Первые лазеры появились несколько десятилетий назад, и по сей день этот сегмент продвигается крупнейшими компаниями. Разработчики получают все новые качества оборудования, позволяя пользователям эффективнее его применять на практике.
Рубиновый не считается одним из самых перспективных устройств этого типа, но при всех своих недостатках он все же находит ниши в эксплуатации.
Об этом лазере было опубликовано меньше данных по сравнению с рубиновым лазером с переключением добротности. Однако, поскольку длина волны и длительность импульса аналогичны длине волны рубинового лазера с переключением добротности, результаты должны быть несколько схожими. Хороший ответ был отмечен при лечении лантинов и кукурузных макулов. Также реагируют на дермальные пигментные поражения.
Оба лазера значительно улучшились после трех обработок, хотя александритовый лазер с переключением добротности был немного более эффективным. Двенадцатимесячное наблюдение за 12 обработанными пациентами не выявило признаков рецидива или потемнения пигмента.
Общие сведения
Рубиновые лазеры относятся к категории твердотельных устройств. По сравнению с химическими и газовыми аналогами они имеют менее высокую мощность. Объясняется это разницей в характеристиках элементов, за счет которых обеспечивается излучение. К примеру, те же химические лазеры способны формировать световые потоки мощностью в сотни киловатт. Среди особенностей, которыми выделяется лазер рубиновый, отмечают высокую степень монохроматичности, а также когерентность излучения. Помимо этого, некоторые модели дают повышенную концентрацию световой энергии в пространстве, которой хватает на осуществление термоядерного синтеза за счет нагревания плазмы лучом.
Алюминиевые и рубиновые лазеры нормального режима
Обработка с использованием александритового лазера с переключением добротности и лазера на углекислом газе привела к значительному улучшению показателя улучшения по сравнению с лицами, подвергшимися воздействию александритового лазера с переключением добротности. Ким и Кан отмечали побочные эффекты при лечении. Репигментация коричневого до черного макулы произошла у 44 из 53 пациентов. Было показано, что длинноимпульсные рубиновые и александритовые лазеры эффективны при лечении рубино-лазеров, устойчивых к рубину, врожденным неврозом и других пигментных поражений.
Как видно из названия, в качестве активной среды лазера выступает кристалл рубина, представленный в форме цилиндра. При стержня полируются особым образом. Чтобы лазер рубиновый смог обеспечить максимально возможную для него энергию излучения, стороны кристалла обрабатываются до момента достижения плоскопараллельного положения относительно друг друга. В то же время торцы должны быть перпендикулярны оси элемента. В некоторых случаях торцы, выступающие в некотором роде зеркалами, дополнительно покрываются диэлектрической пленкой или слоем серебра.
Эти лазеры также могут быть использованы при лазерной эпиляции. Александритовый лазер нормального режима излучает свет на длине волны 755 нм с длительностью импульса от 2 до 20 микросекунд. Этот лазер эффективен для удаления пигментированных волос. Данных об использовании в пигментных поражениях не было опубликовано.
Рубиновый лазер нормального режима также очень эффективен для удаления пигментированных волос. У японцев есть единственный опубликованный опыт использования длинных импульсных лазеров для пигментных поражений. Врожденный невир, обработанный 4 раза, показал значительную очистку пигментации. Обработанная кожа почти неотличима от нормальной окружающей кожи.
Устройство рубиновых лазеров
В состав прибора входит камера с резонатором, а также источник энергии, который возбуждает атомы кристалла. В качестве активатора вспышки может использоваться ксеноновая импульсная лампа. Световой источник располагается вдоль одной оси резонатора, имеющего цилиндрическую форму. На другой оси располагается рубиновый элемент. Как правило, используются стержни длиной 2-25 см.
Ван и другие сравнили александритовый лазер с переключением добротности с интенсивным импульсным светом при лечении веснушек и лентигин. Несмотря на меньшее поглощение этой длины волны меланином по сравнению с лазерами зеленого и красного света, его преимущество заключается в его способности проникать глубже в кожу. Этот лазер может быть более полезным при лечении поражений у лиц с более темными тонами кожи.
Кольцевые клетки, представляющие вакуолизированные пигментированные клетки с периферической конденсацией пигмента, обнаруживаются в эпидермальном базальном клеточном слое. Тем не менее, даже углекислый газ, когда он используется с низким уровнем флюенса, вызывает только ограниченный термический некроз.
