لیزر اگزایمر. موارد منع مصرف روش تصحیح بینایی پرتو اگزایمر

(اصلاح دید لیزری) و تولید نیمه هادی.

انتشار لیزر از یک مولکول excimer به این دلیل رخ می دهد که یک حالت برانگیخته "جذاب" (تداعی کننده) و یک حالت پایه "دافعه" (غیر انجمنی) دارد - یعنی مولکول ها در حالت پایه وجود ندارند. این به این دلیل است که گازهای نجیب مانند زنون یا کریپتون بسیار بی اثر هستند و معمولاً ترکیبات شیمیایی تشکیل نمی دهند. هنگامی که برانگیخته می شوند (ناشی از تخلیه الکتریکی)، می توانند مولکول هایی را با یکدیگر (دایمر) یا با هالوژن هایی مانند فلوئور یا کلر تشکیل دهند. بنابراین، ظاهر شدن مولکول ها در یک حالت محدود برانگیخته به طور خودکار یک وارونگی جمعیت بین دو سطح انرژی ایجاد می کند. چنین مولکولی در حالت برانگیخته می تواند انرژی خود را به صورت گسیل خود به خود یا تحریک شده رها کند، در نتیجه مولکول به حالت پایه می رود و سپس خیلی سریع (در عرض پیکو ثانیه) به اتم های سازنده خود متلاشی می شود.

حتی اگر اصطلاح دایمرتنها به اتصال اتم های یکسان اشاره دارد و بیشتر لیزرهای اگزایمر از مخلوط گازهای نجیب با هالوژن استفاده می کنند، این نام چسبیده است و برای تمام لیزرهای با طراحی مشابه استفاده می شود.

طول موج لیزر اگزایمر به ترکیب گاز مورد استفاده بستگی دارد و معمولاً در ناحیه فرابنفش قرار دارد:

لیزرهای اگزایمر معمولاً در حالت پالسی با نرخ تکرار پالس از 1 هرتز تا چند صد هرتز کار می کنند. تولید تک پالس نیز امکان پذیر است. پالس های تابشی معمولاً دارای مدت زمان بین 10 تا 30 ns و انرژی از واحد تا صدها میلی ژول هستند. اشعه ماوراء بنفش قدرتمند چنین لیزرهایی به آنها اجازه می دهد تا به طور گسترده در جراحی (به ویژه جراحی چشم)، در فرآیندهای فوتولیتوگرافی در تولید نیمه هادی، در ریزپردازش مواد، در تولید پنل های LCD و همچنین در درماتولوژی استفاده شوند. امروزه این دستگاه ها کاملاً حجیم هستند که برای استفاده گسترده پزشکی یک نقطه ضعف است (به لیزیک مراجعه کنید)، اما اندازه آنها به دلیل پیشرفت های مدرن دائماً در حال کاهش است.

همچنین ببینید

نظر خود را در مورد مقاله لیزر اگزایمر بنویسید

پیوندها

• لیزر اکسایمر - دانشنامه فیزیکی. در 5 جلد. - م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر A. M. Prokhorov. 1988.
• لیزرهای اگزایمر، ویرایش. سی رودز، ترجمه. از انگلیسی، M.، 1981

