激光在牙医诊疗中的应用

激光在牙医诊疗中的应用
激光在牙医诊疗中的应用

激光在牙医诊疗中的应用——技术的进步

在1988年,卡瓦公司和艾斯库拉普以及激光医学研究所(ILM)携手在乌尔姆研发了世界范围内的第一台牙医用Er:YAG镭射。当时由海博斯和凯勒在其可谓历史性的自我检测中创造并验证了蛀牙修复中如何有效地使用激光减少疼痛。

在随后的几年中该设备有许多更新和改进。正式因为这种进步激光现在作为一种在医学和牙科诊断,治疗工具来使用。与比传统的方法,其优点即免于接触可以防止细菌感染,减少组织创伤等毋庸置疑。同时也有可能使用激光研发新的诊疗技术和操作手段。

虽然激光射线光谱接近于不受任何限制但在牙医诊疗中却未有广泛的应用,主要的两个原因值得思考:一方面没有广泛适用的激光设备而是使用上受到波长的限制,另一方面目前的激光设备比传统的设备相对价格昂贵。

如果人们还记得最近在2011年3月在科隆国际牙科展览,那么就一定会感觉到在这方面进步很多。最新一代的激光设备的使用灵活,功能强大,因此对诊所中使用有重要意义。但是对激光设备区别于传统设备的最大特点是,用激光装置可以将诊疗过程更容易,更快捷,减少病人治疗压力。在许多调查报告中对根管治疗,牙周病,硬组织的治疗,牙科慢性病和周围炎症的应用效果进行说明。

虽然在大学方面只是零星的研究,但毋庸置疑激光设备在过去的几年内越来越多地应用和在牙科临床上的成功。

激光的分类

激光器根据不同的材料进行分类,可以分为固态激光,气体激光,染料激光,化学激光和半导体激光。对于今天我们来说,主要指固态激光,气体激光。

固态激光是从光学晶体的激光介质中发射,包括Er:YAG-激光器,Er, Cr:YSGG-激光器和Nd:YAG-激光器以及各种二极管激光器(图1?3)。

图1:SIRO高级激光器,一款小巧,便捷,携带方便,使用安全并外观美观的二极管激光器(西诺德牙科设备公司)。-图2二极管激光公司A.R.C.激光有限公司Q810,其采用抗

细菌的光动力染色物于2011年首次在德国科隆进行展览。-图3:HF 激光器(Hager &Werk en GmbH & Co. KG):全球唯一的双激光设备975 nm/6 W 和660 nm/25–100 mW的组合体以及2.2兆赫简单外科构件,简单,快速,精确的软组织治疗仪器。

目前我们知道的气体激光代表主要指CO2激光器和氩激光器。然而,后者对于临床的意义不大。

他们的支持者们提出了对软组织的生物刺激作用,最然激光的发射范围只限定在毫瓦的范围内。

该治疗方法主要适用于疼痛和伤口并发症,口腔粘膜疾病的治疗。与此同时,通过软激光同样也有许多科学出版物(巴赫2007)。

因为每个波长段都仅限于应用其特定的病症中,因此厂商对同一设备研发生产出不同种类甚至有时候生产出不同波长的设备。在一般情况下,这些波长作为相互补充来满足软硬组织结构的治疗需要。比如说Er:YAG激光器用于牙体硬组织和硬骨以及其周边的治疗,作为其治疗补充使用激光二极管用于软组织,包括根管治疗,牙周囊袋或其他表面的除污(图4和图5)。同样Er:YAG-和Nd:YAG激光设备也是特别出名的。

作为牙齿硬组织诊疗的唯一适用光源适用Er:YAG激光器,其专用领域包括的防腐剂和牙医外科(图7和8)。其次,二极管和CO2激光器是特别适用于手术切口及软组织诊疗。而Nd:YAG激光器主要用于牙髓和边缘牙周炎的治疗。

在植入体周围炎症区域,即可以使用二极管激光器去除细菌表面又可以使用Er:YAG激光器(Sculean 2011).

即使在和填充或基牙制剂相关的裸露级别和止血水平上,激光也是现代质量管理体系中的一部分因为他提高了患者植入体康复的临床疗效。

图4:elexxion delos 3.0, Er:YAG激光器和810 nm二极管激光器连接体,最高达50瓦的功率和变量脉冲至20,000 Hz(elexxion 公司). –图5:Waterlase iPlus带双重波长2.780 nm 和 940 nm– iLase(BIOLASE欧洲有限公司)。–图6:Fotona公司Light

walker产品,Er:YAG和Nd:YAG激光器结合体,根据生产者产品描述对软硬组织都有极高切割功率。–图7:卡瓦KEY 3+ Laser,Er:YAG激光器,卡瓦德国公司

选择的烦恼

牙科诊所激光器的选择和使用在在很大程度上与诊疗的重点和牙医的目标疗法相关。但其中的波长相关的适应症,以及禁忌必须准确的考虑到。

特别有效的传输系统,弹性纤维和各种牙科工具(图11)保证了由设备产生的激光能量可以传送到口腔内的。在今天这些因素已经是在仪器采购时重要的一面有决定性的作用因为仪器方面的能力在从不同的制造商有严重的不同。

图8:LiteTouch?(Syneron公司牙科激光器)使用目前为止独一无二的手握式激光器,(E r:YAG-激光器),小型,便携式。-图9:使用激光器牙基准备的显露程度和止血。-图10:使用Nd:YAG激光器的根系去污。-图11:卡瓦KEY 3+激光器对工具和相应的工作触头或蓝宝石触头的众多选择。-图12:明确和便于使用的:卡瓦KEY 3+激光器的触摸屏-图13:Er: YAG激光器去除牙周袋龈下菌斑,在此:手动件2061和带蓝宝石触头的卡瓦KEY 3+激光器的反馈系统使用-图14:卡瓦KEY 3+激光器手动件2061的蓝宝石触头(工作触头)用于牙周病治疗。

关于良好的操作性,可以在众多带轻巧灵活的光学纤维的二极管激光器以及功能强大的激光器,比如卡瓦系列中的卡瓦Key 3 Plus或者Syneron公司的LiteTouch,他们都采用了无镜臂设计。一年多以来Syneron公司的LiteTouch产品由其便携式激光源设计(图8)在对激光治疗业界产生了轰动。