Резонатор практически весь свет от лампы направляет на кристалл. Стоит отметить, что в условиях повышенных температур, которые требуются для оптической накачки кристалла, способны работать далеко не все По этой причине устройство рубинового лазера, в состав которого входят источники света на основе ксенона, рассчитывается на непрерывный режим работы, который также называют импульсным. Что касается стержня, то его обычно изготавливают из искусственного сапфира, который может соответствующим образом модифицироваться под эксплуатационные требования к лазеру.
В исследовании, посвященном лазерной обработке углекислого газа 146 солнечными лентигами, 10% полностью очищены, а две трети значительно ослабли. Термальный ущерб произошел в слое базальных клеток. Этот ущерб привел к эпидермальному некрозу через 24 часа с последующим дермально-эпидермальным разделением. Возникли минимальные термические повреждения. После шелушения поврежденного эпидермиса последовала последующая реэпителизация.
Обработки проводили с интервалом в 4 недели, и каждую женщину лечили 3-4 раза. Были проведены исследования визуализации, и Найто обнаружил, что у всех пациентов, участвовавших в исследовании, наблюдалось как минимум на 20% снижение их меланодермы. Три получили улучшение на 50%, 2 получили улучшение на 30%, а 1 получили улучшение на 20%.
Принцип работы лазера
При активации устройства за счет включения лампы происходит эффект инверсии с повышением уровня хромовых ионов в кристалле, в результате чего начинается лавинное увеличение количества числа испускаемых фотонов. При этом на резонаторе наблюдается обратная связь, обеспечиваемая зеркальными поверхностями на торцах твердотельного стержня. Так происходит выработка узконаправленного потока.
Частота побочных эффектов была низкой, с акневидным извержением и вирусом простого герпеса, оставаясь одним из самых значительных. Сообщалось о многочисленных случаях лазерного лечения поражений, которые считались доброкачественными, но которые были на самом деле меланомой. Лазерное лечение неэффективно для меланомы, и такое лазерное лечение усложняет и задерживает диагностику меланомы, поэтому следует тщательно изучить, что кажется доброкачественным пигментным поражением, прежде чем лазер будет использоваться для удаления пигмента.
Длительность импульса, как правило, не превосходит 0,0001 с, что короче по сравнению с продолжительностью действия неоновой вспышки. Импульсная энергия лазера на рубине составляет 1 Дж. Как и в случае с газовыми устройствами, принцип работы рубинового лазера строится и на эффекте обратной связи. Это значит, что интенсивность светового потока начинает поддерживаться за счет зеркал, взаимодействующих с оптическим резонатором.
Несколько пигмент-специфических лазеров могут эффективно лечить эпидермальные и дермальные пигментные поражения. Лазеры наиболее эффективны при лечении эпидермальных пигментных поражений. Новые, длительно импульсные, пигмент-специфические лазеры могут еще больше улучшить клинические результаты, полученные в устойчивых пигментных поражениях и других условиях.
Будущие лазеры для лечения пигментного поражения могут избирательно нацеливаться на меланоциты, а не на меланосомы. Спор о лазерной терапии врожденных невусов будет разрешен после того, как тысячи обработанных поражений будут наблюдаться в течение нескольких десятилетий. Резюме лазеров и их эффективность.
Режимы работы лазера
Чаще всего лазер с рубиновым стержнем применяется в режиме формирования упомянутых импульсов величиной в миллисекунду. Для достижения более продолжительного времени активности технологи повышают энергию оптической накачки. Делается это за счет применения мощных импульсных ламп. Так как поле нарастания импульса, обусловленное временем формирования электрического заряда в лампе-вспышке, характеризуется пологостью, работа рубинового лазера начинается с некоторой задержкой в моменты, когда количество активных элементов превосходит пороговые значения.
Пигментированная кожа морской свинки, облученная импульсами рубинового лазера с переключением добротности. Сварка лазерным лучом - это метод изготовления, при котором два или. другие части материала соединяются вместе посредством использования лазерного луча. Лазерные лампы предназначены для усиления света за счет стимулированного излучения. Это бесконтактный процесс, который требует доступа к зоне сварки с одной стороны свариваемых деталей.
Сварка формируется по мере того, как интенсивный лазерный свет быстро нагревает материал, как правило, рассчитывается в миллисекундах. Лазерный луч представляет собой когерентный свет с одной длиной волны. Лазерный луч имеет низкую расходимость пучка и. высокое содержание энергии и, таким образом, создаст тепло, когда оно ударит по поверхности.
Иногда возникают и срывы генерации импульсов. Такие явления наблюдаются через определенные промежутки времени после понижения показателей мощности, то есть когда силовой потенциал опускается ниже пороговой величины. Рубиновый лазер теоретически может работать и в непрерывном режиме, но такая эксплуатация требует применения в конструкции более мощных ламп. Собственно, в данном случае разработчики сталкиваются с теми же проблемами, что и при создании газовых лазеров - нецелесообразность применения элементной базы с повышенными характеристиками и, как результат, ограничение возможностей устройства.