گزیده ای که لیزر اگزایمر را توصیف می کند

بالاشف با احترام به خود اجازه داد با نظر امپراتور فرانسه مخالفت کند.
او گفت: «هر کشوری آداب و رسوم خاص خود را دارد.
ناپلئون گفت: "اما در هیچ کجای اروپا چنین چیزی وجود ندارد."
بالاشف گفت: "من از اعلیحضرت عذرخواهی می کنم، علاوه بر روسیه، اسپانیا نیز وجود دارد که در آن کلیساها و صومعه ها نیز وجود دارد."
این پاسخ بالاشف که اشاره ای به شکست اخیر فرانسوی ها در اسپانیا داشت، بعداً طبق داستان های بالاشف در دربار امپراتور اسکندر بسیار مورد استقبال قرار گرفت و اکنون در شام ناپلئون بسیار کم مورد قدردانی قرار گرفت و مورد توجه قرار نگرفت.
از چهره‌های بی‌تفاوت و متحیر آقایان مارشال‌ها مشخص بود که آن‌ها گیج شده‌اند که این شوخی چیست که لحن بالاشف به آن اشاره می‌کرد. عبارات صورت مارشال ها می گوید: "اگر یکی بود، پس ما او را درک نکردیم یا او اصلاً شوخ نیست." این پاسخ آنقدر کم مورد استقبال قرار گرفت که ناپلئون حتی متوجه آن نشد و ساده لوحانه از بالاشف پرسید که کدام شهرها از اینجا جاده مستقیم به مسکو وجود دارد. بالاشف که در هنگام شام همیشه در حالت آماده باش بود، پاسخ داد که comme tout chemin mene a Rome، tout chemin mene a Moscow، [همانطور که طبق ضرب المثل هر جاده ای به رم ختم می شود، همه راه ها به مسکو منتهی می شوند. بالاشف گفت که جاده های زیادی وجود دارد و در میان این مسیرهای مختلف جاده ای به پولتاوا وجود دارد که چارلز دوازدهم آن را انتخاب کرد، بالاشف که ناخواسته از موفقیت این پاسخ غرق در لذت بود. قبل از اینکه بالاشف وقت داشته باشد آخرین کلمات را تمام کند: "پولتاوا"، کولن کورت شروع به صحبت در مورد ناراحتی های جاده سن پترزبورگ به مسکو و خاطرات خود در سن پترزبورگ کرد.
بعد از ناهار رفتیم برای نوشیدن قهوه در دفتر ناپلئون که چهار روز پیش دفتر امپراتور اسکندر بود. ناپلئون نشست، قهوه درون فنجان سوور را لمس کرد و به صندلی بالاشف اشاره کرد.
حال و هوای بعد از شام در انسان وجود دارد که قویتر از هر دلیل معقولی باعث می شود که انسان از خودش راضی باشد و همه را دوست خود بداند. ناپلئون در این موقعیت بود. به نظرش می رسید که اطرافش را افرادی احاطه کرده اند که او را می پرستند. او متقاعد شده بود که بالاشف پس از شام، دوست و ستایشگر او است. ناپلئون با لبخندی دلنشین و کمی تمسخر آمیز به سمت او برگشت.
- این همان اتاقی است که به من گفته شد که امپراتور اسکندر در آن زندگی می کرد. عجیب است، نه ژنرال؟ - بدون شک گفت که این خطاب نمی تواند برای همکارش خوشایند نباشد، زیرا برتری او، ناپلئون، بر اسکندر را ثابت می کند.
بالاشف نتوانست این را پاسخ دهد و در سکوت سرش را خم کرد.
ناپلئون با همان لبخند تمسخرآمیز و مطمئن ادامه داد: «بله، چهار روز پیش در این اتاق، وینتزینگرود و استاین با هم صحبت کردند. او گفت: "چیزی که من نمی توانم درک کنم این است که امپراتور اسکندر همه دشمنان شخصی من را به خودش نزدیک کرد." من این را نمیفهمم. آیا او فکر نمی کرد که من می توانم همین کار را انجام دهم؟ - او با سؤالی از بالاشف پرسید و معلوم است که این خاطره او را دوباره به آن رد خشم صبحگاهی که هنوز در او تازه بود سوق داد.
ناپلئون در حالی که از جایش بلند شد و فنجانش را با دستش کنار زد، گفت: "و به او بگو که من این کار را انجام خواهم داد." - همه بستگانش را از آلمان، ویرتمبرگ، بادن، وایمار اخراج می کنم... بله، آنها را اخراج می کنم. بگذار پناهگاه آنها در روسیه آماده کند!
بالاشف سرش را خم کرد و با ظاهرش نشان داد که دوست دارد مرخصی بگیرد و فقط به این دلیل گوش می دهد که نمی تواند به آنچه به او گفته می شود گوش ندهد. ناپلئون متوجه این عبارت نشد. او بالاشف را نه به عنوان سفیر دشمن خود، بلکه به عنوان مردی خطاب کرد که اکنون کاملاً به او اختصاص داده شده است و باید از تحقیر ارباب سابق خود خوشحال شود.

