Karakteristike rubin lasera. Ruby laser; Najdetaljnije informacije o rubin laseru

Prvi laseri pojavili su se prije nekoliko decenija, a do danas ovaj segment promoviraju najveće kompanije. Programeri dobijaju sve nove kvalitete opreme, omogućavajući korisnicima da je efikasnije primene u praksi.

Ruby se ne smatra jednim od najperspektivnijih uređaja ove vrste, ali uz sve svoje nedostatke, još uvijek pronalazi niše u radu.

Objavljeno je manje podataka o ovom laseru u odnosu na Q-switched ruby laser. Međutim, budući da su valna dužina i trajanje impulsa slični onima kod Q-switched ruby lasera, rezultati bi trebali biti donekle slični. Dobar odgovor je zabilježen u liječenju lantina i kukuruznih makula. Oni također reagiraju na dermalne pigmentirane lezije.

Oba lasera su značajno poboljšana nakon tri tretmana, iako je Q-switched aleksandrit laser bio nešto efikasniji. Dvanaestomjesečno praćenje 12 liječenih pacijenata nije pokazalo znakove recidiva ili tamnjenja pigmenta.

Opće informacije

Ruby laseri spadaju u kategoriju poluprovodničkih uređaja. U poređenju sa hemijskim i gasnim kolegama, oni imaju manju snagu. To se objašnjava razlikom u karakteristikama elemenata, zbog kojih se osigurava zračenje. Na primjer, isti hemijski laseri su sposobni generirati svjetlosne fluksove snage od stotine kilovata. Među karakteristikama koje izdvajaju rubin laser je visok stepen monohromatnosti, kao i koherentnost zračenja. Osim toga, neki modeli obezbjeđuju povećanu koncentraciju svjetlosne energije u prostoru, što je dovoljno za termonuklearnu fuziju zagrijavanjem plazme snopom.

Aluminijski i rubin laseri normalnog načina rada

Tretman aleksandritnim laserom s Q-switched laserom i laserom s ugljičnim dioksidom rezultirao je značajnim poboljšanjem rezultata poboljšanja u poređenju sa subjektima izloženim Q-switched alexandrit laseru. Kim i Kang su primijetili nuspojave tretmana. Repigmentacija braon do crne makule pojavila se kod 44 od 53 pacijenta. Rubinski i aleksandritni laseri dugog pulsa pokazali su se efikasnim u liječenju rubinskih lasera otpornih na rubin, kongenitalne neuroze i drugih pigmentiranih lezija.

Kao što naziv implicira, aktivni medij lasera je kristal rubina, predstavljen u obliku cilindra. Kada se štap polira na poseban način. Kako bi rubin laser za njega pružio maksimalnu moguću energiju zračenja, strane kristala se obrađuju sve dok se ne postigne ravnoparalelni položaj jedna u odnosu na drugu. U isto vrijeme, krajevi moraju biti okomiti na os elementa. U nekim slučajevima, krajevi, koji na neki način djeluju kao ogledala, dodatno su prekriveni dielektričnim filmom ili slojem srebra.

Ovi laseri se mogu koristiti i za lasersko uklanjanje dlaka. Aleksandritni laser normalnog moda emituje svetlost na talasnoj dužini od 755 nm sa trajanjem impulsa od 2 do 20 mikrosekundi. Ovaj laser je efikasan u uklanjanju pigmentiranih dlačica. Podaci o upotrebi kod pigmentiranih lezija nisu objavljeni.

rubin laser Normalni način rada je također vrlo efikasan za uklanjanje pigmentiranih dlačica. Japanci imaju jedino objavljeno iskustvo s dugo pulsirajućim laserima za pigmentirane lezije. Kongenitalni nevir tretiran 4 puta pokazao je značajno uklanjanje pigmentacije. Tretirana koža se gotovo ne razlikuje od normalne okolne kože.

Ruby laser uređaj

Uređaj uključuje komoru sa rezonatorom, kao i izvor energije koji pobuđuje atome kristala. Ksenon blic lampa se može koristiti kao aktivator blica. Izvor svjetlosti se nalazi duž jedne ose rezonatora koji ima cilindričnog oblika. Na drugoj osi je rubin element. U pravilu se koriste šipke dužine 2-25 cm.

