(laserska korekcija vida) i proizvodnja poluprovodnika.
Emisija lasera iz molekula ekscimera nastaje zbog činjenice da ima "privlačno" (asocijativno) pobuđeno stanje i "odbojno" (neasocijativno) osnovno stanje - to jest, molekuli ne postoje u osnovnom stanju. To je zato što su plemeniti gasovi kao što su ksenon ili kripton veoma inertni i obično ne stvaraju hemijska jedinjenja. Kada su pobuđeni (uzrokovani električnim pražnjenjem), oni mogu formirati molekule međusobno (dimeri) ili sa halogenima kao što su fluor ili klor. Stoga, pojava molekula u pobuđenom vezanom stanju automatski stvara inverziju populacije između dva energetska nivoa. Takav molekul u pobuđenom stanju može odustati od svoje energije u obliku spontane ili stimulirane emisije, uslijed čega molekul prelazi u osnovno stanje, a zatim se vrlo brzo (unutar pikosekundi) raspada na sastavne atome.
Iako je termin dimer odnosi se samo na spajanje identičnih atoma, a većina excimer lasera koristi mješavine plemenitih plinova sa halogenima, naziv se zadržao i koristi se za sve lasere sličnog dizajna.
Talasna dužina ekscimer lasera ovisi o sastavu plina koji se koristi i obično leži u ultraljubičastom području:
Excimer laseri obično rade u impulsnom režimu sa stopom ponavljanja impulsa od 1 Hz do nekoliko stotina Hz; u nekim modelima frekvencija može doseći 2 kHz; takođe je moguće generisanje pojedinačnih impulsa. Impulsi zračenja obično imaju trajanje od 10 do 30 ns i energiju od jedinica do stotina mJ. Snažno ultraljubičasto zračenje ovakvih lasera omogućava im široku primenu u hirurgiji (posebno hirurgiji oka), u procesima fotolitografije u proizvodnji poluprovodnika, u mikroobrađivanju materijala, u proizvodnji LCD panela, kao i u dermatologiji. Danas su ovi uređaji prilično glomazni, što je nedostatak za široku medicinsku upotrebu (vidi LASIK), ali se njihova veličina zbog modernog razvoja stalno smanjuje.
vidi takođe
Napišite recenziju o članku "Excimer Laser"
Linkovi
- EXCIMER LASER - Fizička enciklopedija. U 5 tomova. - M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov. 1988.
- Excimer lasers, ed. C. Rhodes, trans. sa engleskog, M., 1981
Izvod koji opisuje ekscimer laser
Balašev je s poštovanjem dozvolio sebi da se ne složi s mišljenjem francuskog cara.„Svaka zemlja ima svoje običaje“, rekao je.
„Ali nigde u Evropi ne postoji nešto slično ovome“, rekao je Napoleon.
„Izvinjavam se Vašem Veličanstvu“, rekao je Balašev, „osim Rusije, tu je i Španija, gde takođe ima mnogo crkava i manastira.
Ovaj Balaševljev odgovor, koji je nagoveštavao nedavni poraz Francuza u Španiji, bio je veoma cenjen kasnije, prema Balaševljevim pričama, na dvoru cara Aleksandra i veoma malo cenjen sada, na Napoleonovoj večeri, i prošao je nezapaženo.
Na ravnodušnim i zbunjenim licima gospode maršala bilo je jasno da su bili zbunjeni o čemu se radi, na šta je Balaševljeva intonacija nagovještavala. “Ako je i bilo, onda je nismo razumjeli ili nije nimalo duhovita”, govorili su izrazi na licima maršala. Ovaj odgovor je bio toliko malo cijenjen da ga Napoleon nije ni primijetio i naivno je pitao Balaševa o tome iz kojih gradova odavde vodi direktan put do Moskve. Balašev, koji je sve vreme bio na oprezu tokom večere, odgovorio je da comme tout chemin mene a Rome, tout chemin mene a Moscow, [kao što svaki put, po poslovici, vodi u Rim, tako svi putevi vode u Moskvu, ] da ima mnogo puteva i da je među tim različitim putevima put za Poltavu, koji je izabrao Karlo XII, rekao je Balašev, nehotice se zacrvenevši od zadovoljstva zbog uspeha ovog odgovora. Pre nego što je Balašev stigao da završi poslednje reči: „Poltava“, Caulaincourt je počeo da govori o neprijatnostima puta od Sankt Peterburga do Moskve i o svojim sećanjima iz Sankt Peterburga.
Posle ručka otišli smo da popijemo kafu u Napoleonovom kabinetu, koji je pre četiri dana bio kancelarija cara Aleksandra. Napoleon je seo, dodirujući kafu u šoljici Sevre, i pokazao na Balaševovu stolicu.
U čoveku postoji izvesno raspoloženje posle večere koje, jače od bilo kog razumnog razloga, čini da čovek bude zadovoljan sobom i svakoga smatra svojim prijateljima. Napoleon je bio u ovoj poziciji. Činilo mu se da je okružen ljudima koji ga obožavaju. Bio je uveren da mu je Balašev, posle večere, prijatelj i obožavalac. Napoleon se okrenuo prema njemu sa prijatnim i pomalo podrugljivim osmehom.
