激光醫(yī)療器械介紹

1、激光醫(yī)療設(shè)備,回顧:激光產(chǎn)業(yè)一覽,從1960年發(fā)明激光到20世紀(jì)70年代中期，激光產(chǎn)業(yè)尚未形成規(guī)模。這一階段，人們主要在研究激光器的基礎(chǔ)現(xiàn)論，主要是軍事應(yīng)用，那時(shí)的激光產(chǎn)業(yè)很小，1975年全球激光產(chǎn)業(yè)僅為0.617億美元?！　?0世紀(jì)70年代后期，各類激光器的性能在迅速提高，特別是固體激光器、CO2激光器、 He-Ne激光器、半導(dǎo)體激光器的壽命、模式、穩(wěn)定性等性能大大改善，使它們不僅在軍事領(lǐng)域，而且在其他領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。到1999年

2、，全球激光器的銷售額將達(dá)46億美元?，F(xiàn)在，這些激光器件正在激光通信、光學(xué)存儲(chǔ)、材料加工、激光醫(yī)學(xué)、圖像記錄、打印和印刷、檢測(cè)、傳感等領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特作用，對(duì)人類生活產(chǎn)生了不可估量的影響。,1、 材料加工仍為主要應(yīng)用：材料加工主要包括用激光對(duì)金屬、 塑料、陶瓷等材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打標(biāo)、打孔等，此外還包括激光微加工和激光快速成型等。 2、 醫(yī)用激光發(fā)展迅速：1996，1997年醫(yī)用激光一直在以20%-30%的速度增長(zhǎng)。

3、 3、 研究領(lǐng)域有不斷的需求：在這一領(lǐng)域，LD泵浦固體激光器，特別在超快領(lǐng)域，增長(zhǎng)最快。 4、 分析及生物醫(yī)學(xué)儀器應(yīng)用：在這一領(lǐng)域主要應(yīng)用氣體和離子激光器。,5、 成像記錄：成像記錄包括商業(yè)印刷系統(tǒng)、醫(yī)用成像儀器、臺(tái)式計(jì)算機(jī)用的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。 6、 遙感應(yīng)用：遙感應(yīng)用包括大氣化學(xué)元素濃度、空氣流動(dòng)、森林植被調(diào)查等的激光測(cè)量系統(tǒng)。此外，還包括采用半導(dǎo)體激光器的自動(dòng)防撞系統(tǒng)。 7、 檢查、測(cè)量和控制：這一領(lǐng)

4、域的激光應(yīng)用在整個(gè)激光應(yīng)用中所占的份額很小，約為1%，但包含的內(nèi)容較多，如用于建筑業(yè)和農(nóng)業(yè)的準(zhǔn)直激光系統(tǒng)，用于非破壞測(cè)量或機(jī)器視覺(jué)中激光器。 8、 娛樂(lè)：該領(lǐng)域包括激光娛樂(lè)、激光束顯示、激光指示器、全息顯示。 9、 光存儲(chǔ)：用于光存儲(chǔ)的激光器大部分是半導(dǎo)體激光器。,10、 光通信：光通信用的激光器差不多全部是半導(dǎo)體激光器，只有少量的CATV系統(tǒng)采用1310納米或1550納米LD泵浦固體激光器。通信用的激光器主要有兩類：光纖

5、放大器用的泵浦光源和發(fā)射機(jī)用的信號(hào)光源。1998年，全部激光器在通信領(lǐng)域的銷售額高達(dá)14億美元. 11、 條碼掃描：條形碼掃描器主要采用半導(dǎo)體激光器，只有一些老的系統(tǒng)還在使用 He-Ne激光器（大約30000只/年）。 12、 正在出現(xiàn)的新應(yīng)用：該領(lǐng)域包括航空、軍事、區(qū)域網(wǎng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。航空和軍事又包括商用導(dǎo)航、軍事演習(xí)系統(tǒng)、測(cè)距儀、衛(wèi)星和激光冷卻等。區(qū)域網(wǎng)包括計(jì)算機(jī)區(qū)域互連網(wǎng)。,光的本性,古希臘哲學(xué)家們認(rèn)為光是高速運(yùn)動(dòng)的

6、粒子流 科學(xué)家牛頓 牛頓提出著名的光微粒說(shuō)光是由極小的高速運(yùn)動(dòng)微粒組 成的；不同色光有不同的微粒，其中紫光微粒的質(zhì)量最大，紅光微粒的質(zhì)量最小。利用這種學(xué)說(shuō)牛頓解釋了光的折射、反射和上面描述的色散現(xiàn)象。愛(ài)因斯坦于1905年提出光量子說(shuō)來(lái)解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。認(rèn)為光是一束束以光速運(yùn)動(dòng)的粒子 流，每一個(gè)光粒子都攜帶著一份能量。愛(ài)因斯坦則進(jìn) 一步認(rèn)為光在傳播過(guò)程中也具有粒子性。,荷蘭人惠更斯 1678年提出波動(dòng)理論來(lái)解釋光的本性。 他認(rèn)

