Koks lazerio spinduliuotės intensyvumas. Spektrinė spinduliuotės sudėtis

1. Monochromatinės šviesos pratekėjimas per skaidrią terpę.

2. Populiacijos inversijos sukūrimas. Siurbimo būdai.

3. Lazerio veikimo principas. Lazerių tipai.

4. Lazerio spinduliavimo ypatumai.

5. Medicinoje naudojamos lazerio spinduliuotės charakteristikos.

6. Audinių savybių ir jo temperatūros pokyčiai veikiant nuolatinei galingai lazerio spinduliuotei.

7. Lazerio spinduliuotės panaudojimas medicinoje.

8. Pagrindinės sąvokos ir formulės.

9. Užduotys.

Žinome, kad šviesa skleidžiama atskiromis dalimis – fotonais, kurių kiekviena atsiranda dėl atomo, molekulės ar jono spinduliavimo perėjimo. Natūrali šviesa yra daugybės tokių fotonų, kurių dažnis ir fazė skiriasi, atsitiktiniu laiku atsitiktinėmis kryptimis, rinkinys. Gauti galingus monochromatinės šviesos spindulius naudojant natūralius šaltinius yra beveik neįmanoma užduotis. Tuo pačiu metu tokių sijų poreikį jautė ir fizikai, ir daugelio taikomųjų mokslų specialistai. Lazerio sukūrimas leido išspręsti šią problemą.

Lazeris- prietaisas, generuojantis koherentines elektromagnetines bangas dėl stimuliuojamos terpės mikrodalelių emisijos, kurioje sukuriamas aukštas vieno iš energijos lygių sužadinimo laipsnis.

Lazeris (LASER Light Amplification by Stimulated of Emission Radiation) – šviesos stiprinimas naudojant stimuliuojamą spinduliuotę.

Lazerio spinduliuotės (LR) intensyvumas yra daug kartų didesnis nei natūralių šviesos šaltinių intensyvumas, o lazerio spindulio divergencija yra mažesnė nei viena lanko minutė (10 -4 rad).

31.1. Monochromatinės šviesos praleidimas per skaidrią terpę

27 paskaitoje išsiaiškinome, kad šviesos perėjimą per materiją lydi: fotonų sužadinimas jo daleles ir veiksmus stimuliuojama emisija. Panagrinėkime šių procesų dinamiką. Tegul pasklinda aplinkoje vienspalvisšviesa, kurios dažnis (ν) atitinka šios terpės dalelių perėjimą iš žemės lygio (E 1) į sužadintą lygį (E 2):

Fotonai, atsitrenkę į pradinės būsenos daleles būti absorbuojamas o pačios dalelės pereis į sužadintą būseną E 2 (žr. 27.4 pav.). Fotonai, kurie atsitrenkia į sužadintas daleles, inicijuoja stimuliuojamą emisiją (žr. 27.5 pav.). Šiuo atveju fotonai padvigubėja.

Šiluminės pusiausvyros būsenoje sužadintų (N 2) ir nesužadintų (N 1) dalelių skaičiaus santykis paklūsta Boltzmanno skirstiniui:

kur k yra Boltzmanno konstanta, T yra absoliuti temperatūra.

Šiuo atveju N 1 >N 2 ir absorbcija dominuoja prieš padvigubėjimą. Vadinasi, kylančios šviesos I intensyvumas bus mažesnis už krintančios šviesos intensyvumą I 0 (31.1 pav.).

Ryžiai. 31.1.Šviesos, praeinančios per terpę, kurioje sužadinimo laipsnis mažesnis nei 50 %, slopinimas (N 1 > N 2)

Sugeriant šviesą, sužadinimo laipsnis padidės. Kai jis pasiekia 50 % (N 1 = N 2), tarp absorbcija Ir padvigubinti bus nustatyta pusiausvyra, nes tikimybė, kad fotonai atsitrenks į sužadintas ir nesužadintas daleles, taps vienodos. Jei terpės apšvietimas nutrūksta, po kurio laiko terpė grįš į pradinę būseną, atitinkančią Boltzmanno skirstinį (N 1 > N 2). Padarykime preliminarią išvadą:

Apšviečiant aplinką monochromatine šviesa (31.1) neįmanoma pasiekti tokia aplinkos būsena, kurioje sužadinimo laipsnis viršija 50 proc. Vis dėlto panagrinėkime klausimą apie šviesos praėjimą per terpę, kurioje tam tikru būdu buvo pasiekta būsena N 2 > N 1. Ši būsena vadinama būsena su atvirkštinė populiacija(iš lat. inversija- tekinimas).

Gyventojų inversija- aplinkos būklė, kai dalelių skaičius viename iš viršutinių lygių yra didesnis nei žemesniame lygyje.

Apverstos populiacijos terpėje tikimybė, kad fotonas atsitrenks į sužadintą dalelę, yra didesnė nei nesužadintos. Todėl dvigubinimo procesas dominuoja virš absorbcijos proceso ir įgyti šviesa (31.2 pav.).

Kai šviesa praeina per apverstą populiacijos terpę, sužadinimo laipsnis sumažės. Kai pasieks 50 proc.

Ryžiai. 31.2.Šviesos, praeinančios per terpę su apverstą populiaciją, stiprinimas (N 2 > N 1)

(N 1 = N 2), tarp absorbcija Ir padvigubinti bus nustatyta pusiausvyra ir išnyks šviesos stiprinimo efektas. Jei terpės apšvietimas nutrūksta, po kurio laiko terpė grįš į būseną, atitinkančią Boltzmanno skirstinį (N 1 > N 2).

Jei visa ši energija bus išleista spinduliavimo perėjimais, tada gausime didžiulės galios šviesos impulsą. Tiesa, jis dar neturės reikiamos darnos ir kryptingumo, bet bus labai vienspalvis (hv = E 2 - E 1). Tai dar ne lazeris, bet jau kažkas artimo.

31.2. Populiacijos inversijos kūrimas. Siurbimo būdai

Taigi ar įmanoma pasiekti populiacijos inversiją? Pasirodo, kad galite, jei naudosite trys energijos lygiai su tokia konfigūracija (31.3 pav.).

Tegul aplinka būna apšviesta galingu šviesos blyksniu. Dalis emisijos spektro bus absorbuojama pereinant iš pagrindinio lygio E 1 į platųjį E 3 lygį. Leiskite jums tai priminti platus yra energijos lygis su trumpu atsipalaidavimo laiku. Todėl didžioji dalis dalelių, kurios patenka į sužadinimo lygį E 3, nespinduliuojančiai pereina į siaurą metastabilų lygį E 2, kur kaupiasi. Dėl šio lygio siaurumo blyksnių fotonų tik nedidelė dalis

Ryžiai. 31.3. Populiacijos inversijos sukūrimas metastabiliu lygiu

galintis sukelti priverstinį perėjimą E 2 → E 1 . Tai sudaro sąlygas sukurti atvirkštinę populiaciją.

Populiacijos inversijos kūrimo procesas vadinamas išpumpuotas.Šiuolaikiniai lazeriai naudoja įvairius siurbimo būdus.

Permatomos aktyvios terpės optinis siurbimas naudoja šviesos impulsus iš išorinio šaltinio.

Dujinių aktyviųjų terpių elektros išlydžio siurbimui naudojamas elektros išlydis.

Puslaidininkinės aktyviosios terpės įpurškimui siurbiant naudojama elektros srovė.

Chemiškai pumpuojant aktyvią terpę iš dujų mišinio, naudojama cheminės reakcijos tarp mišinio komponentų energija.

31.3. Lazerio veikimo principas. Lazerių tipai

Lazerio funkcinė schema parodyta fig. 31.4. Darbinis skystis (aktyvioji terpė) yra ilgas siauras cilindras, kurio galus dengia du veidrodžiai. Vienas iš veidrodžių (1) yra permatomas. Tokia sistema vadinama optiniu rezonatoriumi.

Siurbimo sistema daleles iš žemės lygio E 1 perneša į absorbcijos lygį E 3 , iš kur jos neradiatyviai pereina į metastabilų lygį E 2, sukurdamos jo populiacijos inversiją. Po to spontaniški spinduliavimo perėjimai E 2 → E 1 prasideda monochromatinių fotonų emisija:

Ryžiai. 31.4. Scheminis lazerinis įrenginys

Spontaninės emisijos fotonai, išspinduliuojami kampu į ertmės ašį, išeina per šoninį paviršių ir generavimo procese nedalyvauja. Jų srautas greitai išdžiūsta.

Fotonai, kurie po spontaninės emisijos juda išilgai rezonatoriaus ašies, pakartotinai praeina pro darbinį skystį, atsispindėdami nuo veidrodžių. Tuo pačiu metu jie sąveikauja su sužadintomis dalelėmis, inicijuodami stimuliuojamą emisiją. Dėl šios priežasties ta pačia kryptimi judančių indukuotų fotonų skaičius „panašus į laviną“. Daug kartų sustiprintas fotonų srautas išeina per permatomą veidrodį, sukurdamas galingą beveik lygiagrečių koherentinių spindulių spindulį. Tiesą sakant, sukuriama lazerio spinduliuotė pirma spontaniškas fotonas, judantis išilgai rezonatoriaus ašies. Tai užtikrina spinduliuotės darną.