– Ovo je ista soba, kako su mi rekli, u kojoj je živeo car Aleksandar. Čudno, zar ne, generale? - rekao je, očigledno bez sumnje da ovo obraćanje nije moglo da ne bude prijatno njegovom sagovorniku, jer je dokazalo superiornost njega, Napoleona, nad Aleksandrom.
Balašev nije mogao da odgovori na ovo i ćutke je pognuo glavu.
„Da, u ovoj prostoriji, pre četiri dana, Wintzingerode i Stein su se savetovali“, nastavio je Napoleon sa istim podrugljivim, samouverenim osmehom. „Ono što ne mogu da razumem“, rekao je, „je da je car Aleksandar približio sebi sve moje lične neprijatelje. Ne razumijem ovo. Zar nije mislio da i ja mogu učiniti isto? - upitao je Balaševa pitanjem i, očigledno, ovo sećanje ga je ponovo gurnulo u onaj trag jutarnje ljutnje koji je još uvek bio svež u njemu.
„I neka zna da ću ja to učiniti“, rekao je Napoleon, ustao i rukom odgurnuo svoju šolju. - Proteraću sve njegove rođake iz Nemačke, Virtemberga, Badena, Vajmara... da, proteraću ih. Neka im pripremi utočište u Rusiji!
Balašev je pognuo glavu, pokazujući svojim izgledom da bi želeo da ode i sluša samo zato što ne može a da ne sluša šta mu se govori. Napoleon nije primijetio ovaj izraz; nije se obraćao Balaševu kao ambasadoru svog neprijatelja, već kao čoveku koji mu je sada potpuno odan i koji treba da se raduje poniženju svog bivšeg gospodara.
MSTU im. N.E. Bauman
Nastavno-metodički priručnik
Excimer laseri
N.V. Lisitsyn
Moskva 2006
Uvod
1. Teorijske osnove
1.1 Aktivni medij
1.1.2 Laseri oksida inertnog gasa
1.1.3 Laseri na bazi ekscimernih molekula čistih plemenitih gasova
1.1.4 Dijatomski halogeni laseri
1.1.5 Laseri na metalnu paru
1.1.6 Hlađenje, ventilacija i prečišćavanje radnog gasa
1.2 Pumpanje
1.2.1 Pumpanje elektronskih zraka
1.2.2 Pumpanje električnim pražnjenjem
1.2.2.1 Krugovi pražnjenja
1.2.2.2 Pumpanje brzim poprečnim električnim pražnjenjem
2.2.3 Pumpanje električnim pražnjenjem sa predjonizacijom elektronskim snopom
1.2.2.4 Pumpanje dvostrukim električnim pražnjenjem
1.3 Parametri izlaznog zračenja
2. Komercijalni modeli ekscimer lasera
2.1 Laser LPXPro 305 iz LAMBDA PHYSIK (Njemačka)
2.2 Laser eX5 BY gam lasers, inc (SAD)
3. Prijave
3.1 Fotolizna pobuda laserskog medija
3.2. Stvaranje kratkotalasnog zračenja
3.2.1 Fotolitografija
3.2.2 Laserska hirurgija. Primjer ponovnog izračuna parametara laserskog zračenja
Književnost
Uvod
Ekscimer laseri su jedna od najzanimljivijih vrsta lasera. Emisija izvora ovog tipa u spektralnom opsegu zauzima raspon od 126 nm do 558 nm. Zahvaljujući tako kratkoj talasnoj dužini, eksimer lasersko zračenje se može fokusirati na veoma malu tačku. Snaga ovih izvora dostiže jedinice kW. Excimer laseri su impulsni izvori. Brzina ponavljanja impulsa može doseći i do 500 Hz. Ovaj tip lasera ima vrlo visok kvantni prinos i, kao rezultat, prilično visoku efikasnost (do 2 - 4%).
Zbog tako neobičnih karakteristika, ekscimer lasersko zračenje se koristi u mnogim poljima i aplikacijama. Koriste se u klinikama prilikom operacija (na šarenici i drugih) gdje je potrebno spaljivanje tkiva. Na osnovu ovih lasera kreirane su mikrofotolitografske instalacije za fino jetkanje materijala pri izradi elektronskih štampanih ploča. Ekscimer laseri su našli široku upotrebu u eksperimentalnim naučnim istraživanjima.
Međutim, sve ove izuzetne karakteristike excimer lasera sa sobom nose određene poteškoće u njihovoj proizvodnji i stvaranju instalacija na njihovoj osnovi. Na primjer, kod tako velike snage zračenja potrebno je spriječiti stvaranje luka u aktivnoj mješavini plina. Da biste to učinili, potrebno je komplicirati mehanizam pumpanja kako bi se smanjilo trajanje njegovog pulsa. Kratkotalasno zračenje ekscimer lasera zahteva upotrebu posebnih materijala i premaza u rezonatorskim strukturama, kao i u optičkim sistemima za pretvaranje njihovog zračenja. Stoga je jedan od nedostataka ovog tipa izvora njegova visoka cijena u odnosu na druge vrste lasera.
1. Teorijske osnove
1.1 Aktivni medij
Aktivni medij ekscimer lasera su molekuli plina. Ali, za razliku od CO, CO 2 ili N 2 lasera, generiranje u eksimer laserima se ne događa na prijelazima između različitih vibracijsko-rotacijskih stanja, već između različitih elektronskih stanja molekula. Postoje tvari koje u osnovnom stanju ne mogu formirati molekule (njihove čestice u nepobuđenom stanju postoje samo u obliku monomera). To se događa ako osnovno stanje supstance odgovara međusobnom odbijanju atoma, slabo je vezano ili je vezano, ali u prisustvu velikih međunuklearnih udaljenosti (slika 1).