7、為光的微粒理論無(wú)法解釋光線可以相互交叉通過(guò) 而互不影響，但這卻是波的基本性質(zhì)。利用光的波動(dòng)理論也很容易解釋光的反射與折射現(xiàn)象。 到1863年麥克斯韋 發(fā)表著名的電磁理論，揭示了光波其實(shí)是電磁波的一種，電磁波的傳播 不需要媒質(zhì)。用麥克斯韋理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)使傳統(tǒng)的光學(xué)理論受到嚴(yán)峻考驗(yàn),,光到底是什么？ 光一方面具有波動(dòng)的性質(zhì)，如干涉、偏振等；另一方面又具有粒子的性質(zhì)，如光電效應(yīng)等。這兩方面 的綜合說(shuō)明光不是單

8、純的波，也不是單純的粒子，而是具有波粒二象性的物質(zhì)。這是認(rèn)識(shí)上的不斷加深而得到的結(jié)論。,激光日常生活中，我們常常接觸到激光.,,日常生活中，我們常常接觸到激光.,課堂上我們所用的激光指示器 電腦或音響組合中用來(lái)讀取光碟資料的光碟機(jī) 工業(yè)上，激光常用于切割或微細(xì)加工 軍事上，激光被用來(lái)攔截導(dǎo)彈 科學(xué)家也利用激光非常準(zhǔn)確地測(cè)量了地球和月球的距離，涉及的誤差只有幾厘米激光的用途那么廣泛，究竟它是如何產(chǎn)生的呢？,了解激光產(chǎn)生原理

9、，我們必先了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，與激光的輻射和吸收的原理。,通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的模型可以幫助我們說(shuō)明激光的基本原理,能階躍遷 ? 電子可以透過(guò)吸收或釋放能量從一個(gè)能階躍遷至另一個(gè)能階。 1. 自發(fā)吸收 躍遷又可分為三種形式﹕ 2. 自發(fā)輻射

10、 3. 受激輻射,,1.自發(fā)吸收 - 電子透過(guò)吸收光子從低能階躍遷到高能階 (圖 a)。 2.自發(fā)輻射 - 電子自發(fā)地透過(guò)釋放光子從高能階躍遷到較低能階 (圖 b)。 3.受激輻射 - 光子射入物質(zhì)誘發(fā)電子從高能階躍遷到低能階，并釋放光子。入射光子與釋放的光子有相同的波長(zhǎng)和相，此波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)能階的能量差。一個(gè)光子誘發(fā)一個(gè)原子發(fā)射一個(gè)光子，最后就變成兩個(gè)相同的光子 (圖 c

11、)。,電子處于可能的最低能階時(shí) ,稱之為基態(tài).電子處于較高的能階時(shí) ,稱之為受激態(tài).激光基本上就是由第三種(受激輻射)躍遷機(jī)制所產(chǎn)生的。,原子激發(fā)的幾種基本方式,氣體放電激發(fā)原子間碰撞激發(fā)光激發(fā),以紅寶石激光 為例,它由一枝閃光燈，激光介質(zhì)和兩面鏡所組成。激光介質(zhì)是紅寶石晶體，當(dāng)中有微量的鉻原 子。,在開(kāi)始時(shí)，閃光燈發(fā)出的光射入激光介質(zhì)，使激光介質(zhì)中的鉻原子受到激發(fā)，最外層的電子躍遷到受激態(tài)。此時(shí)，有些電子會(huì)透過(guò)釋放光子，

12、回到較低的能階。 而釋放出的光子會(huì)被射于激光介質(zhì)兩端的鏡子來(lái)回反射，誘發(fā)更多的電子進(jìn)行受激輻射，使激光的強(qiáng)度增加。設(shè)在兩端的其中一面鏡子會(huì)把全部光子反射，另一面鏡 子則會(huì)把大部分光子反射，并讓余小部分光子穿過(guò)﹔而穿過(guò)鏡子的光子就構(gòu)成我們所見(jiàn)的激光。,粒子數(shù)反轉(zhuǎn),產(chǎn)生激光還有一個(gè)巧妙之處，就是要實(shí)現(xiàn)所謂粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。以紅寶石激光為例 ，原子首先吸收能量，躍遷至受激態(tài)。原子處于受激態(tài)的時(shí)間非常短，大約10-7 秒后，它便會(huì)落到一個(gè)稱為