在这两种设备的直接比较中,然而我因为众多可选用的牙科手具,额外的与不同工作台相组合的特点选择了卡瓦Key 3+(卡瓦公司)激光器(图7和图12)。此外,他的内置的反馈系统在我看来仍然是牙科激光世界中独特一点。因此他可以应用到牙科诊所的众多适应症。他的适用范围除了硬组织外,尤其适用于边缘性牙周炎的诊疗(图13和14)和边缘(图15)以及根管治疗的支持,特别是在手术影响下的该区域的软组织诊疗。这种激光是一种复杂的技术手段,采用热机械原理去除生物膜和牙石,综合反馈系统既能检测和消除龈下牙石同时也能验证杀菌效果。对不同长度和配置蓝宝石触头的众多选择(图11)以及不同直径和长度的纤维提供了一个良好的基础用于解决往往难以进入内部的牙科常见问题。这也在诊所的条件下对臼齿诊疗的一个不错的选择,因为牙医可以轻松在牙齿后区完成封闭式刮宫操作。(Liebaug und Wu 2011). 卡瓦Key 3+复杂的反馈系统可以是诊疗过程更加柔和并可以在封闭的状态下进行手术避免了牙龈的风险以及对牙齿造成的损伤(Keller et al. 2000). 尤其是在硬组织处理领域,采用短波激光脉冲(短脉冲模式)和通过综合反馈系统来进行选择性消毒和治疗龋齿。除了所谓的卡瓦带小窗手动件或者零接触手动件2060,还有最近上市的接触手动件2063,它对治疗的邻近区域有更高的安全性。在短脉冲模式下,可以同时实现更高的去除能力,同时在加工硬组织时更轻微的振动或冲击。在本次患者调查中,普遍感到目前的短波治疗比以前相对较长时间的脉冲抵触明显下降。所述的手动件在工作中与触头接触时使用水冷却。

图15:使用Er:YAG激光与种植体周围的接触,此处为卡瓦KEY 3+带蓝宝石触头的手动件2261激光器。-图16:使用接触式手动件去处龋齿以及使用卡瓦KEY 3+激光器的反馈系统。-图17:使用零接触手动件2060和卡瓦KEY 3+激光器对裂缝区硬组织进行治疗-图18:使用Er:YAG激光器截除牙干和清除牙根,此处为带蓝宝石触头卡瓦KEY 3+激光器手动件2 261--图19使用:Er:YAG激光器清除根系,此处为带蓝宝石触头卡瓦KEY 3+激光器手动件2261--图20:带激光二极管的aPDT将染料滴入牙周袋中。

在本次患者调查中,普遍感到目前的短波治疗比以前相对较长时间的脉冲抵触明显下降。所述的手动件在工作中与触头接触时使用水冷却。这项技术延长了工作触头的使用寿命。在本文献中,以及其他文章中(Kleinert 2010),到的阐的不安全的在牙齿深处的信号处理传输我却不能够证实。如果您定期对设备进行校准并稍微暗淡的牙科诊疗器材,在荧光测量

中该设备也不会出现误差。根据缺损区的入口和位置,我选择零接触手动件2060或者手动件2063。此外外科手术同样可以通过Er:YAG进行。硬组织和骨骼的治疗使用波长范围为2. 94nm。而对牙根系和牙干的去处时更多的考虑拔牙时的角度,植入体的突漏和去处情况。(图14,18和19)以及硬部的平滑处理和成形情况(Bauer 2011,Glei? 2011).只是在设备光源和脉搏率的设置上需要从业者的经验。

抗菌光动力疗法

到目前为止,各种光动力疗法的研究都进行过出版(图 20). 最常用的治疗方法是使用染料和激光应用相结合的方式采用封闭式刮宫。(Andersen et al. 2007, Braun et al. 2008, Lulic et al. 2009, Sigusch et al. 2010). 以EmunDo? (图 2)的形式使用吲哚青绿配以波长810 nm和A.R.C. Q810 FOX激光在最后一次德国激光牙科协会年度会议上被多次提及。这种染料的一个决定性的优势是其对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌以及许多病毒和真菌的有效性。同样EmunDo?不含碘和非过敏性成分也有强调。

正如Gutknecht教授在DGL-2011年度于杜塞尔多夫举行会议期间的阐述,吲哚菁染料区于亚甲蓝绿色,他不吸收肠粘膜。研究数据这种治疗方案非常高效。特别是在增加抗生素耐药性方面,抗菌的光动力疗法在未来的系统性牙周治疗时应优先考虑。

吲哚青绿

这种新药在DGL第20次年度会议中成为许多发言人的主题重点。(Gutknecht 2011,Volland 2011).区别于以往的敏亚甲蓝(最大吸收波长660 nm),这种燃料没有内在活性,仅在激光照射下激活并减少。如上所述,不能通过肠粘膜进行吸收。因此许多从事于aPDT 研究的作者或是演讲人都看到了其在微创的方法和抗药性的预防方面的优势。Sculean (2 011)进行总结超过80%的边缘牙周炎的患者都称光动力疗法是一个完整的和高品质的替代使用抗生素疗法。

激光疗法的优势

今天在现代牙科领域中已经没有不从激光应用中获益的。采用激光治疗将渐渐代替传统的治疗方法进而得到广泛的应用。激光治疗不仅仅在不同领域改善现存的治疗理念,而且意味着在许多情况下都提高了治疗的舒适程度。对于一些治疗中非常显而易见,其他的也可以感觉出来(Kuypers 2010)。

患者的调查显示,95%的患者通过使用激光改善了治疗结果。患者评价更希望使用激光作为治疗手段。根据Kuypers (Kuypers 2010)的调查,在73%的患者人群中通过激光的应用降低了恐惧感。所有的一切也是对将激光设备应用到日常实践的牙医同事们的一个振奋性结果。高知名度和良好的反馈将不仅大大有助于改善牙医诊疗感觉,但也同时给患者们提供了更有效地,温和的无痛的的诊疗过程。因此,激光治疗是合适的方法将患者留住和创造一个长期的良好效果。

未来前景

多年以来应用卡瓦DIAGNOdent设备的激光荧光法在未来几年内将进一步发展。有正如B raun (2011)报道,不久的将来可以通过激光发现龋齿的迹象并跟进其发展状况,并通过裂缝密封和修复材料进行控制。特别令人兴奋的是由Frentzen 教授在2011et al. 发表的超短脉冲激光技术。通过皮秒激光治疗系统的发展,牙病患者在龋齿和牙周炎的诊断和治疗时的环境将有所改善。更特别之处在于材料上携带的能量总量由于超短波的愿意将缩小到几焦耳。这也就意味着,在材料处理过程中的热传输将大大减少。因此Frentzen 教授期望在材料处理中能实现更高的精密度。

激光使用者的需求

作为激光器的使用者,我们一直希望有通过诊断反馈系统实现微创疗法。该疗法的前提是完备的检测和治疗程序,但目前市场上只有很少的设备达到该要求。因为新技术能够有效的降低疼痛,越来越多的患者都期待着能够接受牙科激光诊疗。