Taigi lazeris siurblio šaltinio energiją paverčia monochromatinės koherentinės šviesos energija. Tokios transformacijos efektyvumas, t.y. Efektyvumas priklauso nuo lazerio tipo ir svyruoja nuo procento dalies iki kelių dešimčių procentų. Daugumos lazerių efektyvumas yra 0,1-1%.

Lazerių tipai

Pirmasis sukurtas lazeris (1960 m.) naudojo rubiną kaip darbinį skystį ir optinę siurbimo sistemą. Rubinas yra kristalinis aliuminio oksidas A1 2 O 3, kuriame yra apie 0,05% chromo atomų (būtent chromas suteikia rubinui rausvą spalvą). Chromo atomai, įterpti į kristalinę gardelę, yra aktyvi terpė

su energijos lygių konfigūracija, parodyta Fig. 31.3. Rubino lazerio spinduliuotės bangos ilgis yra λ = 694,3 nm. Tada atsirado lazeriai, naudojantys kitas aktyvias mediagas.

Priklausomai nuo darbinio skysčio tipo, lazeriai skirstomi į dujinius, kietojo kūno, skystuosius ir puslaidininkinius. Kietojo kūno lazeriuose aktyvusis elementas dažniausiai gaminamas cilindro pavidalu, kurio ilgis yra daug didesnis už jo skersmenį. Dujos ir skystoji aktyvioji terpė dedamos į cilindrinę kiuvetę.

Priklausomai nuo siurbimo metodo, gali būti gaunama nuolatinė ir impulsinė lazerio spinduliuotė. Naudojant nuolatinę siurbimo sistemą, gyventojų inversija išlaikoma ilgą laiką dėl išorinio energijos šaltinio. Pavyzdžiui, nuolatinis sužadinimas elektros išlydžiu dujinėje aplinkoje. Naudojant impulsinę siurbimo sistemą, populiacijos inversija sukuriama impulsiniu režimu. Pulso pasikartojimo dažnis nuo 10 -3

Hz iki 10 3 Hz.

31.4. Lazerio spinduliuotės ypatybės

Lazerio spinduliuotė savo savybėmis labai skiriasi nuo įprastų šviesos šaltinių spinduliuotės. Atkreipkite dėmesį į jo būdingus bruožus.

1. Darna. Radiacija yra labai nuoseklus, kuri yra dėl stimuliuojamos emisijos savybių. Šiuo atveju vyksta ne tik laiko, bet ir erdvinė darna: fazių skirtumas dviejuose sklidimo krypčiai statmenos plokštumos taškuose išlieka pastovus (31.5 pav., a).

2. Kolimacija. Lazerio spinduliuotė yra kolimuotas, tie. visi spinduliai spindulyje yra beveik lygiagreti vienas kitam (31.5 pav., b). Per didelį atstumą lazerio spindulio skersmuo tik šiek tiek padidėja. Kadangi nuokrypio kampas φ yra mažas, tada lazerio spindulio intensyvumas šiek tiek mažėja didėjant atstumui. Tai leidžia perduoti signalus dideliais atstumais, mažai susilpninant jų intensyvumą.

3. Vienspalvis. Lazerio spinduliuotė yra labai vienspalvis, tie. yra beveik tokio paties dažnio bangos (spektro linijos plotis yra Δλ ≈0,01 nm). Įjungta

31.5c paveiksle parodytas scheminis lazerio ir įprastos šviesos pluošto linijos pločio palyginimas.

Ryžiai. 31.5. Lazerio spinduliuotės koherencija (a), kolimacija (b), monochromatiškumas (c).

Prieš atsirandant lazeriams, tam tikro monochromatiškumo laipsnio spinduliuotę buvo galima gauti naudojant prietaisus – monochromatorius, kurie skiria siaurus spektrinius intervalus (siauras bangos ilgio juostas) nuo ištisinio spektro, tačiau šviesos galia tokiose juostose yra maža.

4. Didelė galia. Naudojant lazerį galima užtikrinti labai didelę monochromatinės spinduliuotės galią – iki 10 5 W nepertraukiamu režimu. Impulsinių lazerių galia yra keliomis eilėmis didesnė. Taigi neodimio lazeris generuoja impulsą, kurio energija E = 75 J, kurio trukmė t = 3x10 -12 s. Galia impulse lygi P = E/t = 2,5x10 13 W (palyginimui: hidroelektrinės galia P ~ 10 9 W).

5. Didelis intensyvumas. Impulsiniuose lazeriuose lazerio spinduliuotės intensyvumas yra labai didelis ir gali siekti I = 10 14 -10 16 W/cm 2 (plg. saulės šviesos intensyvumą prie žemės paviršiaus I = 0,1 W/cm 2).

6. Didelis ryškumas. Lazeriams, veikiantiems matomame diapazone, ryškumą lazerio spinduliuotė (šviesos intensyvumas paviršiaus vienetui) yra labai didelis. Net ir pačių silpniausių lazerių ryškumas yra 10 15 cd/m 2 (palyginimui: Saulės ryškumas L ~ 10 9 cd/m 2).

7. Slėgis. Kai lazerio spindulys krenta ant kūno paviršiaus, jis sukuria spaudimas(D).

8. Visiškai sugeriant lazerio spinduliuotę, krintantį statmenai paviršiui, susidaro slėgis D = I/c, kur I – spinduliavimo intensyvumas, c – šviesos greitis vakuume. Esant visiškam atspindžiui, slėgis yra dvigubai didesnis. Esant intensyvumui I = 10 14 W/cm 2 = 10 18 W/m 2; D = 3,3x10 9 Pa = 33 000 atm. Poliarizacija. Lazerio spinduliuotė yra visiškai

poliarizuotas.

31.5. Medicinoje naudojamos lazerio spinduliuotės charakteristikos

Radiacijos bangos ilgis

Medicininių lazerių spinduliuotės bangos ilgiai (λ) yra 0,2–10 µm diapazone, t.y. nuo ultravioletinių iki tolimųjų infraraudonųjų spindulių srities.

Radiacinė galia

Medicininių lazerių spinduliuotės galia (P) svyruoja plačiose ribose, kurias lemia panaudojimo tikslai. Lazeriams su nuolatiniu siurbimu P = 0,01-100 W. Impulsiniams lazeriams būdinga impulsų galia P ir impulso trukmė τ ir

Chirurginiams lazeriams P ir = 10 3 -10 8 W, o impulso trukmė t ir = 10 -9 -10 -3 s.

Energija spinduliuotės impulse

Vieno lazerio spinduliuotės impulso energija (E ir) nustatoma pagal ryšį E ir = P ir -t ir, kur t ir yra spinduliuotės impulso trukmė (dažniausiai t ir = 10 -9 -10 -3 s) . Chirurginiams lazeriams E ir = 0,1-10 J.

Pulso pasikartojimo dažnis

Ši impulsinių lazerių charakteristika (f) parodo lazerio sugeneruotų spinduliuotės impulsų skaičių per 1 s. Terapiniams lazeriams f = 10-3000 Hz, chirurginiams lazeriams f = 1-100 Hz.

Vidutinė spinduliuotės galia

Ši impulsinių periodinių lazerių charakteristika (P avg) parodo, kiek energijos lazeris išspinduliuoja per 1 s, ir ją lemia toks ryšys:

Intensyvumas (galios tankis) Ši charakteristika (I) apibrėžiama kaip lazerio spinduliuotės galios ir pluošto skerspjūvio ploto santykis. Nepertraukiamiems lazeriams I = P/S. Impulsinių lazerių atveju yra pulso intensyvumas

I ir = P ir /S ir vidutinis intensyvumas I av = P av /S.

Chirurginių lazerių intensyvumas ir jų spinduliuotės sukuriamas slėgis turi šias reikšmes:

nuolatiniams lazeriams I ~ 10 3 W/cm 2, D = 0,033 Pa;

impulsiniams lazeriams I ir ~ 10 5 -10 11 W/cm 2, D = 3,3 - 3,3x10 6 Pa.

Impulso energijos tankis

Parametras W gali būti laikomas spinduliuotės doze D 1 impulsui.

31.6. Audinių savybių ir jo temperatūros pokyčiai veikiant nuolatinei galingai lazerio spinduliuotei

Temperatūros ir audinio savybių pokyčiai

veikiant nuolatinei lazerio spinduliuotei

Didelės galios lazerio spinduliuotės absorbciją biologiniame audinyje lydi šilumos išsiskyrimas. Išskiriamai šilumai apskaičiuoti naudojama speciali vertė - tūrinis šilumos tankis(q).

Šilumos išsiskyrimą lydi temperatūros padidėjimas, o audiniuose vyksta šie procesai:

40-60°C temperatūroje suaktyvėja fermentai, susidaro edema, pakitimai ir, priklausomai nuo veikimo laiko, miršta ląstelės, denatūruojasi baltymai, prasideda krešėjimas ir nekrozė;

esant 60-80°C - kolageno denatūracija, membranos defektai; 100°C temperatūroje - dehidratacija, audinių vandens išgarinimas; virš 150°C – anglėjimas;

virš 300°C – audinio išgaravimas, dujų susidarymas. Šių procesų dinamika parodyta fig. 31.6.

Ryžiai. 31.6. Audinių temperatūros pokyčių dinamika veikiant nuolatinei lazerio spinduliuotei

1 fazė. Pirma, audinių temperatūra pakyla nuo 37 iki 100 °C. Šiame temperatūrų intervale audinio termodinaminės savybės praktiškai nesikeičia, o temperatūra bėgant laikui didėja tiesiškai (α = const ir I = const).