13、亞穩(wěn)態(tài)的中間狀態(tài)。原子停留在亞穩(wěn)態(tài)的時(shí)間很長(zhǎng)，大約是10-3秒 或更長(zhǎng)的時(shí)間。電子長(zhǎng)時(shí)間留在亞穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致在亞穩(wěn)態(tài)的原子數(shù)目多于在基態(tài)的原子數(shù)目，此現(xiàn)象稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵，因?yàn)樗雇高^(guò)受 激輻射由亞穩(wěn)態(tài)回到基態(tài)的原子，比透過(guò)自發(fā)吸收由基態(tài)躍遷至亞穩(wěn)態(tài)的原子為多，從而保證了介質(zhì)內(nèi)的光子可以增多，以輸出激光。,普通燈光與激光的比較,激光透過(guò)受激輻射產(chǎn)生，有以下三大特性 :,1. 激光是單色的，在整個(gè)

14、產(chǎn)生的機(jī)制中，只會(huì)產(chǎn)生一種波長(zhǎng)的光。這與普通的光不同，例如陽(yáng)光和燈光都是由多種波長(zhǎng)的光合成的，接近白光。2. 激光是相干的，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它們迭加起來(lái)便產(chǎn)生很大的強(qiáng)度。而在日常生活中所見(jiàn)的光，它們的相和偏振是隨機(jī)的，相對(duì)于激光，這些光就弱得多了。3. 激光的光束很狹窄，并且十分集中，所以有很強(qiáng)的威力。相反，燈光分散向各個(gè)方向轉(zhuǎn)播，所以強(qiáng)度很低。,小結(jié)1:產(chǎn)生激光的 5個(gè)條件,受激幅射是產(chǎn)生激光的首要條件 要形成

15、激光，工作物質(zhì)必須具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。這是產(chǎn)生激光的第二個(gè)條件 選擇適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，使其在亞能級(jí)上的電子比低能級(jí)上的電子還多，即形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激發(fā)射多于吸收。這是產(chǎn)生激光的第三個(gè)條件 激光器中開(kāi)始產(chǎn)生的光子是自發(fā)輻射產(chǎn)生的，其頻率和方向雜亂無(wú)章。要使頻率單純，方向集中，就必須有一個(gè)振蕩腔。這是產(chǎn)生激光的第四個(gè)條件 只有使光子在腔中振蕩一次產(chǎn)生的光子數(shù)比損耗掉的光子多得多時(shí)，才能有放大作用，這是產(chǎn)生激光的第五個(gè)條件,小結(jié)2: 以能

16、量劃分，激光可大致可分為三類,第一類是低能量激光，這類激光通常以氣體為激光介質(zhì)，例如在超級(jí)市場(chǎng)中常用的條形碼掃描儀，就是用氦氣和氖氣作為激光介 質(zhì)的；第二類是中能量激光，例如在課堂上用的激光指示器；最后一類為高能量激光.,,一般用半導(dǎo)體作為激光介質(zhì)，輸出的功率可高達(dá) 500 mW。用于熱核聚變實(shí)驗(yàn)的激光可發(fā)射出時(shí)間極短但能量極高的激光脈沖，其脈沖功率竟可達(dá)10^14 W！這激光可產(chǎn)生達(dá)一億度的高溫，引發(fā)微粒狀的氘-氚燃料進(jìn)行熱核聚變

17、,激光醫(yī)療設(shè)備及其應(yīng)用機(jī)理,不同類型的激光治療范圍不同下面例舉幾種激光應(yīng)用:,寶石激光系波長(zhǎng)6943的單色紅光，脈沖式輸出（焦?fàn)柤?jí)）或連續(xù)式輸出（毫瓦級(jí)），主要用于治療眼科疾病。,氮分子激光系波長(zhǎng)3371的單色長(zhǎng)波紫外光，脈沖輸出，功率0.1～2.0毫焦耳，可用于治療較表淺的局限的化膿性炎癥，感染創(chuàng)面、頭癬、手、足癬、濕疹、神經(jīng)性皮炎、皮膚皸裂、結(jié)節(jié)性癢疹、白癜風(fēng)、外耳道癤腫、扁桃腺炎等；也可用做穴位照射，治療氣管炎、支氣管哮喘