Slika 1: a - oštro odbojna kriva; b - ravna kriva; c - kriva vezanog stanja na velikim međunuklearnim udaljenostima
Molekule radne tvari ekscimer lasera mogu se grubo podijeliti u dvije vrste: one koje formiraju čestice iste tvari i čestice dvije različite tvari. U skladu s tim, sami aktivni mediji mogu se nazvati “ekscimerima” (excimer, excited dimer) i “exciplexes” (exciplex, excited complex).
Proces dobijanja lasera u eksimer laseru zgodno je razmotriti koristeći sliku 2, koja prikazuje krivulje potencijalne energije za osnovno i pobuđena stanja dvoatomske A 2 molekule.
Slika 2. Energetski nivoi Excimer lasera.
Pošto kriva potencijalne energije pobuđenog stanja ima minimum, molekul A 2 * može postojati. Ovaj molekul je ekscimer. U procesu relaksacije pobuđenog medija uspostavlja se određena putanja toka energije koja sadrži skok koji se može savladati samo emisijom zračenja. Ako se prilično veliki broj takvih molekula akumulira u određenom volumenu, tada je na prijelazu između gornjeg (vezanog) i donjeg (slobodnog) nivoa moguće dobiti generiranje (stimulirana emisija) - nevezani prijelaz.
Ovu tranziciju karakteriziraju sljedeća važna svojstva:
Kada molekul prijeđe u osnovno stanje kao rezultat generiranja, on se odmah disocira;
Nema jasno definisanih rotaciono-vibracionih prelaza, a prelaz je relativno širokopojasni.
Ako se inverzija populacije ne postigne, tada se opaža fluorescencija.
Ako je donje stanje slabo vezano, tada molekul u ovom stanju prolazi kroz brzu disocijaciju ili sam (predisocijacija) ili kao rezultat prvog sudara s drugim molekulom mješavine plinova.
Trenutno je lasersko generiranje postignuto na nizu eksimernih kompleksa - kvazimolekula plemenitih plinova, njihovih oksida i halogenida, kao i parova metalnih spojeva. Generacijske talasne dužine ovih aktivnih medija date su u tabeli 1.
Tabela 1
| Ekscimerni kompleksi | Kvazimolekule plemenitih gasova | Oksidi plemenitih gasova | Parovi metalnih spojeva | ||||
| Aktivna kvazimolekula | Xe 2* | Kr 2* | Ar 2* | ArO* | KrO* | XeO* | CdHg* |
| λ gen, nm | 172 | 145,7 | 126 | 558 | 558 | 540 | 470 |
| ∆λ, nm | 20 | 13,8 | 8 | 25 | |||
| R imp, MW (R prosj., W) | 75 | 50 | |||||
| τ, ns | 10 | 10 | 4-15 | ||||
| Aktivna kvazimolekula | XeBr* | XeF* | ArF* | ArCl* | XeCl* | KrCl* | KrF* |
| λ gen, nm | 282 | 351 | 193 | 175 | 308 | 220 | 248 |
| ∆λ, nm | 1 | 1,5 | 1,5 | 2 | 2,5 | 5 | 4 |
| R imp, MW (R prosj., W) | (100) | 3 | 1000 | (0,02) | (7) | 5(0,05) | 1000 |
| τ, ns | 20 | 20 | 55 | 10 | 5 | 30 | 55 |
Za dobijanje kvazi-molekula plemenitih gasova koriste se čisti gasovi pod pritiskom od desetina atmosfera; za dobivanje oksida plemenitih plinova - mješavine izvornih plinova s molekularnim kisikom ili spojevima koji sadrže kisik u omjeru od 10.000:1 pod istim pritiskom; za dobivanje halogenida plemenitih plinova - njihovu mješavinu s halogenima u omjeru od 10 000: 1 (za argon i ksenon) ili 10: 1 (za ksenon ili kripton) pri ukupnom pritisku od 0,1 - 1 MPa.
1.1.1 Rijetki gas-halogeni laseri
Razmotrimo najzanimljiviju klasu ekscimer lasera, u kojoj se atom inertnog plina u pobuđenom stanju kombinira s atomom halogena, što dovodi do formiranja ekscipleksa halogenida inertnog plina. Specifični primjeri uključuju ArF (λ = 193 nm), KrF (λ = 248 nm), XeCl (λ = 309 nm), XeF (λ = 351 nm), koji svi stvaraju u UV opsegu. Zašto se halogenidi plemenitih gasova lako formiraju u pobuđenom stanju postaje jasno kada uzmemo u obzir da u pobuđenom stanju atomi plemenitog gasa postaju hemijski slični atomima alkalnih metala, koji lako reaguju sa halogenima. Ova analogija takođe ukazuje da je u pobuđenom stanju veza jonske prirode: tokom formiranja veze, pobuđeni elektron prelazi sa atoma inertnog gasa na atom halogena. Stoga se takvo vezano stanje naziva i stanje prijenosa naboja.
