最新激光医学(生工09)3-1(1)(完整)课件PPT.ppt 67页

'激光医学(生工09)3-1(1)(完整) 1.激光器的组成谐振腔工作物质激励系统 固体激光器气体激光器液体激光器半导体激光器按工作物质分类2.激光器的分类 （基质材料+掺杂离子）固体激光器工作物质激励灯聚光腔谐振腔（氪灯或氙灯）（椭圆腔、圆柱腔、紧包腔）基质：晶体、玻璃、玻璃陶瓷掺杂离子：铬、钕、钬、铒等离子 二、掺钕钇铝石榴石激光器Nd:YAG激光器基本结构Nd:YAG晶体呈淡紫色，掺杂浓度约1%Nd:YAG激光器结构Nd:YAG晶体脉冲氙灯氙灯电源全反射镜部分反射镜椭圆聚光腔激光 Nd:YAG晶体双椭圆聚光腔脉冲氙灯全反射镜部分反射镜激光 连续器件常用氪灯激励，脉冲器件多用氙灯激励。用掺锂的石英玻璃做成的泵浦灯，能滤去紫外线氪灯发射光谱的峰值波长为LD泵浦Nd:YAG激光器 工作原理Nd:YAG属四能级结构Nd:YAG能级图跃迁阈值 输出特性Nd:YAG激光器转换效率高，输出功率大。单根晶体棒工作时输出功率可达百瓦，多模输出。Nd:YAG激光器的波长处于各类导光纤维最佳透过率的范围内。Nd:YAG激光器的输出波长为 倍频Nd:YAG激光器倍频Nd:YAG三倍频四倍频磷酸氧钛钾(KTP)KTP用于各种固体激光系统，特别是Nd:YAG激光器的倍频和光参量振荡 YAG激光器的优点可光纤导光；可接触式手术；价格低；故障少；易维修。不需自来水冷却，可内部循环水冷却； 三、红宝石激光器红宝石激光器基本结构红宝石晶体呈淡红色，掺杂浓度常用高电流密度的氙灯激励脉冲工作方式；氙灯电源反射镜反射镜氙灯（用来激发激光）红宝石介质（激光介质）激光 红宝石能级图工作原理红宝石晶体属三能级结构 输出特性红宝石激光器的输出波长为红宝石激光器转换效率低，发散角较大。器件总效率约为红宝石激光可装成检眼镜形式，做成手握式眼科凝固器；还可装在裂隙灯上做成固定的眼科治疗机。 激光治疗仪脉冲Ho:YAG激光治疗仪（德国,0.8μm,3J,20Hz,光纤输出）脉冲Er:YAG激光治疗仪（美国,2.94μm,30w,2J,七关节输出） 第二节气体激光器一、CO2激光器二、Ar+激光器三、He—Ne激光器 气体激光器一般采用电激励源常见的气体激光器有氦－氖、CO2激光器等固体激光器的特点：效率较高，能以脉冲和连续两种方式工作 一、二氧化碳激光器二氧化碳激光器基本结构二氧化碳激光器是一种气体分子激光器，二氧化碳激光器的工作物质是气体，辅助气体有等。最常见的是封离型内腔式 工作原理电子碰撞激励电子碰撞激励基态（000）、分子能级跃迁 CO2激光器结构图 输出特性输出功率最大可达数千瓦。激光器的输出波长为激光器能量转换率高达到25%与生物组织作用时，几乎被生物组织内的表层吸收，因此容易控制切割深度。 二、Ar+激光器Ar+激光器基本结构Ar+激光器是一种惰性气体离子激光器放电管谐振腔轴向磁场水冷却系统镇气瓶 Ar基态Ar+基态Ar+工作原理第二次电子碰撞电子碰撞的能级图 输出特性Ar+激光器是可见光区域中连续输出功率最高的，能很好被血红蛋白吸收，止血效果好。广泛应用于眼科、皮肤科、内科等领域。Ar+激光器的输出波长主要有和一般连续输出几瓦到几十瓦，甚至几百瓦。 三、氦氖激光器氦氖激光器 氦氖气体激光器是四能级系统氖原子在间实现粒子数反转分布s2s1Nes3s12s32Hep2p3撞电子碰撞激发电子碰激发管壁效应自发辐射632.8nm共振转移氦氖气体的能级图 第三节其他激光器一、准分子激光器二、半导体激光器三、染料激光器 一、准分子激光器工作物质是稀有卤化物准分子：基态的稀有气体原子化学性质稳定，不可能和其它原子结合成稳定分子。但当它们受到激发时，稀有气体原子就可能从基态跃迁到激发态，甚至被电离，这时很容易和另一个原子形成一个寿命极短的分子，这种处于激发态的分子称受激二聚物，简称准分子。 ArF准分子激光器基本结构气体1气体2气体3激光腔激励源预电离源排气真空泵激光准分子激光器的结构框图 工作原理ArF准分子的势能曲线图核间距激光辐射 输出特性输出平均功率20瓦准分子激光器的输出波长为光束发散角左右 二、半导体激光器半导体激光器是向半导体PN结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。 电子弛豫荧光或激光辐射电子弛豫导带价带电子费米能级空穴费米能级电子能量载流子动量泵浦半导体能带和允许能级 半导体激光器的特点：效率高、体积小、重量轻、工作电压低、波长丰富、结构简单。半导体激光器缺点是输出功率较小、方向性较差、发散角较大、单色性较差。 波长为670±5nm，功率连续可调，最大光纤末端输出功率2瓦医用半导体激光器激光治疗仪 输出特性半导体激光器输出的波长在波段大功率半导体激光器在耳鼻喉科用于鼻息肉、声带息肉的切除；普外科等用于气化切割手术。骨科用于腰椎间盘减压术；波长可调谐； 光针、低功率激光照射，激光血液内照射疗法已蓝、绿光半导体激光器将简化大型医学和生物学的检测设备。