18、、神經(jīng)衰弱等內(nèi)科和神經(jīng)科的病癥；此外，氮分子激光還可做為熒光檢查的光源，診斷早期腫瘤。,氬離子激光系波長(zhǎng)4880、5140與5145的蘭青－綠光，連續(xù)輸出，應(yīng)用功率1～2瓦的氬激光穴位照射可治療外傷性截癱、腦炎后遺癥、蛛網(wǎng)膜炎、小兒麻痹后遺癥、神經(jīng)衰弱、支氣管哮喘、慢性肝炎、糖尿癥、遺尿癥等。,摻釹釔鋁石榴石激光系波長(zhǎng)10600的近紅外光、脈沖輸出或連續(xù)輸出，應(yīng)用功率數(shù)百焦耳的摻釹釔鋁石榴石激光，可治療血管瘤、面部斑痣、皮脂腺瘤、

19、淋巴管瘤、粘液囊腫、唇部白斑等，增加輸出功率還可做皮膚及肌肉的手術(shù)切割以及喉癌、胃腸癌的手術(shù)切除。,釹玻璃激光系波長(zhǎng)10600 的近紅外光，脈沖輸出或連續(xù)輸出，治療時(shí)需用氦氖激光作標(biāo)定瞄準(zhǔn)，應(yīng)用輸出功率15～20焦耳的釹玻璃激光可治療慢性傷口，慢性潰瘍以及軟組織外傷等。應(yīng)用功率為100以上焦耳的釹玻璃激光，可治療血管瘤、蜘蛛痣、乳頭狀瘤、色素痣、尋常疣、雞眼、外陰白斑、基底細(xì)胞癌等。,氦鎘激光　系波長(zhǎng)4416和3250的紫光和長(zhǎng)波

20、紫外光，連續(xù)式輸出用功率為3～16毫瓦的氦鎘激光穴位照射可治療高血壓、痛經(jīng)、急性喉炎、急性聲帶炎等；局部照射可治療神經(jīng)性皮炎、皮膚搔癢癥、結(jié)節(jié)性癢疹等。,具體我們介紹以下三種激光治療儀,1、氦氖激光多功能治療儀 儀器特點(diǎn)：儀器整機(jī)由全固化封裝激光電源、鋁筒激光器支架、微電腦控制板及高效光纖耦合器組成。具有安全性好，可靠性高，安裝更換方便等優(yōu)點(diǎn)。本儀器可方便地互換筆桿式、磁光彎頭吸盤式、

21、 KX-3型等多種光纖耦合器，使用 本儀器可對(duì)血管內(nèi)、體外和多穴位配 合照射治療。其中，雙管機(jī)同時(shí)可供 1—2人進(jìn)行血管內(nèi)照射治療

22、，還可以 進(jìn)行多路光功率合成、作體表照射等 多項(xiàng)功能。,◆ 儀器采用電腦控制，各項(xiàng)功能齊全，操作簡(jiǎn)便?！?電源采用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，85V~265V，50/60Hz電源通用?！?本系列儀器設(shè)有連續(xù)、脈沖兩種工作模式可供選擇，更利于不同疾病進(jìn)行治療。 適用范圍：腦梗塞、腦出血和腦外傷后遺癥、血管性頭痛、頑固性失眠、精神分裂癥、神經(jīng)

23、痛、癌痛、冠心病、心絞痛、心律失常、高脂血癥、支氣管哮喘、銀屑病、血管性突發(fā)性耳聾等。,,治療機(jī)理：采用波長(zhǎng)為632.8nm的低強(qiáng)度氦氖激光通過(guò)光纖針經(jīng)靜脈留置針導(dǎo)入血管內(nèi)，對(duì)循環(huán)血液進(jìn)行照射，激光可使血液中的蛋白質(zhì)（酶和其他功能蛋白質(zhì)）分子構(gòu)象發(fā)生改變，通過(guò)換能性的光化作用使機(jī)體產(chǎn)生一系列的生物效應(yīng),,２、CO2激光治療機(jī) 治 療 原 理 CO2激光的發(fā)散角極小， 能量密度高，經(jīng)聚焦后， 可達(dá)每平方厘米幾千瓦

24、 的功率,醫(yī)療上可用于對(duì) 病灶組織的汽化，燒灼或切割病灶組織，所以CO2激光治療儀也稱謂激光刀。而未經(jīng)聚焦的原光束照射病灶組織,可產(chǎn)生凝固作用。CO2激光是波長(zhǎng)10.6nM的紅外光，穿透組織較深，經(jīng)擴(kuò)束后照射,能對(duì)深部組織加熱理療。,,３、YAG激光治療儀 治 療 原 理 YAG激光治療儀，激光源采用摻釹—釔鋁石榴石（Nd：YAG）晶體，由石英導(dǎo)光纖維輸出激光，YAG激光治療儀帶有一個(gè)屈曲自如的導(dǎo)光纖維的傳送系統(tǒng)，