2 fazė. Esant 100 °C temperatūrai, prasideda audinių vandens garavimas ir iki šio proceso pabaigos temperatūra išlieka pastovi.

3 fazė. Vandeniui išgaravus, temperatūra vėl pradeda kilti, bet lėčiau nei 1 skyriuje, nes dehidratuotas audinys sugeria mažiau energijos nei įprastai.

4 fazė. Pasiekus temperatūrą T ≈ 150 °C, prasideda biologinio audinio anglėjimo ir atitinkamai „juodėjimo“ procesas. Šiuo atveju absorbcijos koeficientas α didėja. Todėl stebimas netiesinis temperatūros padidėjimas, greitėjantis laikui bėgant.

5 fazė. Pasiekus temperatūrą T ≈ 300 °C, prasideda dehidratuoto suanglėjusio biologinio audinio išgaravimo procesas ir vėl sustoja temperatūros kilimas. Būtent šiuo momentu lazerio spindulys nupjauna (pašalina) audinį, t.y. tampa skalpeliu.

Temperatūros padidėjimo laipsnis priklauso nuo audinio gylio (31.7 pav.).

Ryžiai. 31.7. Procesai, vykstantys apšvitintuose audiniuose skirtinguose gyliuose: A- paviršiniame sluoksnyje audinys įkaista iki kelių šimtų laipsnių ir išgaruoja; b- viršutinio sluoksnio susilpnintos spinduliuotės galios nepakanka audiniams išgaruoti. Vyksta audinių krešėjimas (kartais kartu su anglėjimu – stora juoda linija); V- audinių įkaitimas atsiranda dėl šilumos perdavimo iš zonos b)

Atskirų zonų apimtį lemia tiek lazerio spinduliuotės charakteristikos, tiek paties audinio savybės (pirmiausia sugerties ir šilumos laidumo koeficientai).

Veikiant galingam fokusuoto lazerio spindulio pluoštui, atsiranda smūginių bangų, kurios gali sukelti mechaninius gretimų audinių pažeidimus.

Audinių abliacija veikiant galingam impulsiniam lazerio spinduliuotei

Kai audinys veikiamas trumpais didelio energijos tankio lazerio spinduliuotės impulsais, realizuojamas kitas biologinio audinio išpjaustymo ir pašalinimo mechanizmas. Tokiu atveju labai greitai įkaista audinių skystis iki temperatūros T > T virimo. Tokiu atveju audinių skystis atsiduria metastabilioje perkaitintoje būsenoje. Tada įvyksta „sprogius“ audinių skysčio virimas, kurį lydi audinys pašalinamas be anglies. Šis reiškinys vadinamas abliacija. Abliaciją lydi mechaninių smūginių bangų generavimas, galintis sukelti mechaninius audinių pažeidimus, esančius šalia lazerio spinduliuotės zonos. Į šį faktą būtina atsižvelgti renkantis impulsinio lazerio spinduliuotės parametrus, pavyzdžiui, šlifuojant odą, gręžiant dantis ar lazeriu koreguojant regėjimo aštrumą.

31.7. Lazerio spinduliuotės naudojimas medicinoje

Lazerio spinduliuotės (LR) sąveiką su biologiniais objektais apibūdinančius procesus galima suskirstyti į 3 grupes:

netrikdoma įtaka(neturintis pastebimo poveikio biologiniam objektui);

fotocheminis veiksmas(lazeriu sužadinta dalelė arba pati dalyvauja atitinkamose cheminėse reakcijose, arba perduoda savo sužadinimą kitai dalelei, dalyvaujančiai cheminėje reakcijoje);

fotodestrukcija(dėl šilumos ar smūgio bangų išsiskyrimo).

Lazerinė diagnostika

Lazerinė diagnostika – tai netrukdantis poveikis biologiniam objektui naudojant darna lazerio spinduliuotė. Išvardinkime pagrindinius diagnostikos metodus.

Interferometrija. Kai lazerio spinduliuotė atsispindi nuo grubaus paviršiaus, atsiranda antrinės bangos, kurios trukdo viena kitai. Dėl to susidaro tamsių ir šviesių dėmių (taškelių) vaizdas, kurio vieta suteikia informacijos apie biologinio objekto paviršių (taškelių interferometrijos metodas).

Holografija. Naudojant lazerio spinduliuotę gaunamas 3 matas objekto vaizdas. Medicinoje šis metodas leidžia gauti trimačius skrandžio, akių ir kt. vidinių ertmių vaizdus.

Šviesos sklaida. Kai labai nukreiptas lazerio spindulys praeina per skaidrų objektą, šviesa išsisklaido. Išsklaidytos šviesos intensyvumo kampinės priklausomybės registravimas (nefelometrijos metodas) leidžia nustatyti terpės dalelių dydį (nuo 0,02 iki 300 μm) ir jų deformacijos laipsnį.

Išsklaidyta gali pakisti šviesos poliarizacija, kuri naudojama ir diagnostikoje (poliarizacijos nefelometrijos metodas).

Doplerio efektas.Šis metodas pagrįstas LR Doplerio dažnio poslinkio matavimu, kuris atsiranda, kai šviesa atsispindi net nuo lėtai judančių dalelių (anenometrijos metodas). Tokiu būdu matuojamas kraujo tėkmės greitis induose, bakterijų judrumas ir kt.

Kvazielastinė sklaida. Esant tokiai sklaidai, šiek tiek pasikeičia zondavimo LR bangos ilgis. To priežastis – matavimo proceso metu pasikeitusios sklaidos savybės (konfigūracija, dalelių konformacija). Laikini sklaidos paviršiaus parametrų pokyčiai pasireiškia sklaidos spektro pasikeitimu, lyginant su tiekiamos spinduliuotės spektru (sklaidos spektras arba plečiasi, arba jame atsiranda papildomų maksimumų). Šis metodas leidžia gauti informaciją apie besikeičiančias sklaidytuvų charakteristikas: difuzijos koeficientą, nukreipto transportavimo greitį, dydį. Taip diagnozuojamos baltymų makromolekulės.

Lazerinė masės spektroskopija.Šis metodas naudojamas tiriant objekto cheminę sudėtį. Galingi lazerio spinduliuotės pluoštai išgarina medžiagą nuo biologinio objekto paviršiaus. Garams atliekama masės spektrinė analizė, kurios rezultatai lemia medžiagos sudėtį.

Lazerinis kraujo tyrimas. Lazerio spindulys, praleidžiamas per siaurą kvarcinį kapiliarą, per kurį pumpuojamas specialiai apdorotas kraujas, sukelia jo ląstelių fluorescenciją. Tada fluorescencinę šviesą aptinka jautrus jutiklis. Šis švytėjimas būdingas kiekvienam ląstelių tipui, atskirai praeinančiam per lazerio spindulio skerspjūvį. Apskaičiuojamas bendras ląstelių skaičius tam tikrame kraujo tūryje. Kiekvienam ląstelių tipui nustatomi tikslūs kiekybiniai rodikliai.

Fotodestrukcijos metodas. Jis naudojamas paviršiui tirti kompozicija objektas.

Galingi LR spinduliai leidžia paimti mikromėginius nuo biologinių objektų paviršiaus išgarinant medžiagą ir vėliau atliekant šių garų masės spektrinę analizę.

Terapijoje naudojami žemo intensyvumo lazeriai (intensyvumas 0,1-10 W/cm2).

Mažo intensyvumo spinduliuotė nesukelia pastebimo destruktyvaus poveikio audiniams tiesiogiai švitinimo metu. Matomoje ir ultravioletinėje spektro srityse švitinimo poveikį sukelia fotocheminės reakcijos ir jie nesiskiria nuo monochromatinės šviesos, gaunamos iš įprastų nenuoseklių šaltinių, poveikio. Tokiais atvejais lazeriai yra tiesiog patogūs monochromatinės šviesos šaltiniai, kurie suteikia Ryžiai. 31.8.

Lazerio šaltinio panaudojimo intravaskuliniam kraujo švitinimui schema

nurodant tikslią ekspozicijos lokalizaciją ir dozę. Kaip pavyzdys pav. 31.8 paveiksle parodyta lazerio spinduliuotės šaltinio panaudojimo intravaskuliniam kraujo švitinimui pacientams, sergantiems širdies nepakankamumu, schema.

Žemiau pateikiami dažniausiai naudojami lazerio terapijos metodai. Raudonos šviesos terapija.

He-Ne lazerio spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 632,8 nm, yra naudojama priešuždegiminiais tikslais, gydant žaizdas, opas ir koronarinę širdies ligą. Terapinis poveikis yra susijęs su šio bangos ilgio šviesos įtaka ląstelės proliferaciniam aktyvumui. Šviesa veikia kaip ląstelių metabolizmo reguliatorius. Mėlynosios šviesos terapija.