Kod lasera s inertnim gasom, procesi fotoapsorpcije imaju značajan uticaj na stanje plazme. To uključuje fotodisocijaciju originalnog halogena, iz kojeg nastaje halogenid inertnog gasa F 2 + hν → 2F; fotoraspad negativnog jona formiranog u plazmi F - + hν → F + e - ; fotojonizacija pobuđenih atoma i molekula inertnog plina Ar * + hν → Ar + + e - ; fotodisocijacija dimera jona inertnog gasa Ar 2 + + hν → Ar + + Ar. Kao i apsorpcija samih molekula halogenida inertnog plina.
Fotoapsorpcija u aktivnom mediju halogenih lasera inertnog gasa može se podijeliti na linijsku i širokopojasnu. Linijska apsorpcija se javlja na vezanim prijelazima prisutnim u laserskoj mješavini nečistoća atomskih i molekularnih plinova, kao i slobodnih atoma i radikala koji nastaju pod djelovanjem pražnjenja bilo tijekom razgradnje molekula nečistoća ili uslijed elektronske erozije. Pokazalo se da linijska apsorpcija u nekim slučajevima može prilično značajno izobličiti emisioni spektar, ali u pravilu ne dovodi do primjetnog smanjenja njegove energije. Širokopojasna apsorpcija je uglavnom zbog prijelaza bez veza koji se javljaju u procesima kao što su fotodisocijacija, fotoodvajanje i fotojonizacija.
Rijetki gas-halogeni ekscimer laseri se obično pumpaju električnim pražnjenjem.
Efikasno pumpanje ekscimer lasera, tj. stvaranje pražnjenja koje je optimalno sa stanovišta doprinosa energije aktivnom mediju još ne garantuje visoke laserske karakteristike lasera. Jednako je važno organizirati ekstrakciju svjetlosne energije pohranjene u njoj iz aktivnog medija.
U ovom članku ćemo pogledati prednosti excimer lasera. Danas medicina raspolaže širokim spektrom svih vrsta laserske opreme za liječenje složenih bolesti na teško dostupnim područjima ljudskog tijela. pomažu u postizanju efekta minimalne invazivnosti i bezbolnosti, što ima ogromnu prednost u odnosu na one hirurške intervencije koje se izvode ručno tijekom abdominalnih operacija, koje su vrlo traumatične, opterećene velikim gubitkom krvi, kao i dugotrajnom rehabilitacijom nakon njih.
Šta je laser?
Laser je poseban kvantni generator koji emituje uski snop svjetlosti. Laserski uređaji otvaraju nevjerovatne mogućnosti za prijenos energije na različite udaljenosti velikom brzinom. Obično svjetlo, koje se može uočiti ljudskim vidom, sastoji se od malih snopova svjetlosti koji se šire u različitim smjerovima. Ako se ovi snopovi koncentrišu pomoću sočiva ili ogledala, dobiće se veliki snop svjetlosnih čestica, ali ni to se ne može porediti sa laserskim snopom koji se sastoji od kvantnih čestica, što se može postići samo aktiviranjem atoma medija. koji leži u osnovi laserskog zračenja.
Sorte
Uz pomoć kolosalnog razvoja naučnika širom svijeta, ekscimer laseri se danas široko koriste u mnogim područjima ljudske aktivnosti i imaju sljedeće varijante:
Porijeklo
Ova vrsta je ultraljubičasta, koja se široko koristi u području očne hirurgije. Doktori koriste ovaj uređaj za lasersku korekciju vida.
Termin "excimer" znači "pobuđeni dimer" i karakteriše vrstu materijala koji se koristi kao radni fluid. Prvi put u SSSR-u takav uređaj su 1971. godine predstavili naučnici V. A. Danilichev, N. Basov i Yu. M. Popov u Moskvi. Radni fluid takvog lasera bio je ksenonski dimer, koji je bio pobuđen snopom elektrona kako bi se proizvelo zračenje određene talasne dužine. Nakon nekog vremena za to su počeli da se koriste plemeniti gasovi sa halogenima, a to su 1975. godine u jednoj od američkih istraživačkih laboratorija uradili naučnici J. Hart i S. Searles.
Ljudi se često pitaju zašto se ekscimer laseri koriste za korekciju vida.
Njegova jedinstvenost
Utvrđeno je da molekul ekscimera proizvodi tako što je u pobuđenom "privlačnom" stanju, kao iu "odbojnom" stanju. Ovaj efekat se može objasniti činjenicom da su ksenon ili kripton (plemeniti gasovi) veoma inertni i, po pravilu, nikada ne formiraju hemijska jedinjenja. Električno pražnjenje uzrokuje njihovo uzbuđenje, tako da mogu formirati molekule međusobno ili s halogenima, kao što su klor ili fluor. Pojava molekula u pobuđenom stanju stvara, po pravilu, takozvanu populacijsku inverziju, a takav molekul odustaje od svoje energije koja je stimulisana ili spontana emisija. Nakon toga, molekul se vraća u osnovno stanje i raspada se na atome. Ekscimer laserski uređaj je jedinstven.
Termin "dimer" se obično koristi kada su identični atomi povezani jedni s drugima, ali većina modernih excimer lasera koristi spojeve plemenitih plinova i halogena. Ipak, ovi spojevi, koji se koriste za sve lasere sličnog dizajna, nazivaju se i dimeri. Kako radi ekscimer laser? Sada ćemo ovo pogledati.