25、利用各種內(nèi)窺鏡把激光送到人體各個(gè)腔室器官，進(jìn)行汽化、燒灼、切割,潰瘍照射，止血和消滅腫瘤。治療過(guò)程一般只需要幾分鐘到十幾分鐘，不必住院，免除麻醉、開(kāi)刀.,,技術(shù)參數(shù) 光纖功率：>60W   激光波長(zhǎng)：1.06μm  激光接口：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SMA905  光導(dǎo)纖維：Φ0.7mm 長(zhǎng)3M，  指示激光：2mW 紅色激光，  工作電源：220V 25A 50Hz &#

26、160;冷卻方式：風(fēng)冷或自來(lái)水  外形尺寸：620×500×1150mm,適用范圍： 　　YAG激光治療儀可以配合使用的各種內(nèi)窺鏡有：食道鏡、胃鏡、十二指腸鏡、支氣管鏡、膽道鏡、腹腔鏡、直腸鏡、膀胱鏡、結(jié)腸鏡等。 可用作手術(shù)中封閉腫瘤組織、血管、淋巴腺、減少流血，可有效防止腫瘤擴(kuò)散和引起新腫瘤的可能性。,氦鎘激光器　　氦鎘激光器是一種金屬蒸氣離子激光器。其中產(chǎn)生激光躍遷的是鎘離子（Cd+)，氦氣（

27、He）作為輔助氣體。它與氦氖激光器類似，可以在直流放電的條件下連續(xù)工作。它比氦氖激光有更高的輸出功率（一般為幾十毫瓦），發(fā)射波長(zhǎng)較短，為441.6nm（藍(lán)紫色）和325nm（紫外），因此，是一種更適用于光敏材料曝光和全息印刷制版的較理想的光源。 一、氦鎘激光器結(jié)構(gòu)和激發(fā)機(jī)理　　1．氦鎘激光器結(jié)構(gòu)。圖19－13為一種常用的氦鎘激光器結(jié)構(gòu)示意圖。激光管用硬料玻璃或石英玻璃制作。陽(yáng)極為直徑2mm的鎢桿，陰極為鋁質(zhì)圓筒狀，毛細(xì)管長(zhǎng)60-1

28、00cm，孔徑為1.5-3mm。 圖19－13

29、 1－鎘池 2－電泳限制段 3－冷凝鎘,,,陽(yáng)極端附近有一鎘池，內(nèi)裝有光譜純金屬鎘。鎘在室溫下為固體，熔點(diǎn)321℃，在真空中升華溫度為164℃。通過(guò)熱源可使金屬鎘升華成蒸氣。陽(yáng)極與鎘池之間有一電泳限制段，用以阻止鎘蒸氣擴(kuò)散到陽(yáng)極端，避免污染窗片。 　　固態(tài)鎘在真空中加熱到164℃時(shí)，即升華為蒸氣。鎘蒸氣源源不斷地從鎘池向放電管擴(kuò)散。隨著鎘池溫度的升高，鎘蒸氣密度越來(lái)越大。在放電區(qū)域，鎘原

30、子被氦亞穩(wěn)態(tài)原子電離并激發(fā)。在電場(chǎng)作用下，（Cd+）從陽(yáng)極向陰極流動(dòng)，這個(gè)過(guò)程稱為電泳效應(yīng)。為使Cd+在電泳傳輸過(guò)程中，不致冷凝在毛細(xì)管內(nèi)壁上，毛細(xì)管內(nèi)壁的溫度須高于鎘蒸氣的冷凝溫度，一般使用外套管結(jié)構(gòu)，依靠放電加熱作用（因放電流大于60mA），即可使放電管溫度保持在鎘的冷凝溫度以上。通過(guò)放電區(qū)以后，鎘蒸氣便凝結(jié)在溫度較低的管殼上，以防止金屬蒸氣污染窗片。一般He-Cd激光器在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鎘蒸氣從陽(yáng)極向陰極的流動(dòng)速度約為1-2mg/h。

31、 　　激光器一般為全外腔結(jié)構(gòu)，便于更換反射鏡，既能產(chǎn)生441.6nm的激光，又能產(chǎn)生325nm的激光。 　　2．激發(fā)機(jī)理。氦鎘激光器的激發(fā)機(jī)理，普遍認(rèn)為是彭寧效應(yīng)所致。圖19－14為He和Cd+的部分能級(jí)圖，由圖可見(jiàn)，He亞穩(wěn)態(tài)原子的能量約為20ev，而Cd的電離電位為8.99ev，鎘原子很容易通過(guò)與亞穩(wěn)態(tài)氦原子的碰撞而被電離，同時(shí)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)鎘離子（Cd+）*。,圖19－14　　彭寧效應(yīng)的過(guò)程為：放電管中高速電子與氦原子碰撞