使用上半导体激光器。半导体激光器可做泵浦源，还可做成激光流式细胞仪器的体积，扩展了仪器的应用范围。计、DNA测序仪、共聚焦扫描仪的光源，半导体激光器待研究的课题：波长的扩展，特别是短波长的发展；功率的提高。缩小了 三、染料激光器工作物质：有机染料溶液和无机化合物溶液染料激光器 有机染料激光器的最大特点：发出的激光波长可在一段范围内调节，而且效率也不会降低，因而它能起着大多数激光器不能起的作用。液体染料激光器固体染料激光器 第五节医用激光器的导光系统一、光的全反射二、激光导光光学纤维三、激光导光关节臂 系统需达到的技术要求：导光关节臂激光导光系统导光光学纤维（1）传输激光时保持激光的原有特性，即保持激光的平行性和相干性；（2）传输激光时激光功率损耗要尽量地小；（3）体积应尽可能小，操作要灵活；（4）系统的输出口处在任何位置时，输出功率应保持恒定；（5）能承受比较大的功率密度而不损坏； 一、光的全反射发生全反射的条件①光从光密介质进入光疏介质；②入射角等于或大于临界角． 光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射折射角θ2为90°时，发生全反射现象θ1θ3介质NN"AOC空气θ1θ2介质NN"AOB空气θ3C θ1θ3光密介质NN"AOC光疏介质在研究全反射现象中，刚好发生全反射时的入射角，称为临界角当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就发生全反射现象θ1≥临界角发生全反射现象 二、激光导光光学纤维阶跃光纤梯度光纤纤芯光纤的组成色层保护层（折射率必须大于色层的）（导光纤维）纤芯折射率均匀一致纤芯与色层处折射率由高阶跃变低。纤芯折射率自中心向界面方向呈抛物线规律逐渐减小，到纤芯与色层的界面处处折射率一样。 光纤的传播方式光纤芯n1包层n2 1.光纤的传输性能三种石英光纤的性能比较a.石英包层光纤b.PCS–软硅酮包层光纤c.TECS–硬聚氟包层光纤UV波长范围：石英光纤、PCS、TECSNIR范围：石英光纤衰耗最低、TECS稍低于PCS 3.弯曲性能4.强度2.光纤的数值孔径NA石英光纤0.10~0.22、PCS0.40、TECS0.39~0.84石英光纤弯曲性能最低、PCS、TECS动态疲劳和静态疲劳光纤纤径越小弯曲性能越好 三、激光导光关节臂操作手柄激光刀头内装聚焦透镜光关节臂转动轴线与激光管的光轴同轴导光关节臂结构示意图反射镜基座连接管轴承反射镜激光刀头 思考题一、选择题：1.一束激光从空气入射到角膜组织时，发生折射。入射角为，下列选项中哪个角度可能是折射角 2.一生物组织的光漫反照率，它的吸收和散射系数分别为，下列哪个选项是正确的 3.朗伯定律描述的是由于下列哪一项造成的光强的损失4.如果g是各向异性系数，那么下列哪一项代表了各向同性散射的特征 5.流式细胞仪的英文简称是6.下列哪一种仪器被人们称为显微“CT” 7.在生物组织中，若吸收系数和散射系数相等，则光漫反照射率a=（）8.如果以超短激光脉冲照射生物组织体，其中哪一种光是完全非相干光 9.吸收和散射同时存在的介质称为 第二章碱金属锂（Li)钠(Na)钾(K)铷(Rb)铯(Cs)钫(Fr) 一.钠的性质2.钠的化学性质:(1)与O2反应4Na+o2==2Na2O(白色）2Na+o2==Na2O2(淡黄色）说明：反应条件不同，得到产物也不同1.钠的物理性质:银白色.有金属光泽.质软.是电和热的良导体.密度小.熔点低 (3)与S的反应2Na+S=Na2S(2)与Cl2的反应2Na+Cl2==2NaCl 现象结论浮在水面上说明钠的密度比水小熔成一个闪亮的小球该反应为放热反应且钠的熔点低小球四处游动说明有气体放出，推动小球四处游动发出嘶嘶响声说明反应剧烈滴有酚酞的溶液变红说明生成了NaOH(4)与H2O反应 问题：1.金属钠为何要保存在煤油中？2.金属钠为何能保存在煤油中？ 讨论:1.钠着火时,能否用水扑灭?2.能否用手直接取用钠,为什么？3.钠与HCl反应和钠与H2O反应何者剧烈？4钠能不能从CuSO4溶液中置换出铜？ (5)与盐溶液反应2Na+2H2O==2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO42Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑2Na+2H2O+Cu2+==Cu(OH)2↓+2Na++H2↑有时会有黑色物质生成Cu(OH)2==CuO+H2O 二、钠的存在及用途存在：化合态用途：1、制过氧化纳2、钾钠合金用作原子反应堆的导热剂3、制取钛、锆、铌等贵重金属4、制高压钠灯 小结：这节课我们主要学习了钠的基本性质和主要用途。作业：课本31页第三、五题补充：1、写出钠与三氯化铁溶液反应的化学方程式和离子方程式；2、钠长期露在空气中，最终转化为何物质？写出有关反应的化学方程式。'