Лазеры и их роль

Лазер называется генератором электромагнитных волн с высокой последовательностью. Излучаемое излучение включает в себя ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение.

Название LASER происходит от L ight A, в результате которого была сымитирована буквой E миссия R. Эта фраза означает усиление света путем вынужденного излучения.

Если система находится в термодинамическом равновесии, то существует большая вероятность спонтанного излучения. Излучение, возникающее в результате такого процесса, характеризуется различными фазами, то есть оно не является последовательным.

В этом состоянии большинство атомов находятся в основном состоянии. Даже если некоторые атомы находятся в возбужденном состоянии, они быстро избавляются от избыточной энергии и переходят на более низкий энергетический уровень. Этот процесс происходит спонтанно. С другой стороны, в лазерах идея состоит в том, чтобы вызвать другой процесс в их активных центрах, называемый вынужденной эмиссией. Это можно сделать, послав в направлении возбужденного атома излучение квантовой энергии, равное разности энергий между возбужденным уровнем и базовым уровнем. Затем атом испускает квант излучения, когерентный требовательному кванту и движущийся в том же направлении.

Чтобы принудительное излучение преобладало над спонтанным излучением, лазеры должны быть переведены в рабочую среду в состояние, называемое инверсией занятости. Это может быть сделано в процессе, называемом накачкой. В этом процессе энергия поступает в систему.

в качестве центр Активно в лазере можно использовать:

* газ - такие лазеры подразделяются на: ионные, атомные и молекулярные, например, неоновые или аргоновые гелиевые лазеры

* жидкость - эту группу выделяют лазеры: хелатные, органические, неорганические

* твердый - пример - рубиновый или неодимовый лазер.

Основным свойством лазерного излучения является сплоченность , Это означает, что излучение согласовано по фазе. Кроме того, это монохромное излучение. Это означает, что линия излучения имеет небольшую спектральную ширину. Еще одной особенностью этого излучения является параллелизм. В результате, существует большая легкость в фокусировке лазерного луча, например, через линзы.

Плотность мощности лазерного излучения может достигать Вт / см ,

Характеристики двух лазеров приведены ниже.

Гелий - неоновый лазер

В лазере активная среда представляет собой смесь двух газов: гелия и неона. Общее давление газа близко к 1,3 гПа. Разумеется, смесь должна иметь правильные пропорции, т.е. на 10 объемов гелия должен быть 1 объем неона.

Лазер заключен в герметичную трубку из кварца диаметром несколько миллиметров с электродами. На эти электроды подается высокое напряжение, которое вызывает газовые разряды.

Чаще всего эти лазеры работают на длинах волн: , и ,

Рубиновый лазер

Это пример лазера, в котором активная среда является твердым телом. Здесь используются кристаллы корунда с небольшим количеством ионов хрома. Этот кристалл имеет форму цилиндра. Оптическая накачка осуществляется путем мигания вспышки. Эти лазеры излучают красный свет, соответствующий длине волны λ = 694,3 нм.

Также стоит учитывать влияние лазерного излучения на ткани организма. Прежде всего, эффекты лазерного света зависят от длины используемой волны и плотности мощности этого излучения. И конечно, это также зависит от типа ткани.

В ткани могут происходить различные процессы. И поэтому, если видимое излучение излучается в ткани, оно будет характеризоваться плохим проникновением. Это произойдет в результате многократного рассеяния и отражений, а также в результате поглощения излучения красителями. Если мы дополнительно имеем дело с тканями с высоким содержанием воды, происходит поглощение ультрафиолета и инфракрасного излучения.

Явление поглощения лазерного излучения тканями может вызывать фотобиохимический, фототермический и фотоионизирующий эффекты.

Фотобиохимические эффекты состоят, среди прочего, из : ускорение митоза, изменения структуры мембраны, ускорение скорости транспорта электролита.

Фототермические эффекты зависят от температуры, которую он достигнет ткань под воздействием радиации. Уже при температуре от 43 до 60 градусов С ферменты денатурируют и повреждают структуру биологических мембран.

При температуре от 60 до 80 градусов происходит постоянная денатурация белков, а при более высокой температуре необратимая денатурация ДНК.

Эффекты фотоионизации проявляются при очень высокой плотности мощности лазера. К ним относятся фотоабляции, ударные волны, фотофрагментация и фотокоагуляция тканей.

Похожие