Wang i drugi su uporedili Q-switched aleksandrit laser sa intenzivnim pulsirajućim svjetlom u tretmanu pjega i lentigine. Uprkos manjoj apsorpciji ove talasne dužine melaninom u poređenju sa laserima zelenog i crvenog svetla, njegova prednost leži u sposobnosti da prodre dublje u kožu. Ovaj laser može biti korisniji u liječenju lezija kod osoba s tamnijim tonovima kože.

Prstenaste ćelije, koje predstavljaju vakuolirane pigmentirane ćelije sa perifernom kondenzacijom pigmenta, nalaze se u sloju bazalnih ćelija epiderme. Međutim, čak i ugljični dioksid, kada se koristi na niskim razinama fluence, uzrokuje samo ograničenu termičku nekrozu.

Rezonator usmjerava gotovo svu svjetlost iz lampe na kristal. Treba napomenuti da nisu svi u stanju da rade na povišenim temperaturama koje su potrebne za optičko pumpanje kristala.Iz tog razloga je rubin laserski uređaj, koji uključuje izvore svjetlosti na bazi ksenona, dizajniran za kontinuirani rad, koji se još naziva i pulsnim. Što se tiče štapa, on je obično napravljen od umjetnog safira, koji se može modificirati u skladu s operativnim zahtjevima lasera.

U studiji o laserska obrada ugljičnog dioksida za 146 solarnih sočiva, 10% je potpuno očišćeno, a dvije trećine su značajno oslabljene. Termičko oštećenje je došlo u sloju bazalnih ćelija. Ovo oštećenje je dovelo do epidermalne nekroze nakon 24 sata nakon čega je uslijedilo dermo-epidermalno odvajanje. Došlo je do minimalnog termičkog oštećenja. Nakon ljuštenja oštećene epiderme uslijedila je reepitelizacija.

Tretmani su davani u intervalima od 4 sedmice i svaka žena je tretirana 3-4 puta. Urađene su slikovne studije i Naito je otkrio da su svi pacijenti u studiji imali najmanje 20% smanjenje melazme. Tri su dobila poboljšanje od 50%, 2 su dobile poboljšanje od 30%, a jedna je dobila poboljšanje od 20%.

Princip rada lasera

Kada se uređaj aktivira paljenjem lampe, javlja se inverzioni efekat sa povećanjem nivoa jona hroma u kristalu, usled čega počinje lavinski porast broja emitovanih fotona. U ovom slučaju se opaža povratna sprega na rezonatoru, koju pružaju zrcalne površine na krajevima čvrste šipke. Tako se stvara usko usmjeren tok.

Frekvencija nuspojave bio je nizak, s akneiformnom erupcijom i virusom herpes simpleksa, koji je ostao jedan od najznačajnijih. Prijavljeni su brojni slučajevi laserskog tretmana lezija za koje se smatralo da su benigne, a zapravo su melanom. Lasersko liječenje nije učinkovito kod melanoma, a takvo lasersko liječenje komplikuje i odgađa dijagnozu melanoma, tako da ono što se čini kao benigna pigmentirana lezija treba pažljivo ispitati prije nego se laser koristi za uklanjanje pigmenta.

Trajanje impulsa, u pravilu, ne prelazi 0,0001 s, što je kraće od trajanja neonskog bljeska. Impulsna energija rubinskog lasera je 1 J. Kao u slučaju sa plinski uređaji, princip rada rubin lasera se također zasniva na efektu povratne informacije. To znači da je intenzitet svjetlosni tok počinje biti podržan od strane ogledala u interakciji sa optičkim rezonatorom.

Nekoliko lasera specifičnih za pigment može efikasno tretirati epidermalne i dermalne pigmentirane lezije. Laseri su najefikasniji u liječenju pigmentiranih epidermalnih lezija. Novi laseri sa dugim impulsima, specifični za pigmente, mogu dodatno poboljšati kliničke rezultate dobivene u upornim pigmentiranim lezijama i drugim stanjima.