Princip rada ekscimer lasera
Ovaj laser je glavni igrač u PRK i LASIK-u. Njegov radni fluid je inertni i halogen gas. Kada se u smjesu ovih plinova uvede visoki napon, jedan atom halogena i jedan atom inertnog plina se kombinuju i formiraju dvoatomsku molekulu. U ekstremno pobuđenom je stanju i nakon hiljaditinog dijela sekunde se raspada na atome, što dovodi do pojave svjetlosnog vala u UV opsegu.
Ovaj princip rada excimer lasera našao je široku primjenu u medicini, jer ultraljubičasto zračenje djeluje na organska tkiva, na primjer, rožnicu, na način da se veze između molekula razdvoje, što dovodi do prelaska tkiva iz čvrstog u gasovitom stanju. Ovaj proces se naziva "fotoablacija".
Talasni opseg
Svi postojeći modeli ovog tipa rade u istom opsegu talasnih dužina i razlikuju se isključivo po širini svetlosnog snopa, kao i po sastavu radnog fluida. Eksimer laser je najčešće korišteni laser za korekciju vida. Ali postoje i druga područja njegove upotrebe.
Prvi je imao prečnik svetlosnog snopa koji je bio jednak prečniku površine na kojoj je došlo do isparavanja. Širok raspon zraka i njegova heterogenost uzrokovali su istu heterogenost u gornjim slojevima rožnice, kao i povećanje temperature na njenoj površini. Ovaj proces je bio praćen oštećenjima i opekotinama. Ova situacija je ispravljena stvaranjem ekscimer lasera. Mikrohirurgija oka MNTK ga koristi već jako dugo.
Laseri nove generacije prošli su dug proces modernizacije, tokom kojeg je smanjen prečnik svetlosnog snopa, a stvoren je poseban rotacioni sistem skeniranja za dovođenje laserskog zračenja u oko. Pogledajmo kako doktori koriste ekscimer lasere.
Primjena u medicini
U poprečnom presjeku, takav laserski snop izgleda kao mrlja koja se kreće u krug, uklanjajući gornje slojeve rožnice, a također joj daje drugačiji radijus zakrivljenosti. U zoni ablacije temperatura ne raste jer je efekat kratkotrajan. Kao rezultat operacije, uočava se glatka i čista površina rožnice. Eksimer laser je nezamjenjiv u oftalmologiji.
Hirurg koji izvodi operaciju unaprijed određuje koji će dio energije biti doveden do rožnjače, kao i na koju dubinu će se ekscimer laser primijeniti. Odavde stručnjak može unaprijed planirati tok procesa i pretpostaviti kakav će rezultat biti rezultat operacije.
Laserska korekcija vida
Kako ekscimer laser djeluje u oftalmologiji? Metoda koja je danas popularna zasniva se na takozvanoj kompjuterskoj prenamjeni rožnjače, koja je glavno optičko sočivo ljudskog oka. Ekscimer laser koji se koristi na njemu zaglađuje površinu rožnice, uklanjajući gornje slojeve i na taj način eliminirajući sve prisutne nedostatke na njoj. Istovremeno, pojavljuju se normalni uslovi da oko primi ispravne slike, stvarajući ispravnu refrakciju svjetlosti. Ljudi koji su imali ovu proceduru vide kao i svi drugi koji u početku imaju dobar vid.
Postupak prenamjene rožnjače ne uzrokuje visoke temperature na njenoj površini, što može biti štetno za živo tkivo. I, prema većini ljudi, ne dolazi do takozvanog pečenja gornjih slojeva rožnice.
Najvažnija prednost excimer lasera je da njihova upotreba za korekciju vida omogućava postizanje idealnog rezultata i ispravljanje gotovo svih postojećih anomalija rožnice. Ovi uređaji su toliko precizni da omogućavaju "fotohemijsku ablaciju" gornjih slojeva.
Na primjer, ako se ovaj proces provodi na središnjoj zoni rožnice, tada njen oblik postaje gotovo ravan, a to pomaže u ispravljanju miopije. Ako se tijekom korekcije vida ispare slojevi rožnice u perifernoj zoni, tada njen oblik postaje zaobljeniji, a to zauzvrat ispravlja dalekovidnost. Astigmatizam se korigira doziranim uklanjanjem gornjih slojeva rožnjače u njenim različitim dijelovima. Savremeni ekscimer laseri, koji se široko koriste u refraktivnoj mikrohirurgiji oka, garantuju visokokvalitetne površine koje se podvrgavaju fotoablaciji.
Karakteristike upotrebe u medicini
Ekscimer laseri u današnjem obliku pojavili su se sasvim nedavno, ali već pomažu ljudima širom svijeta da se riješe problema s vidom kao što su miopija, dalekovidost i astigmatizam. Ovo rješenje problema, po prvi put u mnogo godina stvaranja ovakve opreme, ispunjava sve zahtjeve bezbolnosti, maksimalne sigurnosti i efikasnosti.
Očne bolesti koje se mogu liječiti upotrebom
Područje oftalmološke kirurgije koje se bavi otklanjanjem ovih anomalija ljudskog oka naziva se refraktivna kirurgija, a takvi poremećaji ametropske i refrakcijske greške.