蓝宝石手术刀

爵士激光器及蓝宝石手术刀生产厂商A.R.C. Laser GmbH发布了一款比传统的外科手术刀质量更高,同时又具有切割及凝血功能的手术设备。这款手术刀在平滑的切削通过在刀片边缘注入的激光辐射完成凝血功能,从而保证将出血问题降到最低。通过一个一个非常小的坏死保证伤口愈合与正常手术刀口持平。

“手动件激光器”

Syneron牙科激光器公司以其产品LiteTouch?代表了激光行业的前景,他包含了一个独特的激光手动件技术。根据我的实际经验,我可以负责任的说,不论是Syneron公司的Lit eTouch?产品还是卡瓦Key 3+激光器以及其作为牙医诊疗设备的配件使用都非常得心应手,绝对不会造成移动障碍。这两种设备的特点是都具有极其灵活的传输软管,方便工作长度。手动操作的障碍,比如操作镜关节臂,则得以克服。

钬激光

钬激光及气压弹道碎石只是输尿管镱取石术或微创经皮肾取石术中 应用的一种碎石工具,而不是一种手术技术。然而这两种碎石工具 有其自身的特点,具体如下: 钬激光是新型的结石治疗方法,具有优秀的碎石能力,可以高效粉 碎各种成分的泌尿系结石 ,特别适用于高硬度的结石。与一般激光通过冲击波原理碎石不同,钬激光通过热效应碎石,这由其极强的水吸收特性决定。激光产生 的残余热能还具有明显的止血效果。钬激光碎石技术操作简单,通 过膀胱镜、输尿管镜或经皮肾镜看到结石后,只需将光纤直接接触 结石表面激发激光即可,通过一种“钻孔效应”,结石被汽化,形 成细小的碎粒排出体外。另外,对于阻碍结石排出的炎性息肉 ,可以在碎石时一并用钬激光予以切除,大大提高了结石治疗的一 次成功率。但是存在的缺点是由于钬激光能量高,操作需特别小心,如操作不当,容易损伤输尿管及肾脏,从而引起术中输尿管穿孔或 术后输尿管狭窄。 气压弹道碎石是目前国内外治疗泌尿系统结石主要的方法。该技术 是通过气压弹道碎石机来实施,其碎石原理是利用压缩气体产生的 能量驱动碎石机手柄内的子弹体,子弹体高速运动撞击治疗探杆, 治疗探杆冲击结石将结石击碎,然后分块取出,必要时通过肾镜钳 取出碎石,具有手术时间短、简单、安全、高效。其最大的优点是 对周围组织器管无电热损伤、同时碎石速度快。但是,应用气压弹 道碎石治疗输尿管上段结石时,结石容易击回肾内;另外,气压弹 道碎石对于高硬度的结石效果不太理想。 因此,钬激光及气压弹道碎石均具有各自的优点及缺点,并没有绝 对的好坏之分。而它们只是输尿管镱取石术或微创经皮肾取石术中 应用的一种碎石工具,而不是一种手术技术。只要掌握好真正的输 尿管镱取石术或微创经皮肾取石术,应用钬激光及气压弹道碎石均 可取得很好的手术效果,正如“吃饭不管是选用刀钗或是用筷子, 只要是用得好,效果都差不多”。而合理的应用两种方法相结合是 才最好的方法。 气压弹道式碎石概况 气压弹道式碎石是一种新型碎石,1990年首先在瑞士洛桑研制成功,因而被命名为SwissLithoclast。它是通过压缩空气驱动一密闭盒

激光技术在现代制造业中的应用

激光技术在现代制造业中的应用

激光技术在现代制造业中的应用 激光:激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 激光加工技术的原理和特点:激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。激光束作为一种特种加工能源(热源),和传统的加工用热源相比,具有一系列特点〔“〕。激光束易于传输,其时间特征和空间分布容易控制;经过聚焦后,可以得到细的光斑,具有极高的功率密度;可以加热熔化以至汽化任何材料,可以局部区域的精细的快速加工;加工过程输入工件的热量小,热影响区和热变形小;加工效率高;容易实现自动化。激光加工有热加工[3]和“冷加工”两种。现在大量用于激光加工的COZ和YAG激光为红外光,它们辐射在金属或非金属工件上,基于热效应,使工件升温、熔化或汽化,以完成各种加工,称其为热加工。准分子激光激光器输出紫外光,它有可有对聚合物等非金属材料进行基于化学作用的剥蚀加工,这种“冷加工”技术正在开发,并有可能在电子工业中得到较大程度的应用。但是,激光加工的主流还是基于热效应的加工。 1激光在切割方面的应用 激光切割是利用激光束聚焦形成高功率密度的光斑照射工件,材料吸收光能,温度急剧升高,将材料快速加热至熔化或气化温度,再用喷射气体吹化,以此分割材料。在这一过程中,当激光照射工件表面时,一部分光被工件吸收,另一部分光被工件反射。吸收部分转化为热能,使工件表面温度急剧升高,材料熔化或气化,同时,产生黑洞效应,使材料对光的吸收率提高,迅速加热熔化或气化切割区材料。此时吹氧可以助燃,并提供大量的热能,使切割速度提高等。切割宜用连续输出激光器。激光切割是激光加工应用最广泛的一项技术。它有很多特点:激光可切割特硬、特脆及特软材料、高熔点的难加工材料;切缝宽度很窄;切割表面光洁;切割表面热影响层浅,表面应力小;切割速度快,热影响区小;无机械变形、无刀具磨损,容易实现自动化生产。适合加工板材。在工业机械生产制造中,激光技术国家实验室和武汉法利莱联合研制的W AL C4020宽幅面数控激光切割机可以达到上述要求,除此之外,它还有直线电动机驱动、专有光束质量调整系统、自动聚焦、打孔切割双流量控制系统等结构,这些技术的创新使W AL C4020宽幅面数控激光切割机的切割技术性能超过同类产品,达到国际先进水平。 2激光在焊接方面的应用 激光焊接是把激光聚焦成很细的高能量密度光束照射到工件上,使工件受热熔化,然后冷却使工件得到焊接。激光焊结熔深大,速度快,效率高;激光焊烧区窄,热影响区很小,工件变形也很小,同时,焊缝小,可实现精密焊接;焊接结构均匀,品粒很小,气孔少,夹杂缺陷少,在机械性能、抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。目前,激光深熔焊接在粉末冶金材料加工领域中的应用也越来越多。激光焊接能量密度高,对高熔点、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。目前,汽车行业将不同材质的薄钢板实施激光拼接焊后冲压成型,激光拼接焊取代了电焊。同时,通过光纤传输的多路激光束进行多点或多组件焊接越来越普及。在远离装配区的位置装置一台中心激光器(Y AG),激光器产生的光束经由一根柔性的