Lazerio spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra mėlynoje matomos šviesos srityje, naudojama, pavyzdžiui, naujagimių geltai gydyti. Ši liga yra staigiai padidėjusios bilirubino koncentracijos organizme pasekmė, kuri maksimaliai absorbuojama mėlynojoje srityje. Jei vaikai apšvitinami tokio diapazono lazeriu, bilirubinas skyla, susidaro vandenyje tirpūs produktai. Lazerio fizioterapija -

lazerio spinduliuotės naudojimas kartu su įvairiais elektrofizioterapijos metodais. Kai kurie lazeriai turi magnetinius priedus, skirtus bendram lazerio spinduliuotės ir magnetinio lauko veikimui – magnetinio lazerio terapijai. Tai apima Milta magnetinio-infraraudonųjų spindulių lazerinį terapinį prietaisą.

Lazerio terapijos veiksmingumas padidėja, kai ji derinama su vaistiniais preparatais, kurie anksčiau buvo naudojami švitintoje vietoje (lazerio forezė). Fotodinaminė navikų terapija.

vėlesnis švitinimas matoma šviesa. Navikų naikinimas PDT metu pagrįstas trimis efektais: 1) tiesioginiu fotocheminiu naviko ląstelių sunaikinimu; 2) naviko kraujagyslių pažeidimas, sukeliantis išemiją ir naviko mirtį; 3) uždegiminės reakcijos, kuri mobilizuoja priešnavikinę kūno audinių imuninę apsaugą, atsiradimas.

Norint apšvitinti navikus, kuriuose yra fotosensibilizatorių, naudojama lazerio spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 600–850 nm. Šiame spektro regione šviesos prasiskverbimo į biologinius audinius gylis yra didžiausias.

Fotodinaminė terapija taikoma gydant odos ir vidaus organų: plaučių, stemplės navikus (šviesolaidžiais į vidaus organus tiekiama lazerio spinduliuotė).

Lazerio spinduliuotės naudojimas chirurgijoje

Chirurgijoje didelio intensyvumo lazeriai naudojami audiniams pjaustyti, patologinėms vietoms šalinti, kraujavimui stabdyti, biologiniams audiniams virinti. Tinkamai parinkus spinduliuotės bangos ilgį, jo intensyvumą ir poveikio trukmę, galima gauti įvairius chirurginius efektus. Taigi biologiniams audiniams pjauti naudojamas sufokusuotas ištisinio CO 2 lazerio spindulys, kurio bangos ilgis λ = 10,6 μm ir 2x10 3 W/cm 2 galia.

Lazerio spindulio naudojimas chirurgijoje užtikrina selektyvų ir kontroliuojamą ekspoziciją. Lazerinė chirurgija turi keletą privalumų:

Nekontaktinis, užtikrinantis visišką sterilumą;

Selektyvumas, leidžiantis pasirinkti spinduliuotės bangos ilgį dozėmis sunaikinti patologinius audinius, nedarant įtakos aplinkiniams sveikiems audiniams;

kraujo netekimas (dėl baltymų krešėjimo);

Mikrochirurginių intervencijų galimybė dėl didelio pluošto fokusavimo.

Nurodykime kai kurias lazerių chirurginio taikymo sritis.

Lazerinis audinių suvirinimas. Išpjaustytų audinių sujungimas yra būtinas daugelio operacijų žingsnis.

31.9 paveiksle parodyta, kaip suvirinamas vienas iš didelio nervo kamienų kontaktiniu režimu, naudojant litavimą, kuris Ryžiai. 31.9.

Nervų suvirinimas naudojant lazerio spindulį

lašai iš pipetės užlašinami į lazeravimo vietą. Pigmentinių vietų sunaikinimas. Pigmentinėms vietoms naikinti naudojami impulsiniai lazeriai. Šis metodas(fototermolizė)

vartojamas gydant angiomas, tatuiruotes, sklerozines apnašas kraujagyslėse ir kt. Endoskopijos įdiegimas sukėlė revoliuciją chirurginėje medicinoje. Siekiant išvengti didelių atvirų operacijų, lazerio spinduliuotė į gydymo vietą tiekiama naudojant šviesolaidinius šviesos kreiptuvus, kurie leidžia lazerio spinduliuotę perduoti į vidinių tuščiavidurių organų biologinius audinius. Tai žymiai sumažina infekcijos ir pooperacinių komplikacijų riziką.

Lazerio gedimas. Trumpo impulso lazeriai kartu su šviesos kreiptuvais naudojami apnašoms pašalinti iš kraujagyslių, tulžies akmenų ir inkstų akmenų.

Lazeriai oftalmologijoje. Lazerių naudojimas oftalmologijoje leidžia atlikti chirurgines intervencijas be kraujo, nepažeidžiant akies obuolio vientisumo. Tai stiklakūnio operacijos; atskilusios tinklainės suvirinimas; glaukomos gydymas „praduriant“ skylutes (50÷100 µm skersmens) lazerio spinduliu akies skysčiui nutekėti. Regėjimo korekcijai naudojamas sluoksnis po sluoksnio ragenos audinio abliacija.

31.8. Pagrindinės sąvokos ir formulės

Stalo pabaiga

31.9. Užduotys

1. Fenilalanino molekulėje energijos skirtumas žemės ir sužadintos būsenose yra ΔE = 0,1 eV. Raskite ryšį tarp šių lygių populiacijų esant T = 300 K.

Atsakymas: n = 3,5*10 18.

Lazeriai tampa vis svarbesnėmis medicinos, fizikos, chemijos, geologijos, biologijos ir inžinerijos tyrimų priemonėmis. Jei naudojami netinkamai, jie gali apakinti ir sužaloti (įskaitant nudegimus ir elektros šoką) operatoriams ir kitiems darbuotojams, įskaitant pašalinius asmenis laboratorijoje, taip pat padaryti didelę žalą turtui. Šių prietaisų naudotojai, dirbdami su šiais įrenginiais, turi visiškai suprasti ir laikytis būtinų saugos priemonių.

Kas yra lazeris?

Žodis „lazeris“ (LASER, šviesos stiprinimas stimuliuojamu spinduliuote) yra santrumpa, reiškianti „šviesos stiprinimą skatinant spinduliuotę“. Lazerio generuojamos spinduliuotės dažnis yra matomoje elektromagnetinio spektro dalyje arba šalia jos. Energija sustiprinama iki itin didelio intensyvumo per procesą, vadinamą lazerio sukelta emisija.

Terminas spinduliavimas dažnai nesuprantamas, nes jis taip pat vartojamas apibūdinti Šiame kontekste jis reiškia energijos perdavimą. Energija perduodama iš vienos vietos į kitą laidumo, konvekcijos ir spinduliuotės būdu.

Yra daug skirtingų lazerių tipų, kurie veikia skirtingose ​​aplinkose. Darbo terpė yra dujos (pavyzdžiui, argonas arba helio ir neono mišinys), kietieji kristalai (pavyzdžiui, rubinas) arba skysti dažikliai. Kai energija tiekiama į darbo terpę, ji susijaudina ir išskiria energiją šviesos dalelių (fotonų) pavidalu.

Veidrodžių pora abiejuose sandaraus vamzdžio galuose atspindi arba perduoda šviesą koncentruotu srautu, vadinamu lazerio spinduliu. Kiekviena darbo aplinka sukuria unikalaus bangos ilgio ir spalvos spindulį.

Lazerio šviesos spalva paprastai išreiškiama bangos ilgiu. Jis yra nejonizuojantis ir apima ultravioletinę (100-400 nm), matomą (400-700 nm) ir infraraudonąją (700 nm - 1 mm) spektro dalis.

Elektromagnetinis spektras

Kiekviena elektromagnetinė banga turi unikalų dažnį ir ilgį, susietą su šiuo parametru. Kaip raudona šviesa turi savo dažnį ir bangos ilgį, taip ir visos kitos spalvos – oranžinė, geltona, žalia ir mėlyna – turi unikalų dažnį ir bangos ilgį. Žmonės gali suvokti šias elektromagnetines bangas, bet negali matyti likusio spektro.

Ultravioletinė spinduliuotė taip pat turi didžiausią dažnį. Infraraudonieji spinduliai, mikrobangų spinduliuotė ir radijo bangos užima žemesnius spektro dažnius. Matoma šviesa yra labai siaurame intervale tarp jų.

poveikis žmonėms

Lazeris sukuria intensyvų, nukreiptą šviesos spindulį. Jei jis nukreipiamas, atsispindi arba sufokusuojamas į objektą, spindulys bus iš dalies sugertas, todėl pakyla objekto paviršiaus ir vidaus temperatūra, todėl medžiaga gali pasikeisti arba deformuotis. Šios savybės, naudojamos lazerinėje chirurgijoje ir medžiagų apdirbime, gali būti pavojingos žmogaus audiniams.

Be spinduliuotės, kuri turi šiluminį poveikį audiniams, pavojinga yra lazerio spinduliuotė, sukelianti fotocheminį poveikį. Jo būklė yra pakankamai trumpa, ty ultravioletinė arba mėlyna spektro dalis. Šiuolaikiniai prietaisai gamina lazerio spinduliuotę, kurios poveikis žmogui yra minimalus. Mažos galios lazeriai neturi pakankamai energijos, kad padarytų žalą, ir jie nekelia pavojaus.

Žmogaus audinys yra jautrus energijai, todėl tam tikromis aplinkybėmis elektromagnetinė spinduliuotė, įskaitant lazerio spinduliuotę, gali pažeisti akis ir odą. Buvo atlikti trauminės spinduliuotės ribinių lygių tyrimai.