Budući laseri za liječenje pigmentiranih lezija mogu selektivno ciljati na melanocite, a ne na melanosome. Kontroverza o laserskoj terapiji kongenitalnih nevusa bit će razriješena nakon što se uoče hiljade liječenih lezija tokom nekoliko decenija. Sažetak lasera i njihove efikasnosti.

Laserski režimi rada

Najčešće se koristi laser sa rubin štapom u načinu formiranja spomenutih impulsa sa vrijednošću milisekundi. Da bi se postiglo duže vrijeme aktivnog rada, tehnologije povećavaju energiju optičkog pumpanja. To se postiže upotrebom snažnih blic lampi. Budući da se polje rasta impulsa, zbog vremena formiranja električnog naboja u bljeskalici, odlikuje ravnošću, rad rubin lasera počinje s određenim zakašnjenjem u trenucima kada broj aktivnih elemenata prelazi granične vrijednosti.

Pigmentirana koža zamorca ozračena rubin laserskim impulsima s Q-switchedom. Lasersko zavarivanje je proizvodna metoda u kojoj se dva ili. ostali dijelovi materijala spajaju se upotrebom laserski snop. Laserske lampe su dizajnirane da pojačavaju svjetlost stimuliranom emisijom. Ovo je beskontaktni proces koji zahtijeva pristup području zavarivanja s jedne strane dijelova koji se zavaruju.

Zavar se formira kada intenzivna laserska svjetlost brzo zagrijava materijal, obično izračunato u milisekundama. Laserski snop je koherentna svjetlost sa jednom talasnom dužinom. Laserski snop ima malu divergenciju snopa i. visok sadržaj energije i tako će stvoriti toplinu kada udari na površinu.

Ponekad postoje i poremećaji u stvaranju impulsa. Takve pojave se uočavaju u određenim intervalima nakon smanjenja indikatora snage, odnosno kada potencijal snage padne ispod granične vrijednosti. Rubinski laser teoretski može raditi u kontinuiranom načinu rada, ali takav rad zahtijeva upotrebu više moćne lampe. Zapravo, u ovom slučaju, programeri se suočavaju s istim problemima kao i pri stvaranju plinskih lasera - nesvrsishodnošću korištenja baze elemenata s poboljšanim karakteristikama i, kao rezultat, ograničavanjem mogućnosti uređaja.

Glavne vrste lasera koje se koriste u zavarivanju i rezanju su. Ovi laseri koriste niskonaponsko napajanje visokog napona za pogon gasna mešavina koristeći okruženje generacije. Laseri sa ugljičnim dioksidom koriste mješavinu ugljičnog dioksida visoke čistoće. helijum i azot kao medij za generisanje. Pulsirajući rad stvorio je spojeve slične točkastim zavarima, ali s punim prodiranjem. Energija impulsa je od 1 do 100 džula. Vrijeme impulsa je od 1 do 10 milisekundi. diodni laseri.

Gasni laseri: koristite mješavinu plinova poput helijuma i dušika.
Radi u pulsnom ili kontinuiranom načinu rada.
Mogu biti pulsirajuće ili raditi kontinuirano.

Laseri se koriste za materijale koje je teško zavariti drugim metodama, za teško dostupna područja i za ekstremno male komponente.

Vrste

Prednost povratnog efekta je najizraženija kod lasera sa nerezonantnom spregom. U takvim se izvedbama dodatno koristi element za raspršivanje, koji omogućava zračenje kontinuiranog frekvencijskog spektra. Koristi se i Q-switched ruby laser - njegov dizajn uključuje dvije šipke, hlađene i nehlađene. Temperaturna razlika omogućava formiranje dva laserska snopa, koji su razdvojeni talasnom dužinom u angstreme. Ove zrake sijaju kroz impulsno pražnjenje, a ugao koji formiraju njihovi vektori je mali.