32、，將氦原子從基態(tài)激發(fā)到21S0和23S1亞穩(wěn)態(tài)，即 　　e-+He→He*+e-+ΔE　　然后，亞穩(wěn)態(tài)氦原子He*與中性Cd原子碰撞，使之電離，并激發(fā)到Cd+的激發(fā)態(tài)5s22D5/2和5s22D3/2（即激光上能級(jí)）。 　　這種碰撞稱彭寧碰撞，即 　　He*+Cd→（Cd+）*+He+e-+ΔE　　其中的剩余能量，將由電子帶走。,,,另外，從能級(jí)壽命看，亞穩(wěn)態(tài)He*壽命長(zhǎng)，約為10-6s，這對(duì)于激發(fā)Cd有利。（Cd+）

33、*的5S22D5/2能級(jí)壽命約為7.8×10-7s，而5P2P03/2（激光下能級(jí)）的壽命為2.2×10-9s。因而可形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。441.6nm和325nm對(duì)應(yīng)的躍遷分別為： 　　441.6nm Cd+5S22D5/2——5P2P03/2 　　325.0nm Cd+5S22D3/2——5P2P01/2 二、氦鎘激光器工作特性　　1．氦氣壓強(qiáng)對(duì)輸出功率的影響。氦氣最佳氣壓值由下式近似估計(jì)：

34、 d=10-12Torr·mm,,2．鎘源溫度對(duì)輸出功率的影響。當(dāng)鎘源溫度升高時(shí)，鎘原子密度增加，使參與激光過(guò)程的Cd+粒子數(shù)增多，有利于提高輸出功率。但是另一方面由于鎘的電離電位和激發(fā)電位都較低，自由電子容易與其發(fā)生碰撞而失去能量。因此鎘蒸氣密度過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致管內(nèi)的溫度下降，使亞穩(wěn)態(tài)氦原子數(shù)減少，從而使輸出功率下降。所以存在一個(gè)最佳鎘蒸氣壓強(qiáng)的最佳鎘源溫度。 　　最佳溫度隨

35、激光管結(jié)構(gòu)的不同而不同，約為200-250℃。當(dāng)最佳鎘蒸氣壓約為10-3Torr，鎘原子密度約為3×1014cm-3。 三、空心陰極氦鎘激光器,圖19－15為空心陰極氦鎘激光器的示意圖。 空心陰極為采用內(nèi)徑為3.5mm，外徑為6mm的無(wú)氧銅管制成，銅管分為兩段，每段長(zhǎng)31cm，上面開(kāi)5個(gè)直徑為3.5mm的邊孔，孔距為6mm，在玻璃管相對(duì)于每個(gè)孔的位置上，各封接一鎢桿作為陽(yáng)極。兩根銅管之間有鎘池，鎘池兩邊的結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱

36、。管殼用GG17玻璃燒制。激光管外包上3-4層石棉帶保溫。輔助陽(yáng)極可防止布氏窗因鎘蒸氣沉積而污染。　　此種激光器激光作用區(qū)在陰極位降區(qū)，它的激光機(jī)制為電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)。即： 　 He＋+Cd→He+（Cd+）*+ΔE,,,由于He＋的能量（電離能）約為25ev，比亞穩(wěn)態(tài)He原子的能量（約20ev）高出許多，所以，由轉(zhuǎn)荷效應(yīng)所造成的Cd+的能級(jí)比由彭寧碰撞所造成的Cd+的能級(jí)高出許多。目前，已發(fā)現(xiàn)

37、由轉(zhuǎn)荷效應(yīng)所激發(fā)而產(chǎn)生的Cd+的激光譜線有十多條，其中有兩條綠色（533.7nm和537.8nm）和兩條紅色（635.5nm和636.0nm）譜線較強(qiáng)。 　　同時(shí)，由于在空心陰極中仍有一定量的亞穩(wěn)態(tài)He原子，仍可獲得藍(lán)色（441.6nm）的振蕩輸出。若將管內(nèi)He氣壓強(qiáng)和加熱溫度調(diào)至最佳，并使用寬帶反射鏡，可獲得紅、綠、藍(lán)三色激光同時(shí)輸出。三種顏色配合而成白色激光，所以又稱為“白光激光器”。 　　空心陰極氦鎘激光器不僅能夠同時(shí)產(chǎn)生三種