Pavojus akims

Žmogaus akis yra jautresnė traumoms nei oda. Ragena (skaidrus išorinis priekinis akies paviršius), skirtingai nei dermoje, neturi išorinio negyvų ląstelių sluoksnio, kuris apsaugotų nuo aplinkos poveikio. Lazeris absorbuojamas akies ragenoje, todėl gali jai pakenkti. Sužalojimą lydi epitelio paburkimas ir erozija, o sunkių sužalojimų atveju – priekinės kameros drumstimas.

Akies lęšiukas taip pat gali būti pažeidžiamas, kai jį veikia įvairi lazerio spinduliuotė – infraraudonoji ir ultravioletinė.

Tačiau didžiausią pavojų kelia lazerio poveikis tinklainei matomoje optinio spektro dalyje – nuo ​​400 nm (violetinė) iki 1400 nm (šalia infraraudonųjų spindulių). Šiame spektro regione kolimuoti pluoštai yra sutelkti į labai mažas tinklainės sritis. Nepalankiausias smūgis būna tada, kai akis žiūri į tolį ir į ją patenka tiesioginis arba atsispindėjęs spindulys. Šiuo atveju jo koncentracija tinklainėje siekia 100 000 kartų.

Taigi matomas spindulys, kurio galia yra 10 mW/cm 2, veikia tinklainę 1000 W/cm 2 galia. Tai yra daugiau nei pakankamai, kad būtų padaryta žala. Jei akis nežiūri į tolį arba spindulys atsispindi nuo difuzinio, neveidrodinio paviršiaus, žymiai galingesnė spinduliuotė sukelia sužalojimą. Lazerio poveikis odai nesukelia fokusavimo efekto, todėl esant tokiam bangos ilgiui ji yra daug mažiau pažeidžiama.

rentgeno spinduliai

Kai kurios aukštos įtampos sistemos, kurių įtampa didesnė nei 15 kV, gali generuoti didelės galios rentgeno spindulius: lazerio spinduliuotę, kurios šaltiniai yra galingi elektroniniu būdu pumpuojami, taip pat plazmines sistemas ir jonų šaltinius. Šie įtaisai turi būti išbandyti, kad, be kita ko, būtų užtikrintas tinkamas ekranavimas.

Klasifikacija

Priklausomai nuo pluošto galios ar energijos ir spinduliuotės bangos ilgio, lazeriai skirstomi į kelias klases. Klasifikacija pagrįsta prietaiso galimybe nedelsiant sužaloti akis, odą arba sukelti gaisrą, kai jis tiesiogiai veikiamas spindulio arba atsispindi nuo išsklaidytų atspindinčių paviršių. Visi komerciniai lazeriai turi būti identifikuojami pagal ant jų pritvirtintus ženklus. Jei prietaisas buvo pagamintas namuose arba kitaip nepažymėtas, reikėtų pasitarti dėl tinkamo jo klasifikavimo ir ženklinimo. Lazeriai išsiskiria galia, bangos ilgiu ir ekspozicijos trukme.

Saugūs įrenginiai

Pirmos klasės prietaisai generuoja mažo intensyvumo lazerio spinduliuotę. Jis negali pasiekti pavojingo lygio, todėl šaltiniams netaikoma dauguma kontrolės ar kitų priežiūros formų. Pavyzdys: lazeriniai spausdintuvai ir CD grotuvai.

Sąlygiškai saugūs įrenginiai

Antros klasės lazeriai spinduliuoja matomoje spektro dalyje. Tai lazerio spinduliuotė, kurios šaltiniai žmonėms sukelia įprastą pasibjaurėjimo reakciją į per ryškią šviesą (mirksėjimo refleksą). Patekus į spindulį, žmogaus akis sumirksi per 0,25 s, o tai užtikrina pakankamą apsaugą. Tačiau lazerio spinduliuotė matomame diapazone gali pažeisti akį nuolat veikiant. Pavyzdžiai: lazeriniai rodyklės, geodeziniai lazeriai.

2a klasės lazeriai yra specialios paskirties įrenginiai, kurių išėjimo galia mažesnė nei 1 mW. Šie prietaisai daro žalą tik tada, kai yra tiesiogiai veikiami ilgiau nei 1000 sekundžių per 8 valandų darbo dieną. Pavyzdys: brūkšninių kodų skaitytuvai.

Pavojingi lazeriai

3a klasei priskiriami prietaisai, kurie nesukelia sužalojimų trumpalaikio poveikio neapsaugota akimi metu. Gali kelti pavojų naudojant fokusavimo optiką, pvz., teleskopus, mikroskopus ar žiūronus. Pavyzdžiai: 1–5 mW helio-neono lazeris, kai kurios lazerinės rodyklės ir pastato lygiai.

3b klasės lazerio spindulys gali susižaloti dėl tiesioginio poveikio arba atspindžio. Pavyzdys: helio-neoninis lazeris 5-500 mW, daug tiriamųjų ir gydomųjų lazerių.

4 klasė apima įrenginius, kurių galios lygis didesnis nei 500 mW. Jie pavojingi akims, odai, taip pat kelia gaisro pavojų. Spindulys, jo veidrodiniai ar išsklaidyti atspindžiai gali sužaloti akis ir odą. Turi būti imtasi visų saugos priemonių. Pavyzdys: Nd:YAG lazeriai, ekranai, chirurgija, metalo pjovimas.

Lazerio spinduliuotė: apsauga

Kiekviena laboratorija turi užtikrinti tinkamą asmenų, dirbančių su lazeriais, apsaugą. Kambario langai, pro kuriuos gali prasiskverbti spinduliuotė iš 2, 3 ar 4 klasės prietaiso, sukeldama žalą nekontroliuojamose vietose, turi būti uždengti arba kitaip apsaugoti, kol toks įrenginys veikia. Siekiant užtikrinti maksimalią akių apsaugą, rekomenduojama atlikti šiuos veiksmus.

• Ryšulys turi būti įdėtas į neatspindintį, nedegią apsauginį gaubtą, kad būtų sumažinta atsitiktinio poveikio ar gaisro rizika. Norėdami išlygiuoti spindulį, naudokite fluorescencinius ekranus arba antrinius taikiklius; Vengti tiesioginio kontakto su akimis.
• Spindulio išlyginimo procedūrai naudokite mažiausią galią. Jei įmanoma, pirminėms išlyginimo procedūroms naudokite žemos klasės prietaisus. Venkite nereikalingų atspindinčių objektų buvimo lazerio veikimo zonoje.
• Apriboti spindulio patekimą į pavojingą zoną ne darbo valandomis naudojant langines ir kitas užtvaras. Nenaudokite kambario sienų 3b ir 4 klasės lazerių spinduliams išlyginti.
• Naudokite neatspindinčias priemones. Kai kurie įrenginiai, kurie neatspindi matomos šviesos, atsispindi nematomoje spektro srityje.
• Nedėvėkite šviesą atspindinčių papuošalų. Metaliniai papuošalai taip pat padidina elektros smūgio riziką.

Apsauginiai akiniai

Dirbant su 4 klasės lazeriais atviroje pavojingoje zonoje arba ten, kur yra atspindžio rizika, reikia dėvėti apsauginius akinius. Jų tipas priklauso nuo spinduliuotės tipo. Akiniai turėtų būti parinkti taip, kad apsaugotų nuo atspindžių, ypač išsklaidytų atspindžių, ir užtikrintų tokio lygio apsaugą, kad natūralus apsauginis refleksas galėtų užkirsti kelią akių sužalojimui. Tokie optiniai įrenginiai išlaikys tam tikrą spindulio matomumą, išvengs odos nudegimų ir sumažins kitų nelaimingų atsitikimų tikimybę.

Renkantis apsauginius akinius reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius:

• spinduliuotės spektro bangos ilgis arba sritis;
• optinis tankis esant tam tikram bangos ilgiui;
• didžiausias apšvietimas (W/cm2) arba spindulio galia (W);
• lazerinės sistemos tipas;
• galios režimas - impulsinis lazerio spinduliavimas arba nuolatinis režimas;
• atspindžio galimybės – veidrodinės ir difuzinės;
• matymo laukas;
• korekcinių lęšių buvimas arba pakankamo dydžio, kad būtų galima nešioti regėjimo korekcijos akinius;
• komfortas;
• ventiliacijos angų buvimas, kad būtų išvengta rasojimo;
• įtaka spalvų regėjimui;
• atsparumas smūgiams;
• gebėjimas atlikti būtinas užduotis.

Kadangi apsauginiai akiniai gali būti pažeisti ir nusidėvėti, laboratorijos saugos programoje turėtų būti periodiškai tikrinamos šios saugos priemonės.

Mums dažnai kyla klausimas – ką radarų detektorių aprašyme reiškia šios raidės: X, K, Ka, L, POP, VG-2?

X, K Ir Ka Tai yra radijo dažnių diapazonai, kuriuose veikia policijos radarai.

L(lazeris) – tai galimybė aptikti lazerinius radarus (lidarus)

POP- tai ne nuotolis, tai yra policijos radaro veikimo režimas (o radaro detektoriui - aptikimo režimas).

VG-2 tai radarų detektorių aptikimo sistema (ir atitinkamai radarų detektoriuose apsauga nuo tokio aptikimo)

Pažvelkime į tai atidžiau.

