ich nicht empfehlen, einen grünen Laser leistungsfähiger als 5 MW zu kaufen: Das erste Grün, das ich für 150 MW gekauft habe, und dies ist ein echter Zinn - nichts kann ohne Gläser mit ihm erledigt werden, sogar die leichte Blindheit reflektiert und unangenehme Sensibilität lässt.

Green Laser haben auch eine große Gefahr: 808 und vor allem 1064 nm Infrarotstrahlung kommt aus dem Laser, und in den meisten Fällen ist es mehr als grün. In einigen Lasern gibt es einen Infrarotfilter, aber in den meisten grünen Lasern bis zu 100 US-Dollar gibt es keine. Jene. Die "auffällige" Fähigkeit des Lasers für das Auge ist viel größer als es scheint - und dies ist ein weiterer Grund, kein grüner Laser, der nicht leistungsfähiger ist als 5 MW.

Verbrennen Sie grüne Laser natürlich Sie können, aber Sie brauchen wieder Macht von 50 MW +, wenn in der Nähe des seitlichen Infrarotstrahls "helfen", dann wird er mit der Entfernung schnell "nicht im Fokus" werden. Und wenn man bedenkt, wie es blind ist - nichts kommt.

405nm - lila

Es ist eher ein nahes Ultraviolett. Die meisten Dioden - emittieren Sie 405nm direkt. Das Problem mit ihnen ist, dass das Auge eine Sensibilität von 405 nm etwa 0,01% aufweist, d. H. Der Fleck 200 MW Laser scheint tot zu sein, aber in der Tat ist es verdammt gefährlich und blühend - die Retina-Schäden für alle 200 MW. Ein weiteres Problem - das Auge der Person wird verwendet, um sich "unter grünes" Licht zu fokussieren, und der 405 nm-Fleck ist immer nicht im Fokus - kein sehr angenehmes Gefühl. Es gibt jedoch eine gute Seite - viele Gegenstände fluoreszieren, wie z. B. Papier - hellblaues Licht, nur dies spart diese Laser aus dem Vergessen der Massenöffentus. Aber wieder, mit ihnen nicht so lustig. Obwohl 200 MW Hide gesund ist, aufgrund der Komplexität der Fokussierung des Lasers bis zu dem Punkt ist es schwieriger als mit rot. Photoresists sind auch empfindlich auf 405nm, und wer mit ihnen arbeitet, können mit dem Fall kommen, warum es benötigt wird ;-)

780nm - Infrarot

Laser in CD-RW und als zweite Diode in DVD-RW. Das Problem ist, dass das menschliche Auge den Strahl nicht sieht, und daher sind solche Laser sehr gefährlich. Sie können Ihre Netzhaut verbrennen und es nicht bemerken. Die einzige Möglichkeit, mit ihnen zu arbeiten, besteht darin, die Kamera ohne Infrarotfilter zu verwenden (in Webcams ist es einfach, es einfach zu bekommen) - dann ist der Strahl und der Fleck sichtbar. IK-Laser können vielleicht nur in hausgemachten Laser-Maschinen verwendet werden, ich hätte nicht empfohlen, sich mit ihnen zu verwöhnen.

Auch die IR-Laser befinden sich in Laserdruckern zusammen mit dem Scanschema - 4- oder 6- und abgestuften rotierenden Spiegel + Optik.

10mkm - Infrarot, CO2

Dies ist der beliebteste Lasertyp der Industrie. Die wichtigsten Vorteile sind niedriger Preis (Röhrchen ab $ 100-200), hohe Leistung (100W - Routine), hohe Effizienz. Sie schneiden Metall, Phaneur. Gravur und so weiter. Wenn Sie selbst eine Lasermaschine machen möchten, können Sie in China (Alibaba.com) fertige Röhrchen der gewünschten Macht kaufen und nur das Kühl- und Ernährungssystem zusammenbauen. Spezielle Handwerker machen jedoch die Röhren zu Hause, obwohl es sehr schwierig ist (das Problem in Spiegeln und Optik - das Gla-10-mkM-Strahlung ist nicht möglich - nur die Optik aus Silizium, Deutschland und einigen Salzen eignen sich hier.

Anwendungen von Lasern.

Grundsätzlich - Wird auf Präsentationen verwendet, spielen Sie mit Katzen / Hunden (5mw, grün / rot), Astronomen auf Konstellationen (grün 5 MW und höher). Hausgemachte Maschinen - Arbeiten von 200 MW auf dünnen schwarzen Oberflächen. CO2-Laser schneiden fast alles. Die gedruckte Gebühr ist jedoch schwierig zu schneiden - kupfer ist sehr gut die Strahlung von mehr als 350 nm (da in der Produktion, wenn Sie wirklich teure 355 nm DPSS-Laser verwenden möchten) spiegelt. Nun, Standardunterhaltung auf YouTube ist die Spannweite der Kugeln, das Schneiden von Papier und Pappe - alle Laser von 20-50mW, unterliegen der Möglichkeit, sich auf den Punkt zu konzentrieren.

Von den schwerwiegenden - der Goalkens für Waffen (grün), können Sie zu Hause Hostogramme (Halbleiterlaser dafür mehr als genug) herstellen. Sie können 3D-Objekte von Plastics empfindlich auf UV drucken, Sie können einen Photoresist ohne Vorlage aufweisen, Sie können sich vereinigen, und nach 3 Sekunden, um die Antwort zu sehen, können Sie eine Laserlinie der Kommunikation bei 10mbit aufbauen ... Screester für Kreativität ist unbegrenzt

Wenn Sie immer noch denken, wie man einen Laser kauft - nimm das 5mw grün :-) (naja und 200mwt rot, wenn du brennen willst)

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