激光在医学中的应用

激光在医学中的应用 摘要 激光是利用受激发射放大原理产生的高相干性、高强度的单色光。产生激光束的光源称激光器,在医学领域里有广泛的用途。激光医学是一门新兴的边缘学科,其内容包括用激光新技术去研究、诊断、预防和治疗疾病。激光已应用于内、外、妇、儿、眼、耳鼻喉、口腔、皮肤、肿瘤、针灸、理疗等临床各科。它不仅为研究生命科学和研究疾病的发生发展开辟了新的研究途径,而且为临床诊治疾病提供了崭新的手段。 激光在医学上的应用主要分三类:激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗,其中激光治疗又分为:激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。关键词:激光手术激光理疗激光针灸激光诊断和检测 激光的生物效应 一般认为激光有五个方面的效应: ① 热作用。主要是在可见光和红外光范围的激光引起的。弱激光不会直接造成不可逆损伤,可促使血管扩张,血液流动加强,从而改善局部的营养状态,促进伤口和溃疡的愈合,还具有镇痛和缓解肌肉痉挛等作用。强激光直接造成生物组织的不可逆性损伤,故可用以清除各种赘生物,如疣、痣、癌等,或凝固出血点、封闭破孔等。 ② 压力作用激光照射到人体上形成一种压力(光压)。如果激光呈大功率脉冲状态,则产生的压力很强。若激光聚焦功率为10W/cm则其压力可达40g/cm。强激光照射到生物组织上时,使组织汽化,产生热膨胀,这时体积剧烈增加而产生巨大的压力,可以大至几百个大气压,破坏性较大。临床上可利用这种压力在眼睛上房角处打孔,以沟通房水,降低眼压,治疗青光眼,还可以利用这种冲击波的力量来治疗后发性白内障和玻璃体出血后形成的机化索条等。

③ 光化学作用。利用激光能量激活体内某些化学反应。其中包括光致分解(吸收光能而导致化学分解的过程)、光致氧化(光作用下,反应物失去电子的过程)、光致聚合(光作用下,小分子聚合成大分子的过程)、光致敏化(在光敏剂的参与下,用特定波长的光作用而产生的化学反应)等四种主要类型。光敏化治疗是以血卟啉衍生物为代表的光动力学疗法,用以破坏癌细胞,需要氧分子参加才能起反应。另一类光敏剂如补骨脂素不需氧分子参加。局部涂补骨酯酊后,再用紫外激光局部照射,可以治疗白癜风和银屑病等疾病。 ④电磁场作用。高功率激光所产生的强电磁场,可以使生物组织发生明显的变化。⑤ 刺激作用。主要指功率较低的He-Ne激光对机体的作用。可促进神经再生,毛发生长,降低的血细胞回升,使骨痂生长迅速而使骨折愈合,还可抑制细菌生长从而消炎止痛。 以上五种效应中,压力效应和电磁场效应主要为大功率或中等功率激光所具有。而光化学反应和光刺激作用主要由小功率激光引起,热效应则大、中、小三种功率的激光均有。 医用激光器的种类 常用的医用激光器有以下几种:①氦氖激光器。输出波长为6328的红色激光。特点是结构简单,操作方便,价廉,寿命长,使用万小时以上。用于消炎、镇痛或作激光光针和理疗。②二氧化碳激光器。输出波长为10.6m 的远红外激光。特点是输出功率大,用作激光刀进行烧灼、切割和汽化。③氩离子激光器。输出波长为4880和5145的蓝绿色激光。特点是功率大,又在可见光范围。用于光凝固治疗,如眼底病和十二指肠、胃溃疡的光凝固治疗。④掺钕钇铝石榴石激光器。输出波长为1.060m的近红外激光。特点是输出功率大,对组织作用深而均匀,对红色组织有亲和力,又可用光导纤维传输。常与内窥镜结合进入腔内治疗肿瘤、息肉、出血等,是最常用的激光器之一。 其他准分子激光器、铜蒸气激光器、红宝石固体激光器、半导体激光器等在临床上也经常使用。 激光手术

激光在生活中的应用

激光在生活中的应用摘要:本文介绍了几种激光的发展以及现阶段达到的成果等,以及在生活中的应用,如在医学生的应用、工业上的应用、在军事上的应用等。 关键词:激光焊接激光切割激光打孔加工微型仪器激光玻璃激光传感器激光冷却激光美容激光去除面部黑痣激光除皱激光切除肿瘤激光雷达激光测距仪激光制导激光侦察对抗激光武器 大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受,全息照片给与我们的三维视觉效果,以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西?它是怎样产生的?它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。下面,我们一起来全面的了解一下激光。 一:什么是激光 激光镭射最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光镭射的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程,激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。 二:激光的基本特性:

1. 受激吸收(简称吸收) 处于较低能级的粒子在受到外界的激发(即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用,如与光子发生非弹性碰撞),吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射 粒子受到激发而进入的激发态,不是粒子的稳定状态,如存在着可以接纳粒子的较低能级,即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级激发态(E2)向低能级基态(E1)跃迁,同时辐射出能量为(E2-E1)的光子,光子频率ν=(E2-E1)/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出:除自发辐射外, 处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=(E2-E1)/h的光子入射时,也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播,需要给光源装上一定的聚光装置,如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜,使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。1962年,人类第一次使用激光照射月球,地球离月球的距离约38万公里,但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照灯光柱射向月球,按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信,外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高 在激光发明前,人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高,与太阳的亮度不相上下,而红宝石激光器的激光亮度,能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高,所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯(光照度的单位),颜色鲜红,激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球,产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯,人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出,能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的,而且它是人类创造的。 6、颜色极纯 光的颜色由光的波长(或频率)决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源,只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一,但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光,单色性很好,被誉为单色性之冠,波长分布的范围仍有0.00001纳米,因此氖灯发出的红光,若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见,光辐射的波长分布区间越窄,单色性越好。 7、能量极大 光子的能量是用E=hv来计算的,其中h为普朗克常量,v为频率。由此可知,频率越高,能量越高。激光频率范围3.846×10^(14)Hz到7.895×10^(14)Hz。