MSTU im. N.E. باومن

راهنمای آموزشی و روش شناختی

لیزرهای اگزایمر

N.V. لیسیسین

مسکو 2006

معرفی

1. مبانی نظری

1.1 محیط فعال

1.1.2 لیزرهای اکسید گاز بی اثر

1.1.3 لیزرهای مبتنی بر مولکول های excimer گازهای نجیب خالص

1.1.4 لیزر هالوژن دیاتومیک

1.1.5 لیزر بخار فلز

1.1.6 خنک کننده، تهویه و تصفیه گاز کار

1.2 پمپاژ

1.2.1 پمپاژ پرتو الکترونی

1.2.2 پمپاژ تخلیه الکتریکی

1.2.2.1 مدارهای تخلیه

1.2.2.2 پمپاژ با تخلیه الکتریکی سریع عرضی

2.2.3 پمپاژ توسط تخلیه الکتریکی با پیش یونیزاسیون توسط پرتو الکترونی

1.2.2.4 پمپاژ تخلیه الکتریکی دوبل

1.3 پارامترهای تابش خروجی

2. مدل های تجاری لیزر اگزایمر

2.1 لیزر LPXPro 305 از LAMBDA PHYSIK (آلمان)

2.2 Laser eX5 BY gam laser, inc (USA)

3. برنامه های کاربردی

3.1 تحریک فتولیز محیط لیزر

3.2 تولید تابش موج کوتاه

3.2.1 فتولیتوگرافی

3.2.2 جراحی لیزری. نمونه ای از محاسبه مجدد پارامترهای تابش لیزر

ادبیات

معرفی

لیزر اگزایمر یکی از جالب ترین انواع لیزرها است. گسیل منابع متعلق به این نوع در محدوده طیفی از 126 نانومتر تا 558 نانومتر را اشغال می کند. به لطف چنین طول موج کوتاهی، تابش لیزر اگزایمر می تواند در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شود. توان این منابع به واحدهای کیلووات می رسد. لیزرهای اگزایمر منابع پالسی هستند. نرخ تکرار پالس می تواند تا 500 هرتز برسد. این نوع لیزر بازده کوانتومی بسیار بالایی دارد و در نتیجه راندمان نسبتاً بالایی دارد (تا 2 تا 4 درصد).

با توجه به چنین ویژگی های غیر معمول، تابش لیزر اگزایمر در بسیاری از زمینه ها و کاربردها استفاده می شود. آنها در کلینیک ها در طول عملیات (در عنبیه و موارد دیگر) که سوزاندن بافت ضروری است استفاده می شود. بر اساس این لیزرها، تاسیسات میکروفتولیتوگرافی برای حکاکی ظریف مواد در هنگام ایجاد بردهای مدار چاپی الکترونیکی ایجاد شده است. لیزرهای اگزایمر کاربرد گسترده ای در تحقیقات علمی تجربی پیدا کرده اند.

با این حال، تمام این ویژگی های قابل توجه لیزرهای اگزایمر، مشکلاتی را در ساخت آنها و ایجاد تاسیسات بر اساس آنها به همراه دارد. به عنوان مثال، با چنین قدرت تابشی بالا، لازم است از تشکیل قوس در مخلوط گاز فعال جلوگیری شود. برای انجام این کار، لازم است مکانیسم پمپاژ را پیچیده کنید تا مدت زمان پالس آن کاهش یابد. تشعشعات موج کوتاه از لیزرهای اگزایمر به استفاده از مواد و پوشش های ویژه در ساختارهای تشدید کننده و همچنین در سیستم های نوری برای تبدیل تابش آنها نیاز دارد. بنابراین یکی از معایب این نوع منبع هزینه بالای آن نسبت به سایر انواع لیزر است.

1. مبانی نظری

1.1 محیط فعال

محیط فعال لیزر اگزایمر، مولکول های گاز است. اما برخلاف لیزرهای CO، CO 2 یا N 2، تولید در لیزرهای اگزایمر نه در انتقال بین حالت‌های مختلف ارتعاشی- چرخشی، بلکه بین حالت‌های الکترونیکی مختلف مولکول‌ها اتفاق می‌افتد. موادی وجود دارند که در حالت پایه نمی توانند مولکول تشکیل دهند (ذرات آنها در حالت تحریک نشده فقط به صورت مونومر وجود دارند). اگر حالت پایه ماده مطابق با دافعه متقابل اتم ها باشد، ضعیف باشد یا محدود باشد، اما در حضور فواصل بین هسته ای زیاد باشد (شکل 1).