Diapazonas X(10,475–10,575 ghz) – seniausia radijo dažnių juosta, naudojama greičio kontrolei. Vyresnio amžiaus vairuotojai prisimena dar SSRS policijos naudotus didelius radarus, kurie atrodė kaip didelis pilkas vamzdis, todėl ir gavo pavadinimą „vamzdis“ arba „priekinis žibintas“. Dabar jų beveik nebėra. Asmeniškai paskutinį kartą tokį dalyką Ukrainos keliuose mačiau 2007 metais. Turėdami bet kokį, net ir patį pigiausią radaro detektorių, nesunkiai turėsite laiko sulėtinti greitį, nes... Šių radarų veikimo greitis mažas.

K juosta(nuo 24,0 iki 24,25 GHz) – K juosta yra labiausiai paplitęs diapazonas, kuriame šiuo metu veikia dauguma policijos radarų. Šis diapazonas buvo pristatytas 1976 m. JAV ir vis dar plačiai naudojamas visame pasaulyje greičio aptikimui. K juostoje veikiantys radarai išsiskiria mažesniu dydžiu ir svoriu, lyginant su X juostos radarais, bei didesniu veikimo greičiu. Šį diapazoną naudoja radarai „Vizir“, „Berkut“, „Iskra“ ir kt. Visi jie pateikti mūsų parduotuvėje aptinka K diapazoną.

Ka juosta(33,4–36,0 GHz) yra naujesnis diapazonas. Šiame diapazone veikiantys radarai yra tikslesni. Radaro detektoriams šį diapazoną aptikti yra sunkiau. Visi šiuolaikiniai radiolokaciniai detektoriai radaro spinduliuotę aptinka Ka juostoje, tačiau kadangi tokie policijos radarai veikia labai greitai, tai nėra faktas, kad sugebėsite pakankamai sulėtinti greitį, kad išvengtumėte sugauti. Būkite atsargūs!

Lazerio diapazonas. Lazerių diapazone veikiantys radarai (lidarai) yra įsibrovėlio košmaras. Jį naudoja greičio matavimo kameros, pvz., „TruCam“ įrenginys. Lazerinis greičio matuoklis skleidžia spindulį infraraudonųjų spindulių spektre. Atsispindėdamas nuo automobilio ar valstybinio numerio žibintų, lazerio spindulys grįžta atgal, o kadangi visa tai vyksta šviesos greičiu, sulėtinti greičio tiesiog neturite galimybių. Jei jūsų radaro detektorius pranešė, kad buvo aptiktas lazeris, tai reiškia, kad jūs jau buvote pagautas: (Kitas reikalas, jei jūsų visai nepagavo ir radaro detektorius „pagavo“ atsispindėjusį signalą, tada jums vis tiek gali pasisekti.
Visi mūsų parduotuvėje pristatomi radarų detektoriai turi lazerinio radaro aptikimo funkciją. Tačiau efektyviausias (vienintelis patikimas!) būdas kovoti su lazeriniais ginklais yra vadinamieji „shifters“ - prietaisai, apgaudantys lazerinį greičio matuoklį. Mūsų parduotuvėje pristatomas Beltronics SHIFTER ZR4 kompleksas, leidžiantis aptikti ir apsisaugoti nuo lazerinio aptikimo. Tai tikrai leidžia apsisaugoti nuo TruCam! „Beltronics Shifter ZR4“ gali veikti atskirai arba kartu su „Beltronics“ radarų detektoriais.

POP režimas- tai policijos radaro veikimo režimas, kuriame jis skleidžia labai trumpą laiką (dešimtis milisekundžių). To dažnai pakanka norint nustatyti greitį, tačiau greitis nefiksuojamas ir kelių policininkas iš principo neturi ką parodyti. Bet jis pateiks, būkite tikri. Dauguma radarų detektorių gali aptikti signalus šiuo režimu, o daugelis priversti šį režimą įjungti Šiuo režimu jūsų radaro detektorius yra jautresnis trukdžiams, todėl naudokite jį už miesto ribų.

VG-2- Tai jūsų radaro detektoriaus apsaugos nuo aptikimo režimas. Kai kuriose Europos šalyse ir kai kuriose JAV valstijose radarų detektorių naudojimas yra draudžiamas. Todėl policija yra ginkluota vadinamaisiais radarų detektoriais (Radar Detector Detector-RDD). Jie nustato specifinę spinduliuotę, kurią radaro detektorius sukuria veikimo metu. Tokiu būdu policijos pareigūnas iš tolo gali žinoti, kad jūsų automobilyje sumontuotas radaro detektorius. Visi šiuolaikiniai radarų detektoriai yra apsaugoti nuo aptikimo VG-2 prietaisais. Juokingiausia, kad VG-2 yra sistema, išrasta 90-ųjų pradžioje ir šiuo metu praktiškai nenaudojama. Dabar policijos pareigūnai naudoja naujas Spectre (Stalcar) RDD sistemas. Nuo šių RDD labai sunku apsiginti, beveik joks rinkoje esantis radaro detektorius negali apsiginti nuo Spectre sistemos, išskyrus Beltronics STI Driver radarą – šis daiktas yra 100% nematomas.

Perskaičius šį straipsnį gali susidaryti įspūdis, kad radarų detektoriai nėra prasmės – tai vis tiek nepadės. Tai visai netiesa. Pirma, dauguma radarų veikia K ir Ka juostose, todėl būsite iš anksto įspėti ir turėsite laiko sumažinti greitį.

Lazeriniai ginklai, stacionarios lazerinės kameros yra problema. Kita vertus, tokių įrenginių yra labai mažai, jie kelis kartus brangesni už įprastą radarą ir mažiau paplitę už įprastinius K juostos radarus net JAV, ką jau kalbėti apie Ukrainą. Tokie radarai negali būti naudojami rankoje, tik iš trikojo arba montuojami stacionariai Tam, kad būtų šimtaprocentinė apsauga nuo lazerinių radarų, jums reikės perjungiklio – brangaus, bet patikimo.

Net ir paprasčiausias „radaro detektorius“ daugumą K juostos radarų aptinka iš anksto, pakankamu atstumu, kad galėtumėte sustoti. Mano mėgstamiausi vidutinės kainos radarai Stinger- geriau apsaugotas nuo trukdžių ir turi didesnį jautrumą. Na, o aukščiausios klasės Beltronics radarų detektoriai ir ypač STI Driver nekonkuruoja!

Sėkmės keliuose!

Lazerio spektrinio diapazono išplėtimas. Viena iš pagrindinių lazerinius įrenginius kuriančių specialistų užduočių – sukurti koherentinės spinduliuotės šaltinius, kurių bangos ilgį galima derinti visame spektriniame diapazone nuo tolimosios infraraudonosios srities iki ultravioletinės ir dar trumpesnės bangos spinduliuotės.

Šiuo požiūriu dažų lazerio sukūrimas pasirodė esąs nepaprastai svarbus įvykis, nes jų spinduliuotę galima sureguliuoti bangos ilgio diapazone, esančiame už matomos spektro srities. Tačiau lazerio spinduliuotės spektre yra didelių spragų, t.y. regionų, kuriuose žinomi lazerio perėjimai yra reti, o jų dažnį galima derinti tik siauruose spektro diapazonuose.

Plačios fluorescencinės juostos, kuriomis grindžiamas derinamo dažų lazerio veikimas, neaptinkamos tolimojoje infraraudonųjų spindulių spektro srityje, o lazeriuose naudojami dažai greitai sunaikinami intensyvios siurblinės spinduliuotės, kai dažai sužadinami, kai tai būtina. generuoti lazeravimą ultravioletinėje spektro srityje.

Netiesinė optika.

Ieškodami būdų, kaip užpildyti šias spragas, daugelis lazerių mokslininkų išnaudojo netiesinius kai kurių optinių medžiagų efektus. 1961 m. Mičigano universiteto mokslininkai sufokusavo 694,3 nm bangos ilgio rubino lazerio šviesą į kvarco kristalą ir per kristalą aptiko ne tik pačią rubino lazerio šviesą, bet ir spinduliuotę. su dvigubu dažniu, t.y., esant 347,2 nm bangos ilgiui. Nors ši spinduliuotė buvo daug silpnesnė nei esant 694,3 nm bangos ilgiui, vis dėlto ši trumpųjų bangų spinduliuotė turėjo lazerio šviesai būdingą monochromatiškumą ir erdvinę darną.

Tokios trumpųjų bangų spinduliuotės generavimo procesas yra žinomas kaip dažnio padvigubinimas arba antra harmonikų generacija. SHG yra vienas iš daugelio netiesinių optinių efektų, kurie buvo naudojami siekiant išplėsti derinamą lazerio spinduliuotės spektrinį diapazoną, pavyzdys. SHG dažnai naudojamas 1,06 μm infraraudonąją spinduliuotę ir kitas neodimio lazerio linijas paversti spinduliuote, patenkančia į geltonai žalią spektro sritį, pavyzdžiui, 530 nm, kurioje galima gauti tik nedaug intensyvių lazerio linijų.

Harmonijos generavimas taip pat gali būti naudojamas spinduliuotei, kurio dažnis yra tris kartus didesnis nei pirminės lazerio spinduliuotės. Netiesinės rubidžio ir kitų šarminių metalų charakteristikos yra naudojamos, pavyzdžiui, neodimio lazerio dažniui trigubai padidinti iki vertės, atitinkančios 353 nm bangos ilgį, t.y., patenkančios į ultravioletinę spektro sritį.