激光技术在先进制造业中的几例应用

激光技术在先进制造业中的几例应用 XXX 【摘要】本文综合介绍了激光快速成型、激光焊接、激光切割、激光打孔等技术的原理、特点、应用现状以及发展趋势。借此论述了激光技术在先进制造业中的重要地位。 1引言 激光具有高亮度性、高方向性、高单色性、高相干性,这些特性是其它普通光源望尘莫及的。1960年美国休斯实验室的T.H.Mainman用直径6mm,长45mm的红宝石固体工作物质,成功地产生了波长为0.6493μm的脉冲激光这是世界第一台激光发生器,它受到科研领域的高度重视。激光技术推动了许多领域的迅速发展,应用范围越来越广,尤其在加工领域中的应用。激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一,现在已开发出20多种激光加工技术。激光加工系指激光束作用于物体的表面而引起物体形状的改变或物体性能的改变的加工过程。激光加工已成为一种新型的高能束流激光加工技术,广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门,对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用,为材料加工工艺提供,是当代具有代表性的先进制造技术。从激光加工技术在制造领域中取得的经验来看,激光加工的潜力是巨大的。 2 激光快速成型 2.1激光快速成型技术简介 80年代后期发展起来的快速成型技术(RPT,Rapid Prototyping Technology)是基于分层技术、堆积成型,直接根据CAD模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。 激光快速成型技术,以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping,LRP)原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling)技术,快速精铸技术(Quick Casting),快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)等,可实现零件的快速成品。 2.2激光快速成型技术主要特点 (1)制造速度快、成本低,节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication),产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂

激光在材料加工中的应用

激光技术在材料制备与加工中的应用 激光技术发展概述 激光最大的应用领域之一就是材料加工,,主要是1kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理及微加工等,激光器已成为一种不可缺少的工业工具,CO2、Nd:YAG和准分子激光器是当前用于材料加工的三种主要激光器。半导体激光技术的迅速发展使得二极管激光器、二极管泵浦全固态激光器、光纤激光器和超短脉冲激光器在工业应用中有了光明的前景。除了材料加工外,医用激光器是国外第二大应用。激材料加工用激光器常采用气体激光器和固体激光器两类,如表1所示。 表 1用于材料加工的激光光束的基本特征 类别激光名称波长光子能量能量范围激活介质工作方式 气体激光器CO2激光器10.6μm0.117ev 1~105W CO2连续、脉冲XeCl激光器308μm 4.03ev 1~102W XeCl 脉冲XeF激光器351μm 3.53ev 1~102W XeF 脉冲ArF激光器193μm 6.42ev 1~102W ArF 脉冲KrF激光器248μm 5.00ev 1~102W KrF 脉冲 固体激光器YAG激光器 1.06μm 1.17ev 1~103W Nd3+连续、脉冲激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光发散角小和单色性好,理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑,在焦点处达到很高的能量密度(焦点处的功率密度可达107~1011w/cm2),其光热效应产生极高的高温,在此温度下任何坚硬或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化,并产生强烈的冲击波,使熔化的物质爆炸式地喷射出去。激光加工是将激光束照射到工件的表面,利用激光束与物质相互作用的特性,以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能,实现对材料的切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一系列的加工,是一门涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的综合技术。与传统加工方法相比,采用激光加工具有如下特点: (1)激光加工为无接触加工,且激光束的能量高及移动速度可调,工艺集成性好,同一台机床可完成切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工; (2)适应性强,激光可对多种金属、非金属材料进行加工,特别是高硬度、高熔点、高强度及脆性材料; (3)激光加工过程中激光头与工件表面不接触,不存在加工工具磨损问题,工件不受应力,所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音,还可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工; (4)激光束易于导向、聚焦实现各方向的变换,极易与数控系统配合对复杂工件进行加工,实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度,是一种极为灵活的加工方法;(5)激光束的发散角可小于1毫弧,光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级,因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工。 (6)加工效率高,加工质量好、精度高,经济效益好,可降低材料的加工费用。

激光在医学中的应用

激光在医学中的应用 骆旺达 (北京工业大学应用数理学院612班15061230) 摘要: 目的:了解激光的基本特性及激光仪器在医学中的作用。 方法:通过分析激光4个基本特性,对其在医学中的应用进行分类总结。 内容:进行传统医学与激光医学的对比,探讨激光在医学上的应用。 结果:通过对比分析,了解激光为何能在医学中发展。 结论:激光已被广泛应用于基础医学研究及医疗诊断、治疗。 关键词: 激光;激光医学仪器应用;激光特性;激光针灸 引言 激光(laser)是受激辐射光放大的简称。1964年经钱学森教授建议而得此名,它是20世纪最重大的科技成就之一。激光医学是激光技术与医学相结合的一们新兴的边缘学科。上世纪60年代,激光问世不久,就与医学结合起来。激光技术从临床诊断、治疗到基础医学研究被广泛应用。目前激光医学已基本上发展成为一门体系完整、相对独立的学科。在医学科学中起着越来越重要的作用. 激光有4个特性: 1)方向性好。普通光源表面所辐射出来的每列光,是向四面八方发散的;而激光束的发散角是很小的,与普通光束相比差10倍~10000倍,是理想的平行光束。利用激光方向性好的特点,经聚焦后可获得不同尺寸的光斑,分别用做普通手术刀和微手术刀;还可以进一步压缩光斑到1um,直接对DNA等生物大分子进行切割或对接。 2)高亮度,强度大。激光的方向性好,其能量可以在时间及空间上高度集中起来,使激光的亮度达到普通光的1×1012倍1×1019倍,强度可达1×1017W/cm2,在医学上用其独特的优点,可以对肿瘤及其他病变组织进行照射治疗,可使病变组织立即汽化而消失或做组织的切割及组织焊接。 3)单色性好。一般的激光器只发射单一波长的激光,是世界上最好的单色光源,给医学研究和临床诊断增加了新的手段。 4)相干性好。激光器发出的激光,具有相对固定的位相差,使得激光的相干性非常好。激光全息技术已广泛地应用在牙科、眼科和肿瘤科,来观察和分析细胞及其生物组织的形态。 激光仪器在医学上的应用:

激光切割机适合应用在哪些行业

激光切割机适合应用在哪些行业 在激光切割机行业,金属激光切割机在工业制造中占有不少得的分量,对于大多数金属材料来说,无论它们是怎样的硬度,都能够进行无边形切割。今天我们来细数一下激光切割机在各行各业中的实践应用。 钣金加工行业 随着钣金加工工艺的飞速开展,国内的加工工艺也是一日千里,传统的钣金切割设备(剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等),虽然在市场上占有相当大的市场份额,如今,已经满足不了现在的工艺要求;激光切割是钣金加工的一次工艺反动,是钣金加工中的“加工中心”,激光切割柔性化水平高,切割速度快,消费效率高,产品消费周期短,为客户博得了普遍的市场。激光切割无切削力,加工无变形;无刀具磨损,资料顺应性好;不论是简单还是复杂零件,都能够用激光一次精细快速成形切割;其切缝窄,切割质量好、自动化水平高,操作烦琐,劳动强度低,没有污染;可完成切割自动排样、套料,进步了资料应用率,消费本钱低,经济效益好。激光切割机在未来钣金加工的应用是必然的趋势。 农业机械行业 农业不断的发展,各种农用机械也不断更新。农机产品类型趋于多样化与专业化,按照加工功率、加工对象分类、加工类型分为几十种。这些产品的升级与更新也对农机产品的制造提供的新要求。激光切割机先进的激光加工技术、绘图系统和数控技术,加快了农机产品的制造发展,提高经济效益。降低了农机产品的制作成本。 激光加工逐渐成为农机设备加工生产的重要手段,推动农机行业的迅速发展,实现不同产业的双赢互惠发展。 广告制作行业 对于广告制作行业,一般加工的产品有着金属跟非金属材质,因此,激光切割机的一种多行业应用技术给广告加工提供了很大的优势,对于广告传统的加工设备,采用的是一般加工广告字体等素材,由于加工精度,切割表面的不理想,导致返工概率相当的人,对于广告行业来讲是一种成本的浪费,大幅度的降低了工作效率。 然而采用激光切割机设备进行加工,能够有效的解决这一类型的问题,采用的是高精度的激光切割技术,切割表面,有着纯的辅助气体进行加工,能够完美的体现。另外激光切割机设备还能够进行一些复杂图形的加工,在传统技术部能完成的加工都能够完成,替广告公司壮大了加工产品,提高了市场,侧面的微企业增加了额外的利润,无需要进行二次返工,一次完成的操作留守了客户的心思,稳定了客户资源。 服装制造行业 作为我国经济的重要组成部分,未来服装行业将是激光切割设备推广和发展的重要下游市场。而目前服装行业大部分采取的仍是手工裁剪模式,只有少部分高端工厂采用电脑控制机械裁床进行自动化裁剪。 厨具制作行业 在厨具加工行业中,油烟机和燃具使用大量钣金面板,使用传统加工方式工作效率低、模具消耗大,使用成本高,制约这新产品开发。 激光切割机设备的出现,解决了一直困扰着厨具厂家的难题。使用激光切割机对面板进行加工试样,快速开发新产品,激光加工设备的切割速度极快,大大提高了加工效率。同时,激光加工设备切割精细度极高,提升了油烟机和燃具的成品率。对于一些异型成型的产品,激光切割机更是有着得天独厚的优势。 激光切割机打破了传统手工和电剪速度慢和难以排版,充分解决了效率达不到和浪费材料的难题。切割速度快,操作简单,只需把所要裁剪的图形及尺寸输入到电脑,机械就会把整张的材料裁剪成您所需要的成品,不用刀具、不需要模具,利用激光实现非接触式加工,简便快速。

人教版物理高二选修2-3 4.4激光的应用同步训练

人教版物理高二选修2-3 4.4激光的应用同步训练 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共15题;共30分) 1. (2分)关于激光的应用,下列说法不正确的是() A . 利用激光不能进行通讯 B . 利用激光进行远距离精确测量 C . .利用激光焊接剥落的视网膜 D . 利用激光加工坚硬材料 【考点】 2. (2分)下列说法中正确的是() A . 所有物体都能发射红外线 B . 光的偏振现象说明光是一种纵波 C . 用激光读取光盘上记录的信息是利用激光相干性好的特点 D . 当观察者向静止的声源运动时,接收到的声音频率小于声源发出的频率 【考点】 3. (2分)以下说法正确的是() A . 光的偏振现象说明光是纵波 B . 根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场周围一定产生变化的磁场 C . 狭义相对论两个基本假设之一是:在不同惯性参考系中,一切物理规律都是一样的

D . 奥斯特通过实验发现了在磁场中产生电流的条件 【考点】 4. (2分)下列哪项内容不是利用激光平行度好的特点() A . 精确测距 B . 精确测速 C . 读取高密光盘 D . 焊接金属 【考点】 5. (2分)下列应用激光的事例中错误的是() A . 利用激光进行长距离精确测量 B . 利用激光进行通信 C . 利用激光进行室内照明 D . 利用激光加工坚硬材料 【考点】 6. (2分)激光是人工产生的相干光,其具有单色性好、平行度好、亮度高、方向性好等特性,以下关于激光不正确的是() A . 激光的频率比X射线的频率还高 B . 利用激光进行长距离精确测量 C . 利用激光进行通信

8.第八章激光在医学中的应用

第8章 激光在医学中的应用 激光医学是激光技术和医学相结合的一门新兴的边缘学科。1960年,Maiman 发明第一台红宝石激光器,1961年,Campbell 首先将红宝石激光用于眼科的治疗,从此开始了激光在医学临床的应用。1963年,Goldman 将其应用于皮肤科学。同时,值得关注的是二氧化碳激光器的作为光学手术刀的出现,逐渐在医学临床的各学科确立了自己的地位。1970年,Nath 发明了光导纤维,到1973年通过内镜技术成功地将激光导入动物的胃肠道,自此实现了无创导入技术的飞速发展。1976年,Hofstetter 首先将激光用于泌尿外科。随着血卟啉及其衍生物在1960年被发现,Diamond 在1972年首先将这种物质用于光动力学治疗。在医学领域中,激光的应用范围非常广泛,不仅在临床上激光作为一种技术手段,被各临床学科用于疾病的诊断和治疗,而且在基础医学中的细胞水平的操作和生物学领域中激光技术也占有重要地位。另外,还可以利用激光显微加工技术制造医用微型仪器。再者,利用全息的生物体信息的记录及医疗信息光通信等与信息工程有关的领域,从广义来讲,也属于激光在医学中的应用。本章主要对医学临床,重点是激光对诊断和治疗领域中的应用进行论述。 由于诊断和治疗在本质上都是利用激光与生物体的相互作用,因此,有必要首先对这些基础进行介绍。在8.1节中归纳介绍了生物体的光学特性、激光对生物体的作用、激光在生物体中的应用特点等内容;然后在8.2节中通过典型的治疗应用实例,介绍了激光在外科、皮肤科、整形外科、眼科、泌尿外科、耳鼻喉科等领域中的治疗和光动力学治疗等;在8.3节中重点围绕诊断中的应用,介绍了生物体光谱测量、激光计算机断层摄影(光学CT )、激光显微镜等。在8.4节中,对激光在医学中的应用的激光装置与激光转播路线的开发动向进行介绍。最后8.5节对激光医学的前景作了展望。 8.1 激光与生物体的相互作用 8.1.1 生物体的光学特性 假设生物体中入射的单色平行光强度为0I ,若生物体是均匀的吸收物质,根据1.5节证明的(1-89)式,入射深度为x 处的光强度I 可用下述关系式表示 ()x a I I 00exp -= (8-1) 其中0a 为吸收系数(参见图8.1)。但是,由于生物体对光是很强的散射体,因此生物体内光的衰减不仅由于吸收,而且取决于散射的影响。在不能忽略散射的条件下,上式可用衰减