Основными типами лазеров, используемых при сварке и резке, являются. Эти лазеры используют низковольтный высоковольтный источник питания для возбуждения газовой смеси с использованием среды генерации. Лазеры с диоксидом углерода используют смесь диоксида углерода высокой чистоты. гелий и азот в качестве среды генерации. Импульсная работа создавала соединения, похожие на точечные сварные швы, но с полным проникновением. Энергия импульса составляет от 1 до 100 джоулей. Время импульса составляет от 1 до 10 миллисекунд. Диодные лазеры.
- Газовые лазеры: используйте смесь газов, таких как гелий и азот.
- Работайте в импульсном или непрерывном режиме.
- Они могут быть импульсными или работать непрерывно.
Виды
Польза от эффекта обратной связи наиболее ярко выражается в лазерах с нерезонансной связью. В таких конструкциях дополнительно применяется рассеивающий элемент, что позволяет излучать сплошной частотный спектр. Также применяется лазер рубиновый с модулированной добротностью - в состав его конструкции включаются два стержня, охлаждаемый и неохлаждаемый. Температурная разность позволяет формировать два лазерных пучка, которые разделяются по длине волны на ангстремы. Данные лучи просвечивают импульсный разряд, а сформированный их векторами угол отличается небольшим значением.
Процесс сварки лазерным лучом видео
Для более реакционноспособных материалов требуется защита от проникновения газа. Сфокусированный лазерный луч имеет самую высокую концентрацию энергии. любой известный источник энергии. Лазерный луч является источником электромагнитной энергии или света, который может быть прокручен без расхождения. и может быть сконцентрирован на точном месте. Луч является когерентным и имеет одну частоту.
Газы могут излучать когерентное излучение, когда они содержатся в оптическом. резонансная полость. Газовые лазеры могут работать непрерывно, но первоначально. только при низких уровнях мощности. Более поздние разработки позволили газы в. лазер для охлаждения, чтобы он мог работать непрерывно при более высоком уровне. силовые выходы. Газовые лазеры накачиваются высокой радиочастотой. генераторы, которые поднимают атомы газа до достаточно высокого уровня энергии. для генерации. Системы с более высоким питанием также используются для экспериментальных и. развития.
Где применяется рубиновый лазер?
Такие лазеры характеризуются невысоким коэффициентом полезного действия, но зато отличаются термической стойкостью. Этими качествами и обуславливаются направления практического использования лазеров. Сегодня их применяют в создании голографии, а также на производствах, где требуется выполнять операции пробивки сверхточных отверстий. Используют такие устройства и в сварочных операциях. Например, при изготовлении электронных систем для технического обеспечения спутниковой связи. В медицине также нашел свое место рубиновый лазер. Применение технологии в данной отрасли вновь объясняется возможностью высокоточной обработки. Такие лазеры используют как замену стерильных скальпелей, позволяющих выполнять микрохирургические операции.
Для автомобильной сварки используется 6-киловольтный лазер. приложений и 10-киловаттный лазер для исследовательских целей. Существуют и другие типы лазеров; однако, непрерывный углекислый газ. лазер, доступный с мощностью от 100 Вт до 10 кВт, кажется наиболее перспективным для металлообработки.
Когерентный свет, излучаемый лазером, может быть сфокусирован и. отражается так же, как и луч света. Сфокусированный размер пятна контролируется выбором объективов и расстоянием от него до основания. металл. Точка может быть сделана как маленькая, чем 003 дюйма. Большие площади в 10 раз больше. Для сварки используется резкое сфокусированное пятно. для резки. Большое место используется для термической обработки.
Заключение
Лазер с рубиновой активной средой в свое время стал первой работающей системой такого типа. Но по мере развития альтернативных устройств с газовыми и химическими наполнителями стало очевидно, что его эксплуатационные качества имеют множество недостатков. И это не говоря о том, что рубиновый лазер является одним из самых сложных с точки зрения изготовления. По мере повышения его рабочих свойств увеличиваются и требования к элементам, составляющим конструкцию. Соответственно, растет и себестоимость устройства. Впрочем, развитие моделей лазеров на рубиновом кристалле имеет свои основания, связанные, кроме прочего, с уникальными качествами твердотельной активной среды.