Teoriškai galimi aukštesnių už trečiąją harmonikų generavimo procesai, tačiau tokios konversijos efektyvumas yra itin mažas, todėl praktiniu požiūriu jie neįdomūs. Galimybė generuoti koherentinę spinduliuotę naujais dažniais neapsiriboja harmonikų generavimo procesu. Vienas iš tokių procesų yra parametrinio stiprinimo procesas, kuris yra toks.

Tegul netiesinę terpę veikia trys bangos: galinga šviesos banga, kurios dažnis 1, pompinė banga ir dvi silpnos šviesos bangos, kurių dažnis mažesnis 2 ir 3. Kai įvykdoma 1 23 sąlyga ir bangos sinchronizmo sąlyga, galinga banga, kurios dažnis yra 1, pumpuojama į bangų, kurių dažniai 2 ir 3, energiją. Jei į optinę ertmę įdedamas netiesinis kristalas, gauname įrenginį, kuris labai primena lazerį ir vadinamas parametriniu osciliatoriumi.

Toks procesas būtų naudingas, net jei jo naudojimas apsiribotų dviejų esamų dažnių skirtumų gavimu. lazeriniai šaltiniai. Tiesą sakant, parametrinis osciliatorius yra įrenginys, galintis generuoti koherentinę optinę spinduliuotę, kurios dažnį galima reguliuoti beveik visame matomame diapazone. Taip yra dėl to, kad nereikia naudoti papildomų koherentinės spinduliuotės šaltinių esant 2 ir 3 dažniams. Šie svyravimai patys kristale gali atsirasti dėl jame visada esančių triukšmo fotonų šiluminio triukšmo.

Šie triukšmo fotonai turi platų dažnių diapazoną, daugiausia išsidėstę infraraudonojoje spektro srityje. Esant tam tikrai kristalo temperatūrai ir jo orientacijai siurblio bangos krypties ir rezonatoriaus ašies atžvilgiu, aukščiau minėta bangų atitikimo sąlyga yra tenkinama tam tikrai 2 ir 3 dažnių porai. dažnį, būtina keisti kristalo temperatūrą arba jo orientaciją.

Veikimo dažnis gali būti bet kuris iš dviejų 2 ir 3 dažnių, priklausomai nuo to, kokio prietaiso spinduliuotės dažnių diapazono reikia. Greitas dažnio derinimas ribotame spektriniame diapazone gali būti pasiektas elektrooptiniais kristalo lūžio rodiklių pokyčiais. Kaip ir lazerio atveju, yra slenkstinis siurblio galios lygis, kurį reikia viršyti, kad būtų gauti pastovūs svyravimai. Dauguma parametrinių generatorių kaip siurblio šaltinį naudoja matomus lazerius, tokius kaip argono lazeris arba antroji neodimio lazerio harmonika.

Prietaiso išvestis sukuria derinamą infraraudonąją spinduliuotę. 2.

Darbo pabaiga -

Ši tema priklauso skyriui:

Dažų lazeris

Kietojo kūno lazerio spinduliuotės parametrai labai priklauso nuo naudojamo kristalo optinių savybių. Nehomogeniškumas kristalų struktūroje gali rimtai apriboti.. Tuo pačiu metu skystieji lazeriai nėra tokie dideli kaip dujinės sistemos ir yra lengviau valdomi.

Jei jums reikia papildomos medžiagos šia tema arba neradote to, ko ieškojote, rekomenduojame pasinaudoti paieška mūsų darbų duomenų bazėje:

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums buvo naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:

Dėmesio! Atsargumo priemonės:

Nenukreipkite lazerio spinduliuotės į akis! Tiesioginis kontaktas su lazerio spinduliuote į akis yra pavojingas regėjimui!

Darbo vadovui leidus įjungti lazerį ir sumontuoti ekraną bei groteles taip, kad difrakcijos raštas būtų kuo aiškesnis.

Keičiant atstumą L, pažiūrėkite, kaip tai paveikia maksimumų padėtį. Aprašykite ir nubraižykite tai, ką pastebėjote.

Padėkite difrakcinę gardelę tam tikru atstumu L iš lizdo ir išmatuokite atstumus l 1 ir l 2 (žr. 9.3 pav.) pirmos eilės maksimumams. Apskaičiuokite lazerio spinduliuotės bangos ilgį. Įvertinkite absoliučiąsias ir santykines matavimo paklaidas, užrašykite rezultatą pagal lazerio bangos ilgį.

2 užduotis.Kai kurių spektro spalvų bangos ilgių nustatymas

Šioje užduotyje šviesos šaltinis yra kaitrinė lempa, kuri sukuria nuolatinį spektrą.

Išmatavimai į 2 užduotis atliekami pagal darbo vietoje instrukcijas. Matavimo rezultatai įrašomi į lentelę. 9.1. Atstumai turi būti nustatyti l 1 ir l 2 kiekvienai spalvai keturis kartus: su dviem reikšmėmis k ir du skirtingi atstumai L.

9.1 lentelė

Matavimo rezultatų analizė ir apdorojimas

1. Ataskaitoje apibūdinkite stebimą spektrą, paaiškinkite, kad maksimumai turi tokį reikšmingą plotį.

2. Visiškai užpildykite lentelę. 9.1. Pastovi vertė d gauti jį savo darbo vietoje . Apibūdinkite vaizdą, kurį pastebėjote ataskaitoje. Padarykite kiekvienos spalvos apdorojimo lenteles ir pagal bendrąsias taisykles užrašykite galutinį rezultatą.

3. Palyginkite gautas kiekvienos spalvos bangos ilgio vertes su pateiktomis lentelėje P. ...

Saugumo klausimai

1. Apibrėžkite: bangų difrakciją, Geygens-Fresnelio principą, bangų koherentiškumą. Rašytinis atsakymas į šį klausimą turi būti įtrauktas į ataskaitą.

2. Įvardykite laboratorijos sąrankos komponentus ir jų paskirtį.

3. Kokie dydžiai šiame darbe matuojami tiesiogiai? Kurie skaičiuojami?

4. Koks yra šviesos difrakcijos reiškinys? Kokiomis sąlygomis tai stebima?

5. Kas yra difrakcinė gardelė ir kokie jos pagrindiniai parametrai?

6. Išveskite difrakcijos gardelės formulę (9.3).

7. Apibrėžkite bangos ilgį. Kaip tai susiję su šviesos dažniu?

8. Kokiame bangų ilgių diapazone yra matoma šviesa?

9. Išveskite ir užsirašykite regimosios šviesos bangų ilgių nustatymo naudojant difrakcinę gardelę skaičiavimo formules.

10. Kaip difrakcijos maksimumo nuokrypio kampas priklauso nuo bangos ilgio ir gardelės periodo?

11. Kokia tvarka difrakcijos maksimumų spalvos išsidėsčiusios nuo centrinio maksimumo? Paaiškinkite pastebėtą spalvų tvarką.

12.Kuo skiriasi lazerio spinduliuotė ir natūrali šviesa?

Darbas Nr. 10. ŠVIESOS POLARIZACIJOS TYRIMAS

Darbo tikslas: tirti šviesos praėjimą per polaroidus, patikrinti Maluso dėsnį, įvertinti polaroidų kokybę, ištirti šviesos, einančios per kelias stiklo plokštes, poliarizaciją.

Įranga: optinis stendas, šviesos šaltinis, poliarizatorius rėmelyje, analizatorius sujungtas su fotoelementu, stiklo plokščių komplektas, maitinimo šaltinis, mikroampermetras.

Trumpa teorija

Iš Maksvelo teorijos išplaukia, kad šviesos banga yra skersinė. Skersinis šviesos bangų pobūdis (kaip ir bet kurios kitos elektromagnetinės bangos) išreiškiamas tuo, kad vektorių svyravimai ir yra statmeni bangos sklidimo krypčiai (10.1 pav.). Plokštuminė monochromatinė banga, sklindanti vakuume išilgai ašies x, apibūdinama lygtimis:

;	(10.1)
,	(10.2)

kur ir yra dabartinės elektrinio ir magnetinio lauko stiprių vertės; ir yra virpesių amplitudės, w yra svyravimų dažnis ir yra pradinė svyravimų fazė.

Kai šviesa sąveikauja su medžiaga, kintamasis elektrinis laukas veikia neigiamai įkrautus šios medžiagos atomų ir molekulių elektronus, o magnetinio lauko poveikis įkrautoms dalelėms yra nereikšmingas. Todėl šviesos sklidimo procesuose vektorius vaidina pagrindinį vaidmenį ir ateityje tik apie jį kalbėsime.

Šviesos poliarizacija stebima, kai šviesa praeina per anizotropines medžiagas. Pagrindinė tokių medžiagų savybė yra ta, kad jos gali perduoti tik tas šviesos bangas, kuriose vektoriai vibruoja tik griežtai apibrėžtoje plokštumoje, kuri vadinama. svyravimų plokštuma. Plokštuma, kurioje lokalizuotas magnetinis laukas, vadinama poliarizacijos plokštuma. Fig. 10.1 virpesių plokštuma yra vertikali, o poliarizacijos plokštuma yra horizontali.