38、顏色的激光，且可調(diào)節(jié)各色激光的相對(duì)輸出。因此，在彩色記錄、彩色全息照相和彩色激光電視等方面，比其它多色光源更能夠使色彩準(zhǔn)確地再現(xiàn)。,小結(jié),激光的種類分為：１、固體激光２、氣體激光３、燃料激光,固體激光,如：雙波長(zhǎng)激光治療系統(tǒng)采用（釹—釔鋁石榴石）Nd：YAG激光器及先進(jìn)的激光Q開(kāi)關(guān)技術(shù)和激光倍頻技術(shù)，利用瞬間光致爆破原理，使激光在極短的時(shí)間（約10ns）內(nèi)被釋放出來(lái)，形成能量密度很高的巨脈沖。色素組織被激光沖擊和加熱后極速膨

39、脹，碎裂成細(xì)小的顆粒，這些細(xì)小顆粒能夠被人體內(nèi)的巨噬細(xì)胞吞噬和吸收。同時(shí)，各種不同色素的最佳吸收波長(zhǎng)也不同，045Q型雙波長(zhǎng)激光治療系統(tǒng)輸出的1064nm和532nm激光能夠被黑色素和血紅蛋白強(qiáng)烈地吸收，而人體其他組織對(duì)激光的吸收極小，因此，該設(shè)備能夠在不損傷周圍組織的前提下十分有效地祛除病變的色素和血管組織，這就是醫(yī)學(xué)中的"激光的選擇性熱吸收"原理。,,半導(dǎo)體激光治療儀輸出功率較大，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，穿透力強(qiáng)，可將高激光能

40、量輸入人體深部組織，作用于經(jīng)絡(luò)穴位及病變部位，產(chǎn)生如鎮(zhèn)痛、消炎、抗感染、促進(jìn)組織修復(fù)、調(diào)整肌體內(nèi)平衡、刺激再生、促進(jìn)創(chuàng)面愈合等良好的作用。 其輸出功率為0—500mW連續(xù)可調(diào)，激光輸出功率穩(wěn)定。,弱激光治療原理　　所謂弱激光是指用這種激光直接照射時(shí)不會(huì)對(duì)靶組織造成不可逆性損傷的弱反應(yīng)水平的激光。弱激光是一種強(qiáng)有力的生理刺激源，利用弱激光的生物刺激作用具有改善血液循環(huán)，促進(jìn)細(xì)胞再生、毛發(fā)生長(zhǎng)、傷口愈合、組織修復(fù)、調(diào)節(jié)神經(jīng)功能，提高機(jī)體

41、的抗病能力等功能。,（一）生物刺激作用當(dāng)用弱激光照射生物機(jī)體時(shí)，激光是一種刺激源，生物機(jī)體對(duì)這種刺激源的應(yīng)答反應(yīng)可能是興奮，也可能是抑制。（二）對(duì)機(jī)體免疫功能的影響激光照射具有增強(qiáng)機(jī)體免役功能的作用。 （三）對(duì)潰瘍愈合的影響弱激光對(duì)潰瘍部位進(jìn)行適度劑量的照射，潰瘍都能逐漸愈合，新生上皮覆蓋，無(wú)瘢痕形成。,（四）對(duì)軟組織創(chuàng)口的影響激光對(duì)肉芽組織及上皮再生的刺激是促進(jìn)傷口愈合的關(guān)鍵。 （五）對(duì)神經(jīng)和肌纖維再生的影響臨床證明，

42、低功率激光照射對(duì)周圍神經(jīng)損傷的再生和肌纖維再生修復(fù)有刺激作用。 （六）對(duì)骨折愈合的影響激光照射骨折部位,有促進(jìn)骨照射再生分化及骨痂形成作用。,（七）對(duì)植皮片及皮瓣成活的影響利用0.1J/cm2HeNe激光照射與免疫抑制治療相結(jié)合，可以延長(zhǎng)異體皮膚移植存活時(shí)間，改善皮膚血供，加速血管生長(zhǎng)，促進(jìn)皮片長(zhǎng)合。 （八）對(duì)細(xì)胞和微生物的影響用0.1J/cm2 的HeNe激光照射培養(yǎng)的大腸桿菌，和對(duì)照組比較，其細(xì)菌明顯。但當(dāng)激光能量密度增

43、大到120J/cm2 時(shí)，細(xì)菌存活率則繼之減少，此時(shí)細(xì)菌形成許多小菌落，菌落數(shù)則隨劑量的增加而減少。,（九）消炎止痛作用激光照射能控制葡萄球菌感染性炎癥，其主要機(jī)制是一方面刺激機(jī)體的防御能力，表現(xiàn)免疫功能的加強(qiáng)，交感賢上腺系統(tǒng)活動(dòng)增加；另一方面是皮膚和肌肉內(nèi)核糖核酸與糖元含量明顯增多有關(guān)系。,激光安全管理,激光器按波長(zhǎng)分各種類型，由于不同波長(zhǎng)的激光對(duì)人體組織器官傷害不同。因而在各類型的激光器中按其功率輸出大小及對(duì)人體傷害分以下四級(jí)。,