Лазер предлагает источник концентрированной энергии для сварки; однако в фактическом производстве сегодня имеется всего несколько лазеров. Высокомощный лазер чрезвычайно дорог. Технология лазерной сварки все еще находится в зачаточном состоянии, поэтому будут улучшения и стоимость. оборудование будет сокращено. Недавнее использование волоконно-оптических методов для переноски. лазерный луч до точки сварки может значительно расширить использование. лазеров в металлообработке.
Передача энергии лазерного луча отличается от процессов. При лазерной сварке поглощение энергии материалом зависит от многих факторов, таких как тип лазера, плотность падающей мощности и состояние поверхности основного металла. Выход лазера не является электрическим по своей природе и не требует потока электрического тока. Это устраняет любые эффекты магнетизма и не ограничивает процесс электропроводными материалами.
Как известно химические и оптические свойства элементов главным образом определяются электронами на незаполненных атомных оболочках. Электронная конфигурация иона имеет следующую структуру: . Имеется одна незаполненная внешняя оболочка с тремя эквивалентными d электронами. Данные эквивалентные электроны в силу нецентральной симметрии внутриатомного электрического поля, действующего на каждый электрон, формируют следующие термы (состояния с разной энергией) : шесть дублетных 
(2 терма), 
и два квартетных 
по спину терма. Дублетные термы имеют суммарный электронный спин S, равный 1/2, квартетные 3/2. Согласно эмпирическому правилу Хунда самым нижним термом является терм с максимальной мультиплетностью, то есть с максимальным суммарным спином электронов, и при данной мультиплетности, с максимальным значением полного орбитального момента. Таким образом нижним термом является терм 
, у которого S = 3/2, L = 3. Ближайшим к нему термом с большей энергией является терм 
, у которого S = 1/2 и L = 4. Это установлено расчетами и экспериментом. Именно эти два терма принимают активное участие в осуществлении лазерной генерации. Они вырождены по всем возможным ориентациям векторов и 
. Кратность вырождения, то есть количество подуровней с одинаковой энергией
, определяется формулой
Лазеры могут взаимодействовать с любым материалом. Он не требует вакуума и не создает рентгеновских лучей. Источник насоса обеспечивает энергию для среды, возбуждая лазер таким образом, что электроны, удерживаемые в атомах, временно возводятся в более высокие энергетические состояния. Электроны, удерживаемые в этом возбужденном состоянии, не могут оставаться там неопределенно и опускаться до более низкого уровня энергии. Электрон теряет избыточную энергию, полученную от энергии накачки, излучая фотон. Это называется спонтанным излучением, и фотоны, полученные этим методом, являются затравкой для генерации лазера. Фотоны, испускаемые спонтанным излучением, в конечном итоге поражают другие электроны в состояниях с более высокой энергией. Приходящий фотон «выбивает» электрон из возбужденного состояния на более низкий энергетический уровень, создавая еще один фотон. Эти фотоны являются когерентными, поскольку они находятся в фазе, одной длины волны и движутся в одном направлении. Процесс, называемый стимулированным излучением. Фотоны излучаются во всех направлениях, однако некоторые движутся вдоль лазерной среды, чтобы отразить зеркала резонатора, которые будут отражаться обратно через среду. Зеркала резонатора определяют предпочтительное направление усиления для стимулированного излучения. Для того чтобы усиление происходило, в возбужденном состоянии должен быть больший процент атомов, чем более низкие энергетические уровни. Эта инверсия населенности большего количества атомов в возбужденном состоянии приводит к условиям, необходимым для генерации лазера. Фокусное пятно лазера ориентировано на поверхность заготовки, которая будет приварена. На поверхности концентрация световой энергии преобразуется в тепловую энергию. Теплота приводит к таянию поверхности материала, которая проходит через поверхность посредством процесса, называемого поверхностной проводимостью. Уровень энергии пучка поддерживается ниже температуры испарения материала заготовки. Идеальная толщина материалов, подлежащих сварке, составляет 20 мм. Энергия - это лазер, сконцентрированный, преимущество при работе с материалами с высокой теплопроводностью. Эйнштейн впервые постулировал квантовомеханические основы лазеров в начале 20-го века.
и составляет 28 для терма , и 18 для .
В кристаллической решетке рубина ионы хрома имеют отличную структуру уровней энергии, от той, которой обладают свободные ионы. Каждый ион хрома окружен шестью ионами 
, находящимися в вершинах октаэдра, и создающими в месте расположения иона хрома сильное электрическое поле октаэдрической симметрии 
(рис. 6, 7). На самом деле октаэдр несколько искажен вдоль оси третьего порядка, в силу чего реальное поле имеет более низкую симметрию 
.
Рис. 6. Окружающие ион хрома шесть ионов кислорода расположены в вершинах октаэдра.