Video proces zavarivanja laserskim snopom

Za više reaktivnih materijala potrebna je plinska zaštita. Fokusirani laserski snop ima najveću koncentraciju energije. bilo koji poznati izvor energije. Laserski snop je izvor elektromagnetne energije ili svjetlosti koji se može pomicati bez divergencije. i može se koncentrirati na tačno mjesto. Snop je koherentan i ima jednu frekvenciju.

Gasovi mogu emitovati koherentno zračenje kada su sadržani u optičkom. rezonantna šupljina. Plinski laseri mogu raditi kontinuirano, ali u početku. samo na niskim nivoima snage. Kasniji razvoj događaja omogućio je ulazak gasova. laser za hlađenje tako da može kontinuirano raditi na višem nivou. izlazne snage. Gasni laseri se pumpaju visokom radio frekvencijom. generatori koji podižu atome gasa na dovoljnu visoki nivo energije. za generaciju. Sistemi veće snage se također koriste za eksperimentalne i. razvoj.

Gdje se koristi rubin laser?

Takve lasere karakteriše niska efikasnost, ali se odlikuju termičkom stabilnošću. Ovi kvaliteti određuju pravce praktične upotrebe lasera. Danas se koriste u izradi holografije, kao i u industrijama u kojima je potrebno izvršiti operacije probijanja ultra preciznih rupa. Takvi uređaji se također koriste u operacijama zavarivanja. Na primjer, prilikom izrade elektronski sistemi za tehnička podrška satelitske komunikacije. Rubinski laser je takođe našao svoje mjesto u medicini. Primjena tehnologije u ovoj industriji je opet zbog mogućnosti precizne obrade. Takvi laseri se koriste kao zamjena za sterilne skalpele, koji omogućavaju izvođenje mikrohirurških operacija.

Za zavarivanje automobila koristi se 6-kilovoltni laser. aplikacije i laser od 10 kilovata za istraživačke svrhe. Postoje i druge vrste lasera; međutim, kontinuirani ugljični dioksid. laser, dostupan u snagama u rasponu od 100 vati do 10 kW, čini se da je najperspektivniji za obradu metala.

Koherentna svjetlost koju emituje laser može se fokusirati i reflektuje se na isti način kao i zrak svetlosti. Veličina tačke fokusa se kontroliše izborom sočiva i udaljenosti od tačke do baze. metal. Tačka se može napraviti samo 003 inča. velike površine 10 puta više. Za zavarivanje se koristi oštra, fokusirana tačka. za rezanje. Za termičku obradu koristi se veliko mjesto.

Zaključak

Laser sa aktivnim medijem rubin u jednom trenutku postao je prvi operativni sistem ovog tipa. Ali kako su se razvili alternativni uređaji s plinskim i kemijskim punilima, postalo je očito da njegove performanse imaju mnoge nedostatke. I to da ne spominjemo činjenicu da je rubin laser jedan od najtežih u smislu proizvodnje. Kako se njegova radna svojstva povećavaju, tako se povećavaju i zahtjevi za elementima koji čine strukturu. Shodno tome, povećava se i cijena uređaja. Međutim, razvoj laserskih modela rubin kristala ima svoje razloge, koji se, između ostalog, odnose na jedinstvene kvalitete aktivni medij u čvrstom stanju.

Laser nudi izvor koncentrisane energije za zavarivanje; međutim, danas postoji samo nekoliko lasera u stvarnoj proizvodnji. Laser velike snage je izuzetno skup. Tehnologija laserskog zavarivanja je još uvijek u povojima, tako da će biti poboljšanja i cijena. oprema će biti smanjena. Nedavna upotreba optičkih metoda za nošenje. laserski snop do tačke zavarivanja može uvelike proširiti upotrebu. laseri u obradi metala.

Prijenos energije laserskog snopa razlikuje se od procesa. Kod laserskog zavarivanja, apsorpcija energije materijala ovisi o mnogim faktorima kao što su tip lasera, gustina upadne snage i stanje površine osnovnog metala. Izlaz lasera nije električne prirode i ne zahtijeva protok električna struja. Ovo eliminiše sve efekte magnetizma i ne ograničava proces na električno provodljive materijale.