Prema mišljenju stručnjaka, postoje dvije vrste refrakcije:
Ametropija, zauzvrat, uključuje nekoliko podtipova:
- miopija (kratkovidost);
- astigmatizam - oko dobiva iskrivljenu sliku kada rožnica ima nepravilnu zakrivljenost, a protok svjetlosnih zraka postaje nejednak na različitim dijelovima njene površine;
- hipermetropija (dalekovidnost).
Postoje dvije vrste astigmatizma - hipermetropni, koji je blizak dalekovidnosti, kratkovidni, sličan kratkovidnosti i mješoviti.
Da bi se ispravno zamislila suština refrakcijskih manipulacija, potrebno je minimalno poznavanje anatomije ljudskog oka. Optički sistem oka sastoji se od tri glavna elementa - rožnjače, sočiva, koji su dijelovi koji prelamaju svjetlost, i retine, koja je dio koji prima svjetlost. Da bi rezultirajuća slika postala jasna i oštra, mrežnica je u fokusu lopte. Međutim, ako je ispred fokusa, što se dešava kod dalekovidosti, ili iza njega, što se dešava kod miopije, rezultirajuća slika postaje nejasna i značajno zamućena.
Kod ljudi se optika oka može mijenjati tokom života, posebno od trenutka rođenja do 16-20 godine života, mijenja se zbog rasta i povećanja veličine očne jabučice, kao i pod utjecajem određeni faktori koji mogu dovesti do nastanka određenih anomalija. Tako pacijenti očnog refraktivnog hirurga najčešće postaju odrasli.
Kontraindikacije za proceduru korekcije vida excimer snopom
Korekcija vida ekscimer laserom nije indicirana za sve osobe koje pate od oštećenja vida. Upotreba ovog postupka je zabranjena:
Moguće komplikacije nakon upotrebe
Sve postojeće metode tretmana excimer laserom danas su vrlo sigurne i posebno efikasne. Međutim, postoji niz komplikacija koje se mogu pojaviti nakon operacije korištenjem takvih tehnika. To uključuje:
- Djelomičan ili nepravilan rast dijela rožnice, nakon čega ovaj dio više nije moguće izrasti.
- Takozvani sindrom suhog oka, kada pacijent osjeti crvenilo i bol u oku. Ova komplikacija može nastati u slučajevima kada su tokom procesa korekcije vida oštećeni nervni završeci koji su odgovorni za proizvodnju suza.
- Različiti poremećaji vida, na primjer, dvostruki vid ili smanjeni vid u mraku, poremećena percepcija boja ili pojava svijetlog oreola.
- Slabljenje ili omekšavanje rožnjače, koje se može pojaviti nekoliko mjeseci nakon operacije ili nekoliko godina kasnije.
Excimer laser u dermatologiji
Efekat niskofrekventnog lasera na kožu je izuzetno pozitivan. To se dešava zbog sljedećih efekata:
- protuupalno;
- antioksidans;
- lijek protiv bolova;
- imunomodulatorno.
Odnosno, postoji određeni biostimulirajući mehanizam djelovanja laserskog zračenja male snage.
Uspješno se podvrgava ekscimer laserskom tretmanu vitiliga. Pigmentne mrlje na koži se vrlo brzo izglađuju.
Ekscimer laser je glavni protagonista PRK i LASIK-a. Ime je dobio po kombinaciji dvije riječi: uzbuđen - uzbuđen, dimer - dvostruko. Aktivno tijelo takvih lasera sastoji se od mješavine dva plina - inertnog i halogena. Kada se na mješavinu plinova primjenjuje visoki napon, atom inertnog plina i atom halogena formiraju dvoatomni plinski molekul. Ovaj molekul je u pobuđenom i izuzetno nestabilnom stanju. Nakon trenutka, reda veličine hiljaditih dijelova sekunde, molekul se raspada. Raspad molekula dovodi do emisije svetlosnog talasa u ultraljubičastom opsegu (obično 193 nm).
Princip djelovanja ultraljubičastog zračenja na organsko jedinjenje, posebno na tkivo rožnice, je razdvajanje međumolekularnih veza i, kao rezultat, prelazak dijela tkiva iz čvrstog u plinovito stanje (fotoablacija). Prvi laseri imali su prečnik snopa jednak prečniku isparene površine, a karakterisao je značajan štetni efekat na rožnjaču. Širok profil snopa, njegova heterogenost, uslovili su heterogenost u zakrivljenosti površine rožnjače, prilično visoko zagrijavanje tkiva rožnjače (za 15-20˚), što je dovelo do opekotina i zamućenja rožnjače.
Budući da hirurg unaprijed zna koji dio svjetlosne energije se dovodi do objekta (rožnice), može izračunati do koje dubine će se izvršiti ablacija. I kakav će rezultat postići u procesu refraktivne hirurgije. I konačno, na pragu trećeg milenijuma, pojavila se nova metoda za rešavanje ovog problema - ekscimer laserska korekcija, koja oslobađa ljude od miopije, astigmatizma i dalekovidosti. Po prvi put laserska korekcija ispunjava sve zahtjeve osobe sa „slabijem” vidom. Naučna validnost, bezbolnost, maksimalna sigurnost, stabilnost rezultata - to su bezuslovni faktori koji ga karakterišu. Područje oftalmološke kirurgije koje se bavi korekcijom ovih anomalija naziva se refraktivna kirurgija, a same se zovu refraktivne greške ili ametropija.