44、第一級(jí)激光器：即無(wú)害免控激光器。這一級(jí)激光器發(fā)射的激光，在使用過(guò)程中對(duì)人體無(wú)任何危險(xiǎn)，即使用眼睛直視也不會(huì)損害眼睛。對(duì)這類激光器不需任何控制。第二級(jí)激光器：即低功率激光器。輸出激光功率雖低，用眼睛偶爾看一下不至造成眼損傷，但不可長(zhǎng)時(shí)間直視激光束。否則，眼底細(xì)胞受光子作用而損害視網(wǎng)膜。但這類激光對(duì)人體皮膚無(wú)熱損傷。,第三級(jí)激光器：即中功率激光器。這種激光器的輸出功率如聚焦時(shí)，直視光束會(huì)造成眼損傷，但將光改變成非聚焦，漫反射的激光一般無(wú)危

45、險(xiǎn)，這類激光對(duì)皮膚尚無(wú)熱損傷。第四級(jí)激光器：即大功率激光器，此類激光不但其直射光束及鏡式反射光束對(duì)眼和皮膚損傷，而且損傷相當(dāng)嚴(yán)重，并且其漫反射光也可能給人眼造成損傷。,根據(jù)上述激光器的分級(jí)來(lái)看，對(duì)人眼睛及皮膚損害最大的是第四級(jí)激光器。前述了激光對(duì)人體的危害，尤其是對(duì)眼睛的損傷，其損傷程度可以使眼睛視力降低，甚至完全失明。但這種損傷并非所有量級(jí)激光能引起，而是有一最低限度——即致傷閾值，只有當(dāng)激光能量密度或功率密度超過(guò)此閾值時(shí)才能對(duì)眼睛

46、造成傷害。激光器的級(jí)別分類給我們提供了一個(gè)安全的參考值。,激光安全管理措施,（1）對(duì)操作激光器的工作人員進(jìn)行教育和培訓(xùn)，使他（她）們明白操作此級(jí)激光器時(shí)可能出現(xiàn)的潛在危險(xiǎn)，并對(duì)他（她）們進(jìn)行恰當(dāng)?shù)募す獍踩?xùn)練，以及出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)緊急處理方法。由于激光對(duì)眼睛的損傷均為不可逆性，培訓(xùn)教育了解和掌握激光器的安全運(yùn)用實(shí)屬必要。,（2）工程技術(shù)管理：管理使用激光器必須由專業(yè)（職）人員來(lái)進(jìn)行，未經(jīng)培訓(xùn)教育人員不得擅自開(kāi)啟使用激光機(jī)。如激光器上的觸發(fā)系統(tǒng)

47、上裝設(shè)聯(lián)鎖鑰匙開(kāi)關(guān)，確保只有用鑰匙打開(kāi)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)以后才能觸發(fā)啟動(dòng)，拔出鑰匙就不能啟動(dòng)。對(duì)于安放激光器的房間要有明亮的光線，人在明亮光線的環(huán)境中，眼睛的瞳孔縮小，以防在激光光束射入眼睛時(shí)可減少透射到視網(wǎng)膜上的進(jìn)光量。對(duì)于安放激光器的高度，激光束路徑應(yīng)避開(kāi)正常人站立或坐著時(shí)的眼睛的水平位置，視軸不能與出光口平行對(duì)視。,（3）激光器應(yīng)嚴(yán)格控制：在存放使用的激光器房間內(nèi)不要無(wú)故地把激光束對(duì)準(zhǔn)人體，尤其是眼睛。因?yàn)榧す鈱?duì)眼睛的損傷要恢復(fù)極其困難，均

48、為永久性損害，而且每一個(gè)人的一生中只有一雙眼睛，大家務(wù)必時(shí)刻牢記，在開(kāi)動(dòng)激光器之前，必須告誡現(xiàn)場(chǎng)中人員可能出現(xiàn)的危害，并戴上安全防護(hù)眼鏡。在有強(qiáng)激光器的工作區(qū)內(nèi)外明顯的位置上及激光手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室的房門上張貼出危險(xiǎn)標(biāo)記。,（４）激光器的使用人員必須了解激光器的結(jié)構(gòu)、安全防護(hù)，在經(jīng)過(guò)考核后可以發(fā)給第三級(jí)激光器使用執(zhí)照，領(lǐng)有執(zhí)照的工作人員才有資格操作激光器。對(duì)于非工作人員必須嚴(yán)格禁止與工作無(wú)關(guān)的人員進(jìn)入激光控制區(qū)。參觀人員須得到監(jiān)督人員的許可