光纤在医疗领域中的应用

光纤在医疗领域中的应用 姓名:学号: 摘要 光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。光纤主要是根据光在光纤中的全反射,把外部的光源发出的光通过光纤束导入体内,照射人体内需要检查的部位,再通过光纤束把观察到的体内器官的病变图像传出体外。又由于光纤的柔软、体积小、重量轻以及灵敏度高等特点,光纤在医学上的应用范围也是十分广泛的,如内窥镜,光纤诊断系统,光纤治疗工具和大医院的光纤通信系统等。同时,随着光纤在医学上的应用,激光器在医学上的应用也取得了重大的进展。 关键字:光纤;医用内镜;光纤治疗系统;医学应用 光导纤维,简称光纤。被广泛地应用于光能或光信号的传导,由于其可以弯曲灵活地插入体内,实现导光、传像,在医学上具有广泛应用。内窥镜技术已成为促进医学学科发展的一种强有力的工具。 1.光纤 上世纪六十年代初,激光已经发明, 但许多人怀疑其应用前景。当时高锟(2009年诺贝尔物理学奖得主, 光纤之父,)说: “我们怎么可以断定激光没有前途?如果光通讯仅仅停留在理论阶段,那就太可惜了。”高锟经过多年的努力, 最终认定了廉价的玻璃是最可用的透光材料。光纤是光学纤维的简称,它是由玻璃或塑料制成的直径为若干微米的细丝,分内外两层,是将低折射率的外层材料包在高折射率的内层纤维芯线上,并在两层之间形成良好的光学界面。当光束以入射角大于可以产生全反射的临界角入射到纤维的侧壁时,光束在侧壁产生全反射,全反射在纤维内反复产生,传播到纤维的另一端,而不会向外泄露。现在光导纤维已经得到广泛的应用:在医院应用的内窥镜;光导纤维做成电光缆可用于通信;光导纤维与敏感元件组合,则可以做成各种传感器,在力学实验中测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等;光导纤维在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。 2.光纤在医学中的应用 2.1 内窥镜 光纤内镜光学纤维简称光纤,是由玻璃或塑料制成的直径为若干微米的细丝,分内外两层,是将低折射率的外层材料包在高折射率的内层纤维芯线上,两层之间形成良好的光学界面。当光束以人射角大于可以产生全反射的临界角入射到纤维的侧壁时,光束在侧壁处产生全反射,全反射在纤维内反复产生,传播到光纤的另一端,而不会向外泄露。在医院广泛应用的内视镜,如,胃镜、直肠镜、支气管镜等都是根据光线在玻璃纤维表面多次发生全反射的原理制成的。实际应用时,一般

LASEREO BLI LCI临床应用价值

BLI LCI临床应用价值

1.LASEREO的原理和特征BLI/BLI bright LASEREO的原理和特征-BLI/BLI-bright-2.BLI/BLI bright在上、下消化道诊断中的临床应用BLI/BLI-bright在上、下消化道诊断中的临床应用3.LCI (Linked Color Imaging) 的原理和临床应用LCI(Linked Color Imaging)的原理和临床应用

1.LASEREO的原理和特征BLI/BLI bright LASEREO的原理和特征-BLI/BLI-bright-2.BLI/BLI bright在上、下消化道诊断中的临床应用BLI/BLI-bright在上、下消化道诊断中的临床应用3.LCI (Linked Color Imaging) 的原理和临床应用LCI(Linked Color Imaging)的原理和临床应用

消化道内窥镜诊治:诊断+治疗 消化道内窥镜检查 【胃がん】 癌疑似病变 内窥镜精密检查 比较的早期癌晚期癌Yoshida S, et al. Detection and treatment of early cancer in high-risk populations. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2006; 20(4): 745-65. 10年间约1.7倍 外科手术 外科的切除 内窥镜的治疗外科的切除10年间约8 倍 内窥镜治疗

发激光光代氙气光BLI 研发激光光源代替氙气光源新理念内窥镜系统 荧光体用激光(410nm) 白光用激光(450nm )光源 Blue light imaging laser 410nm White light laser 450nm 123 窄带域光观察利用激光光源同时保持亮度白光观察新一代内窥镜诊断学

激光在生活中的应用

激光在生活中的应用 摘要:本文介绍了几种激光的发展以及现阶段达到的成果等,以及在生活中的应用,如在医学生的应用、工业上的应用、在军事上的应用等。 关键词:激光焊接激光切割激光打孔加工微型仪器激光玻璃激光传感器激光冷却激光美容激光去除面部黑痣激光除皱激光切除肿瘤激光雷达激光测距仪激光制导激光侦察对抗激光武器 大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受,全息照片给与我们的三维视觉效果,以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西?它是怎样产生的?它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。下面,我们一起来全面的了解一下激光。 一:什么是激光 激光镭射最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光镭射的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程,激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。 二:激光的基本特性: 1. 受激吸收(简称吸收)

处于较低能级的粒子在受到外界的激发(即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用,如与光子发生非弹性碰撞),吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射 粒子受到激发而进入的激发态,不是粒子的稳定状态,如存在着可以接纳粒子的较低能级,即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级激发态(E2)向低能级基态(E1)跃迁,同时辐射出能量为(E2-E1)的光子,光子频率ν=(E2-E1)/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出:除自发辐射外, 处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=(E2-E1)/h的光子入射时,也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播,需要给光源装上一定的聚光装置,如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜,使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。1962年,人类第一次使用激光照射月球,地球离月球的距离约38万公里,但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照灯光柱射向月球,按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信,外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高 在激光发明前,人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高,与太阳的亮度不相上下,而红宝石激光器的激光亮度,能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高,所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯(光照度的单位),颜色鲜红,激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球,产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯,人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出,能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的,而且它是人类创造的。 6、颜色极纯 光的颜色由光的波长(或频率)决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源,只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一,但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光,单色性很好,被誉为单色性之冠,波长分布的范围仍有0.00001纳米,因此氖灯发出的红光,若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见,光辐射的波长分布区间越窄,单色性越好。 7、能量极大 光子的能量是用E=hv来计算的,其中h为普朗克常量,v为频率。由此可知,频率越高,能量越高。激光频率范围3.846×10^(14)Hz到7.895×10^(14)Hz。