Stručnjaci razlikuju dvije vrste refrakcije:
- Emetropija- normalan vid;
- Ametropija- abnormalni vid, uključujući nekoliko tipova: miopija - miopija; hiperopija - dalekovidost, astigmatizam - izobličenje slike kada je zakrivljenost rožnjače nepravilna i putanja svetlosnih zraka u različitim njenim delovima nije ista. Astigmatizam može biti miopičan (kratkovid), hipermetropičan (dalekovid) i mješovit. Da bismo razumjeli suštinu refraktivnih intervencija, prisjetimo se vrlo kratko i shematski anatomske fizike oka. Optički sistem oka sastoji se od dvije strukture: dijela koji lomi svjetlost - rožnjače i sočiva, i dijela koji prima svjetlost - mrežnjače, koji se nalazi na određenoj (žižnoj) udaljenosti. Da bi slika bila oštra i jasna, mrežnica mora biti u žarištu optičke snage lopte. Ako je mrežnica ispred fokusa, što se dešava kod dalekovidosti, ili iza fokusa kod miopije, slika objekata će biti mutna i nejasna. Štaviše, od trenutka rođenja do 18-20 godine, optika oka se mijenja zbog fiziološkog rasta očne jabučice i pod utjecajem faktora koji često dovode do stvaranja određenih refrakcionih grešaka. Stoga je pacijent refraktivnog hirurga često osoba koja je navršila 18-20 godina.
Eksimer laserska korekcija vida zasniva se na programu „kompjuterske prenamjene“ površine glavnog optičkog sočiva ljudskog oka - rožnjače. Prema individualnom programu korekcije, hladna zraka "zaglađuje" rožnicu, eliminirajući sve postojeće nedostatke. Ovo stvara normalne uslove za optimalno prelamanje svetlosti i dobijanje neiskrivljene slike u oku, kao kod ljudi sa dobrim vidom. Proces "prenamjene" ne prati destruktivno povećanje temperature tkiva rožnice i, kako mnogi pogrešno vjeruju, ne dolazi do "izgaranja". I što je najvažnije, ekscimer laserske tehnologije omogućavaju dobivanje tako „idealnog novog specificiranog profila“ rožnice da omogućava ispravljanje gotovo svih vrsta i stupnjeva refrakcijske greške. Naučno govoreći, ekscimer laseri su sistemi visoke preciznosti koji obezbeđuju neophodnu "fotohemijsku ablaciju" (isparavanje) slojeva rožnjače. Ako se tkivo ukloni u centralnoj zoni, rožnjača postaje ravnija, što ispravlja miopiju. Ako isparite periferni dio rožnice, njen centar će postati strmiji, što vam omogućava da ispravite dalekovidnost. Dozirano uklanjanje u različitim meridijanima rožnice omogućava vam da ispravite astigmatizam. Savremeni laseri koji se koriste u refraktivnoj hirurgiji pouzdano garantuju visok kvalitet „ablirane“ površine.
Rad na elektronskim prelazima ekscimernih molekula (molekula koji postoje samo u elektronski pobuđenim stanjima). Potencijalna zavisnost Energija interakcije atoma ekscimerne molekule, koja je u osnovnom elektronskom stanju, sa međunuklearne udaljenosti je monotono opadajuća funkcija, koja odgovara odbijanju jezgara. Za pobuđeno elektronsko stanje, koje je najviši nivo laserskog prelaza, ova zavisnost ima minimum, što određuje mogućnost postojanja samog eksimer molekula (Sl.). Životni vijek pobuđene ekscimerne molekule je ograničen
Ovisnost energije molekula esimera o udaljenosti R između njegovih sastavnih atoma X i Y; Gornja kriva je za gornji laserski nivo, donja kriva je za donji laserski nivo. Vrijednosti odgovaraju središtu linije pojačanja aktivnog medija, njegovim crvenim i ljubičastim granicama. vreme njegovog zračenja. propadanje. Od nižeg stanje laserske tranzicije u elektronskom snopu. je devastiran kao rezultat raspršivanja atoma eksimer molekula, čije je karakteristično vrijeme (10 -13 - 10 -12 s) znatno manje od vremena zračenja. devastation top, laserska prelazna stanja, gas koji sadrži ekscimerne molekule je aktivni medij sa poboljšanjem na prijelazima između pobuđenih vezanih i glavnih ekspanzijskih ekspanzijskih molekula eksimera.
Osnova aktivnog medija E. l. Obično se sastoje od dvoatomskih ekscimernih molekula - kratkotrajnih spojeva atoma inertnog plina međusobno, s halogenima ili kisikom. Talasna dužina zračenja E. l. leži u vidljivom ili bliskom UV području spektra. Pojačanje širine laserske tranzicije E. l. je anomalno velika, što je povezano sa prirodom širenja donjeg prelaznog člana. Karakteristične vrijednosti parametara laserskih prijelaza za najčešće elektronske zrake. prikazani su u tabeli.