Kao što je poznato, hemijska i optička svojstva elemenata uglavnom su određena elektronima u neispunjenim atomskim omotačima. Elektronska konfiguracija jona ima sljedeću strukturu: . Postoji jedna prazna vanjska ljuska sa tri ekvivalentna d elektrona. Ovi ekvivalentni elektroni, zbog necentralne simetrije unutaratomskog električnog polja koje djeluje na svaki elektron, formiraju sljedeće pojmove (stanja s različitim energijama): šest dubleta (2 mandata),

i dva kvarteta na poleđini termina. Dupletni termini imaju ukupan spin elektrona S jednak 1/2, kvartetni članovi 3/2. Prema Hundovom empirijskom pravilu, najniži član je termin sa maksimalnom multiplicitetom, odnosno sa maksimalnim ukupnim spinom elektrona, a za datu multiplicitnost, sa maksimalnom vrednošću ukupnog orbitalnog ugaonog momenta. Dakle, donji pojam je pojam , za koji je S = 3/2, L = 3. Njemu najbliži pojam sa višom energijom je pojam , koji ima S = 1/2 i L = 4. To je utvrđeno proračunima i eksperimentom. Upravo ova dva termina aktivno učestvuju u implementaciji laserske generacije. Oni su degenerisani u svim mogućim vektorskim orijentacijama i . Mnogostrukost degeneracije, tj broj podnivoa sa istom energijom, određuje se formulom

Laseri mogu komunicirati sa bilo kojim materijalom. Ne zahtijeva vakuum i ne proizvodi rendgenske zrake. Izvor pumpe daje energiju mediju pobuđivanjem lasera na takav način da se elektroni koji se drže u atomima privremeno podižu u viša energetska stanja. Elektroni koji se drže u ovom pobuđenom stanju ne mogu tamo ostati beskonačno i spustiti se na niži energetski nivo. Elektron gubi višak energije dobiven od energije pumpe emitiranjem fotona. To se zove spontana emisija, a fotoni proizvedeni ovom metodom su sjeme za generiranje lasera. Fotoni emitovani spontanom emisijom na kraju pogađaju druge elektrone u višim energetskim stanjima. Nadolazeći foton "izbacuje" elektron iz pobuđenog stanja na niži energetski nivo, stvarajući drugi foton. Ovi fotoni su koherentni jer su u fazi, iste talasne dužine i putuju u istom pravcu. Proces koji se zove stimulisana emisija. Fotoni se emituju u svim smjerovima, međutim neki putuju duž laserskog medija kako bi reflektirali ogledala rezonatora, koja će se reflektirati natrag kroz medij. Rezonatorska ogledala određuju preferirani smjer pojačanja za stimulisanu emisiju. Da bi došlo do pojačanja, mora postojati veći procenat atoma u pobuđenom stanju od nižih energetskih nivoa. Ova populacijska inverzija većeg broja atoma u pobuđenom stanju dovodi do uslova potrebnih za generisanje lasera. Fokalna tačka lasera je orijentisana na površinu radnog komada koji se zavariva. Na površini se koncentracija svjetlosne energije pretvara u toplotnu energiju. Toplina uzrokuje topljenje površine materijala, koje prolazi kroz površinu kroz proces koji se naziva površinsko provođenje. Nivo energije zraka održava se ispod temperature isparavanja materijala predforme. Idealna debljina materijala za zavarivanje je 20 mm. Energija je koncentrisana laserom, što je prednost pri radu sa materijalima visoke toplotne provodljivosti. Ajnštajn je prvi postulirao kvantnomehaničke osnove lasera početkom 20. veka.

i iznosi 28 za termin , i 18 for .

U kristalnoj rešetki rubina, joni hroma imaju drugačiju strukturu energetskih nivoa od one koju imaju slobodni joni. Svaki ion hroma okružen je sa šest jona , koji se nalazi na vrhovima oktaedra, i stvara jaku električno polje oktaedarska simetrija (sl. 6, 7). Zapravo, oktaedar je donekle izobličen duž trostruke ose, zbog čega stvarno polje ima nižu simetriju .