激光技术在医学临床上的应用

激光技术在医学临床上的应用 ——物理技术在医学上的应用 【摘要】:应用是高新技术发展的一个重要推动力.本文从激光的基本特性出发,以激光与人体相互作用产生的热效应为根据,综合论述了激光在医学临床上的两种主要应用方式:激光凝固疗法和激光汽化疗法. 【关键词】:应用激光医学临床激光技术激光汽化激光凝固疗法【引言】:激光是物质受激辐射产生的一种相干光,具有单色性好,高亮度,辐射方向性强等特点。这些特点使激光非常适合于疾病的诊断、监测和高精度定位治疗。1963年Goldm an等人用激光有效地治疗了皮肤病,从而揭开了激光医疗技术革命的序幕。随着各种新型激光器的研制与开发,激光技术在医疗领域的应用越来越广,形成了别具特色的激光疗法。激光疗法具有非接触、无侵袭等传统方法无可比拟的优点。激光用来治疗疾病时,就是利用激光高能量密度辐射对人体组织所产生的生物效应,这些生物效应主要包括: 光热效应、光压效应、光化效应、生物刺激效应、强电磁场效应等。本文从激光的生物效应机理以及临床应用方面阐述激光技术在医学上的若干应用。

一、临床应用 1. 激光诱导荧光光谱诊断 近年来,激光诱导荧光技术在诊断恶性肿瘤方面的应用价值,已引起国内外肿瘤专家的关注。这种方法有利于在肿瘤早期找出其存在的部位,实现肿瘤的早期诊断与治疗。目前,人们利用激光诱导荧光法诊断肿瘤组织主要有两种方法: a. 外加光敏物质诊断 根据荧光物质与肿瘤组织有比较强的亲和力的原理,在病人静脉注射或口服光敏剂后一段时间(一般为48~72h)接受激光照射,根据记录下来的荧光光谱特性曲线,便可以确定肿瘤的部位。但这种方法常受到其他组织荧光和自体荧光的干扰,容易引起误诊,所以这种非自身的激光诱导荧光从医学的角度来看尚待改进,医学界正致力于寻求更为有效且无副作用的染色药物。 b. 自体荧光光谱诊断 该方法不用外源性荧光物质,利用人体组织在激光激励下产生的荧光,进行光谱特征分析,可以将肿瘤组织与正常组织区分开来。以荧光强度比为参数诊断胃癌在实验和临床上已获得成功。该方法能够避免注射或口服光敏药物所带来的副作用,不会损伤病变组织的生物状态和正常细胞的生理功能,因而是一种无侵袭诊断技术。同时该方法快捷、无损伤,避免了活检需长时间等待病理分析结果的缺点,它将会成为早期肿瘤诊断的一种重要手段。

激光治疗仪

正安心脑血管治疗仪 正安心脑血管治疗仪是清华大学博士吴小光研制开发的具有独立知识产权的高新科技产品,国家药监局率先批准的三类医疗器械。 正安心脑血管治疗仪——采用特定的激光波长650纳米、特定的功率20毫瓦、特定的腕戴方式桡动脉体表照射法,达到治疗高粘血症、高脂血症、心脑血管疾病及糖尿病。 经三家三甲医院临床验证,选择临床诊断为高粘血症、高脂血症以及伴有高粘血症或高脂血症的心脑血管疾病及糖尿病患者,采用自身前后对照的方法,经7-30 天的照射治疗,证明血粘度、甘油三酯、胆固醇、血糖等均有明显改善,在治疗前后有显著差异(P <0.05)。 正安心脑血管治疗仪——安全型激光疗法 中国医学的创新成果:新颖、科学、安全、有效、方便 安全型激光照射桡动脉后,促进血液代谢平衡,提高血液有氧运动、改善微循环,使高粘血症、高脂血症、心脑血管疾病及糖尿病最新的物理治疗方法,为国内外首创。 采用桡动脉体表照射,无痛、无创、无交叉感染、操作简便。 经国家食品药品药监局审查批准:正安激光仪可以作为高粘血症、高脂血症、心脑血管疾病及糖尿病的辅助治疗手段。可逐步、部分替代药物治疗,长期使用,无副作用。

既可以作为医院临床的治疗手段,更可以作为日常预防、治疗的必备用品,是三高症及心脑血管病患者的贴身护士和家庭医生。 经中华预防医学会专家组论证,正安激光仪安全、有效,入选“健康金桥重点工程”进行普及推广。 产品治疗原理: 正安心脑血管治疗仪采用650nm 波长、20mW 功率的激光照射人体桡动脉,激光能量既能穿透人体的皮肤、脂肪、肌肉、血管壁等组织,又不伤害人体的组织细胞。正安心脑血管治疗仪发射的激光属于低能量激光,其照射的功率密度远远小于机体和血液的损伤阈值,在进行

激光在材料中的应用

激光在材料中的应用 杜鹏 (哈尔滨工业大学材料学院材料科学系1141900308) 摘要本文介绍了激光的产生机理和性能特点,从材料吸收和激光波长的关系讨论了激光加工中使用的激光器,介绍了国内外在激光材料加工方面所做的工作,尤其是超微细加工和材料热加工方面的进展。最后展望了激光加工的发展前景,指出应该大力发展激光加工的应用研究。 关键词激光飞秒激光微加工 引言自上世纪60年代成功研制第一台激光器不久,人们就开始进行激光与材料交互作用方面的研究。这是继原子能,计算机,半导体之后人类的又一重大发明。激光在材料中的应用十分广泛,包括:简单的材料吸收光致局部加热,也可以是复杂的光致化学反应已经烧蚀,等离子体的产生等,这些现象都与激光特性,材料性质和加工环境有关。近年来,非接触性和高加工精度受到人们的亲睐,激光切割,激光表面热处理,激光焊接和工业领域的迫切需求大大促进了激光加工技术的实用化。随着深入研究,激光脉冲的时域宽度被压缩的越来越短,由纳秒到皮秒直至飞秒,不但提供加工精度,还可以加工以前长脉冲激光无力加工的透明材料。超短脉冲激光微加工具有广阔的前景。 1.激光的发生 1.1受激辐射 自发辐射:假设存在于发光有关的两个能级E1、E2。如果原子已经处于高能级E2,它可以自发地、独立地向低能级E1跃迁并发射一个光子。

各个原子发射的自发辐射光子,除了能量上的制约以外,发射方向和偏振态都是随机和无规则的。若N2代表高能级E2的原子密度,则在单位体积内单位时间发生自发辐射的原子数(dN2/dt)Sp 与高能级的原子数N2成正比。 受激辐射:当一个能量hv=E2-E1的光子趋近高能级E2时,入射的光子诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子来。受激辐射的光子和入射光子具有相同的频率、方向和偏振状态 1.2激光工作原理 红宝石激光器的主要部分是激光工作物质(Al 2O 3单晶)和激活物质Cr 3+提供亚稳态能级,从基态到激发态经亚稳能级构成三能级激光器。受激辐射产生的光子受到谐振腔的限制,光波沿着红宝石轴来回传播,强度越来越强,发出高度准直的高强度相干波。 2. 激光在超微细加工方面的发展 2212N A sp dt dN -=2212),(N T v B sp dt dN ρ-=

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