Parametri ekscimer lasera
Optimalni parametri aktivnog medija E. l. odgovaraju optimalnim uslovima za formiranje ekscimernih molekula. Najpovoljniji uslovi za formiranje dimera inertnih gasova odgovaraju opsegu pritiska od 10-30 atm, kada se intenzivno formiranje takvih molekula dešava u trostrukim sudarima koji uključuju pobuđene atome:
Pri tako visokim pritiscima, najefikasniji. Metoda uvođenja energije pumpe u aktivni medij lasera uključuje propuštanje snopa brzih elektrona kroz plin, koji uglavnom gube energiju. da jonizuju atome gasa. Konverzija atomskih jona u molekularne iona i naknadna disocijativna rekombinacija molekularnih jona 
praćeno formiranjem pobuđenih atoma inertnog gasa, daju mogućnost eff. pretvaranje energije snopa brzih elektrona u energiju ekscimernih molekula Laseri na bazi dimera inertnih gasova se odlikuju efikasnošću od ~1%. Basic Nedostatak lasera ovog tipa je izuzetno visoka vrijednost otkucaja. prag ulazne energije, koji je povezan sa kratkom talasnom dužinom laserskog prelaza i, prema tome, širinom linije pojačanja. Ovo nameće visoke zahtjeve za karakteristike snopa elektrona koji se koristi kao izvor laserskog pumpanja i ograničava izlaznu energiju laserskog zračenja na nivo frakcija džula (po impulsu) pri brzini ponavljanja impulsa ne većoj od nekoliko. Hz Daljnje povećanje izlaznih karakteristika lasera na bazi dimera plemenitih plinova ovisi o razvoju tehnologije za akceleratore elektrona s trajanjem impulsa elektronskog snopa reda desetina nanosekundi i energijom snopa ~kJ.
E. l. imaju znatno veće izlazne karakteristike. na monohalidima inertnih gasova RX*, gde je X atom halogena. Molekuli ovog tipa se efikasno formiraju tokom sudara u paru, na primer ili
Ovi procesi se odvijaju dovoljnim intenzitetom čak i pri pritiscima reda atmosferskog pritiska, pa se problem uvođenja energije u aktivni medij ovakvih lasera pokazuje tehnički mnogo manje složenim nego u slučaju lasera na bazi dimera inertnog gasa. Aktivni medij E. l. na monohalidima inertnih plinova sastoji se od jednog ili više. inertnih gasova pri pritisku reda atmosferskog i određenog broja (~10 -2 atm) molekula koji sadrže halogene. Za pobuđivanje lasera koristi se ili snop brzih elektrona ili impulsni električni snop. pražnjenje. Kada se koristi snop brzih elektrona, izlazna energija laserskog zračenja dostiže vrijednosti od ~ 10 3 J sa efikasnošću od nekoliko. postotak i brzinu ponavljanja pulsa znatno ispod 1 Hz. U slučaju korištenja električne pražnjenja, izlazna energija laserskog zračenja u impulsu ne prelazi djelić džula, što je zbog teškoće formiranja pražnjenja koje je jednolične zapremine, što znači zapreminu atm. pritisak za vrijeme od ~ 10 ns. Međutim, kada koristite električni pražnjenja, postiže se visoka stopa ponavljanja impulsa (do nekoliko kHz), što otvara mogućnost širokog spektra praktičnih primjena. upotreba lasera ovog tipa. Naib. rasprostranjen među E. l. dobio XeCl laser, što je zbog relativne jednostavnosti rada u režimu velike brzine ponavljanja impulsa. Cp. Izlazna snaga ovog lasera dostiže nivo od 1 kW.
Uz visoku energiju. karakteristike važna atraktivna karakteristika E. l. je izuzetno visoka vrijednost širine linije pojačanja aktivnog prijelaza (tabela). Ovo otvara mogućnost stvaranja lasera velike snage u UV i vidljivom opsegu sa glatkim podešavanjem talasne dužine u prilično širokom opsegu spektra. Ovaj problem je riješen korištenjem injekcionog laserskog pobudnog kruga, koji uključuje generator laserskog zračenja male snage s talasnom dužinom koja se može podesiti unutar širine linije pojačanja aktivnog medija elektronskog snopa i širokopojasnog pojačala. Ova šema omogućava dobijanje laserskog zračenja sa širinom linije od ~ 10 -3 HM, podesivim duž talasne dužine u opsegu širine ~ 10 HM i više.
E. l. se široko koriste zbog svoje visoke energije. karakteristike, kratka talasna dužina i mogućnost njegovog glatkog podešavanja u prilično širokom opsegu. Snažni jednopulsni elektronski snopovi pobuđeni snopovima elektrona koriste se u instalacijama za proučavanje laserskog zagrijavanja meta u svrhu izvođenja termonuklearnih reakcija (npr. KrF laser sa HM, izlazna energija po impulsu do 100 kJ, trajanje impulsa ~ 1 ns). U tehnici se koriste laseri sa velikom brzinom ponavljanja impulsa, pobuđeni impulsnim plinskim pražnjenjem. namjene u preradi mikroelektronskih proizvoda, u medicini, u eksperimentima na laserskoj separaciji izotopa, u senziranju atmosfere u cilju kontrole njenog zagađenja, u fotohemiji i u eksperimentima. fizika kao intenzivan monohromatski izvor. UV ili vidljivo zračenje.
Lit.: Excimer lasers, ed. C. Rhodes, trans. sa engleskog, M., 1981; EletskyA. V.. Smirnov B.M., Fizički procesi u gasnim laserima, M.. 1985. A. V. Eletsky.