Poliarizuotajai šviesai gauti ir tirti jie dažniausiai naudojami polaroidai. Jie gaminami iš labai mažų turmalino arba geropatito (jodo-chinino sulfato) kristalų, užteptų ant skaidrios plėvelės ar stiklo. Tačiau yra ir kitų būdų gauti plokštuminę poliarizuotą šviesą iš natūralios šviesos, pavyzdžiui, atspindint nuo dielektriko tam tikru kampu, priklausomai nuo dielektriko lūžio rodiklio. Šis metodas bus išsamiau aptartas toliau.

Mintimis atlikime tokį eksperimentą. Paimkime du polaroidus ir šviesos šaltinį (10.3 pav.). Pirmasis Polaroid vadinamas poliarizatorius, nes jis poliarizuoja šviesą. Jo svyravimo plokštuma yra plokštuma PPS. Praėjęs pro poliarizatorių, vektorius svyruos tik šioje plokštumoje. Sukdami poliarizatorių šviesos pluošto kryptimi, nepastebėsime per jį sklindančios šviesos intensyvumo pokyčių. Pagalvok kodėl? Šviesos poliarizacijos analizė atliekama naudojant antrąjį poliaroidą, per kurį praleidžiama bandoma šviesa. Šiuo atveju vadinamas antrasis polaroidas analizatorius, jo poliarizacijos plokštuma yra plokštuma AAc. Sukdami analizatorių pastebėsime, kad pro jį praeinančios šviesos intensyvumas bus maksimalus, jei plokštuma PPS Ir AAc sutampa, o minimalus, jei šios plokštumos yra statmenos. Jei šios plokštumos sudaro tam tikrą kampą a (žr. 10.3 pav.), tai šviesos intensyvumas už analizatoriaus įgis tarpinę reikšmę.

Raskime ryšį tarp kampo a ir intensyvumo aššviesa, einanti per abu polaroidus. Spindulio, einančio per poliarizatorių, elektrinio vektoriaus amplitudę pažymėkime raide E 0 . Analizatoriaus virpesių plokštuma AAc pasuktas poliarizatoriaus virpesių plokštumos atžvilgiu PPS kampu a (žr. 10.4 pav.). Išskaidykime vektorių į komponentus: lygiagrečią analizatoriaus virpesių plokštumai кк ir statmenai jai ^. Lygiagreti dedamoji кк praeis pro analizatorių, o statmenoji ^ ne.

Iš pav. 10.4 iš to seka, kad šviesos bangos amplitudė už analizatoriaus

Kur S– plotas, kuriame paskirstoma energija; t- laikas. Kadangi šviesos energija yra visa elektrinių ir magnetinių laukų energija, jos vertė yra proporcinga šių laukų stiprių kvadratams:

Gauta lygybė vadinama Maluso dėsnis: šviesos, praeinančios per analizatorių, intensyvumas lygus šviesos, praeinančios per poliarizatorių, intensyvumui, padaugintam iš kampo tarp kosinuso kvadrato. poliarizacijos plokštumos analizatorius ir poliarizatorius.

Atkreipkite dėmesį, kad šviesa, einanti per poliarizatorių, ne tik taps plokštuma, bet ir sumažins jos intensyvumą per pusę. Jei natūralios šviesos intensyvumas laikomas vienodu visomis kryptimis, statmenomis greičio vektoriui, tada šviesos intensyvumas už poliarizatoriaus

Kur aš maks. ir aš min – didžiausias ir mažiausias šviesos intensyvumas už analizatoriaus, atitinkantis įtampas E maks. ir E min pav. 10.2, c.

Poliarizacijos reiškinys taip pat gali būti stebimas, kai šviesa atsispindi arba lūžta dviejų izotropinių dielektrikų sąsajoje. Šiuo atveju atsispindėjusiame spindulyje vyraus kritimo plokštumai statmenos vibracijos (jos pažymėtos taškais 10.5 pav.). Eksperimentiškai įrodyta, kad atspindėto pluošto poliarizacijos laipsnis priklauso nuo kritimo kampo, o didėjant kritimo kampui poliarizuotos šviesos dalis didėja, o esant tam tikrai vertei atspindėta šviesa pasirodo esanti visiškai poliarizuota. Brewsteris nustatė, kad šio bendrosios poliarizacijos kampo dydis priklauso nuo santykinio lūžio rodiklio ir yra nustatomas pagal ryšį:

Ryšys vadinamas Brewsterio dėsniu, o kampas a B vadinamas Brewsterio kampu. Toliau didėjant kritimo kampui, šviesos poliarizacijos laipsnis vėl mažėja. Taigi, kritimo kampu, lygiu Brewsterio kampui, atsispindėjusi šviesa tiesiškai poliarizuota kritimo plokštumai statmenoje plokštumoje. Naudojant (10.9) ir lūžio dėsnį, galima parodyti, kad krintant Brewsterio kampu, atspindėti ir lūžę spinduliai yra 90°. Patikrinkite!.

Kai šviesa krinta Brewsterio kampu, lūžęs spindulys taip pat yra poliarizuotas. Lūžusiame pluošte vyraus virpesiai lygiagrečiai kritimo plokštumai (jos pažymėtos rodyklėmis 10.5 pav.). Lūžusių spindulių poliarizacija šiuo kritimo kampu bus maksimali, bet toli gražu nebaigta. Jei lūžusius spindulius paveiksite antrajam, trečiam ir pan. refrakcija, padidės poliarizacijos laipsnis. Todėl šviesai poliarizuoti (vadinamoji Stoletovo pėda) galima panaudoti 8–10 plokštelių. Per juos praeinanti šviesa bus beveik visiškai poliarizuota. Taigi ši pėda gali tarnauti kaip poliarizatorius arba analizatorius. Mūsų sąrankoje kaip poliarizatorius naudojami 2–12 plokščių rinkiniai.

Montavimo aprašymas

Poliarizacijai tirti naudojama ant optinio stendo sumontuota sąranka, kurios schema parodyta fig. 10.6.

Skaičiai diagramoje rodo: 1– lempa, 2 – nuimamas poliarizatorius, 3 – rotacinis stalo, 4 – stiklo plokščių komplektas, uždėkite ant patefono kaiščius, 5 – analizatorius, 6 – fotoelementas, 7 – metrasšviesos intensyvumas (IIS), kuris paverčia šviesos energiją į elektrinį signalą; jo rodmenys yra proporcingi šviesos srautui, patenkančiam į fotoelementą. Sukamasis stalas 3 gali suktis aplink vertikalią ašį, taip keisdamas šviesos kritimo į stiklo plokštę 4 kampą. Šiam kritimo kampui matuoti yra speciali skalė. Stalo padėtis fiksuojama varžtu. Analizatorius 5 gali suktis aplink horizontalią ašį, ant jo esanti rodyklė rodo poliarizacijos plokštumos padėtį. Analizatorius turi mastelis 8, kuris nustato jo poliarizacijos plokštumos padėtį ( AAc). Nuimamas poliarizatorius 2 taip pat turi vertikalią rodyklę, kuri rodo jo poliarizacijos plokštumos PPS padėtį. Fotoelementas kartu su analizatoriumi taip pat gali suktis aplink vertikalią ašį. Tai leidžia išmatuoti šviesos, atsispindėjusios nuo plokščių rinkinio 4, intensyvumą.

Darbo atlikimas

1 užduotis . Maluso įstatymo tikrinimas

1. Sumontuokite nuimamą poliarizatorių 2 (nuimkite plokščių komplektą 4).

2. Įjunkite lemputę. Pasukite fotoelementą-analizatorių 6 taip, kad lempos šviesa kristų ant jo. Pasiekite simetrišką montavimo elementų išdėstymą šviesos pluošto atžvilgiu.

3. Nustatykite plokštumos padėtį AAc 8 balų skalėje esant 0°. Įrašykite 7 skaitiklio rodmenis į lentelę. 10.1. Tai bus šviesos, praeinančios per poliarizatorių ir analizatorių, intensyvumas santykiniais vienetais. Pakartokite matavimus, keisdami kampą tarp poliarizatoriaus ir analizatoriaus poliarizacijos plokštumų nuo 0° iki 360° kas 10°, taip pat surašykite juos į lentelę. 10.1.

10.1 lentelė

2 užduotis. Lūžusios šviesos poliarizacijos tyrimas

1. Sumontuokite nuimamą plokštę su dviem stiklais ( N = 2).

2. Nustatykite šviesos kritimo ant plokštelės kampą iki 56° (tai yra Brewsterio kampas stiklui su lūžio rodikliu n = 1,5).

3. Sumontuokite fotoelementą šviesos, praeinančios per plokštes, intensyvumui fiksuoti pagal Fig. 10,7 (didžiausia IIS rodmenų vertė patvirtina gerą šviesos prasiskverbimą į fotoelementą).

4. Atkreipkite dėmesį, kad lūžusi šviesa yra poliarizuota kritimo plokštumoje, todėl didžiausia intensyvumo vertė bus padėtyje AAc 90° 8 balų skalėje (12, 13, 14 klausimai). Išmatuokite šviesos, sklindančios per plokštes, intensyvumą dviejose padėtyse AAc: 90° ir 0° kampu. Matavimo rezultatus įrašykite į lentelę. 10.2.

5. Atlikite panašius matavimus N= 4, 7, 12 plokštelių. Matavimo rezultatus įrašykite į lentelę. 10.2.

10.2 lentelė

Susijusi informacija.