شکل 1: الف - منحنی شدید دافعه. ب - منحنی مسطح؛ ج - منحنی حالت محدود در فواصل بین هسته ای بزرگ

مولکول های ماده کار لیزرهای اگزایمر را می توان تقریباً به دو نوع تقسیم کرد: آنهایی که توسط ذرات یک ماده تشکیل شده اند و ذرات دو ماده متفاوت. مطابق با این، خود رسانه فعال را می توان "excimers" (excimer، dimer هیجان زده) و "exciplexes" (exciplex، مجتمع هیجان زده) نامید.

در نظر گرفتن فرآیند بدست آوردن لیزر در یک لیزر اگزایمر با استفاده از شکل 2 که منحنی های انرژی پتانسیل را برای حالت های پایه و برانگیخته مولکول A2 دواتمی نشان می دهد، راحت است.

شکل 2. سطوح انرژی لیزر اگزایمر.

از آنجایی که منحنی انرژی پتانسیل حالت برانگیخته دارای حداقل است، مولکول A 2 * می تواند وجود داشته باشد. این مولکول یک اگزایمر است. در فرآیند آرام سازی محیط برانگیخته، یک مسیر مشخص از جریان انرژی ایجاد می شود که شامل پرشی است که فقط با انتشار تشعشع می توان بر آن غلبه کرد. اگر تعداد نسبتاً زیادی از چنین مولکول هایی در یک حجم معین انباشته شوند، در انتقال بین سطوح بالا (محدود) و پایین (آزاد) می توان تولید (انتشار تحریک شده) - یک انتقال بدون کران را به دست آورد.

این انتقال با ویژگی های مهم زیر مشخص می شود:

هنگامی که یک مولکول در نتیجه تولید به حالت پایه تبدیل می شود، بلافاصله تجزیه می شود.

هیچ انتقال چرخشی-ارتعاشی مشخصی وجود ندارد و انتقال نسبتا پهن باند است.

اگر وارونگی جمعیت حاصل نشود، فلورسانس مشاهده می شود.

اگر حالت پایینی ضعیف باشد، مولکول در این حالت یا خودش (پیش تفکیک) یا در نتیجه اولین برخورد با مولکول دیگری از مخلوط گاز، دچار تفکیک سریع می شود.

در حال حاضر، تولید لیزر بر روی تعدادی از کمپلکس‌های اگزایمر - شبه مولکول‌های گازهای نجیب، اکسیدها و هالیدهای آنها و همچنین جفت ترکیبات فلزی به دست آمده است. طول موج های تولید این رسانه های فعال در جدول 1 آورده شده است.

میز 1

کمپلکس های اگزایمر	شبه مولکول های گازهای نجیب			اکسیدهای گازهای نجیب			جفت اتصالات فلزی
شبه مولکول فعال	Xe 2*	Kr 2 *	Ar 2*	ArO*	KrO*	XeO*	CdHg*
ژن λ، نانومتر	172	145,7	126	558	558	540	470
∆λ، nm	20	13,8	8	25
R imp، MW (R میانگین، W)	75	50
τ, ns	10	10	4-15
شبه مولکول فعال	XeBr*	XeF*	ArF*	ArCl*	XeCl*	KrCl*	KrF*
ژن λ، نانومتر	282	351	193	175	308	220	248
∆λ، nm	1	1,5	1,5	2	2,5	5	4
R imp، MW (R میانگین، W)	(100)	3	1000	(0,02)	(7)	5(0,05)	1000
τ, ns	20	20	55	10	5	30	55

برای بدست آوردن شبه مولکولهای گازهای نجیب از گازهای خالص تحت فشار دهها اتمسفر استفاده می شود. برای به دست آوردن اکسیدهای گازهای نجیب - مخلوطی از گازهای منبع با اکسیژن مولکولی یا ترکیبات حاوی اکسیژن به نسبت 10000: 1 تحت فشار یکسان. برای به دست آوردن هالیدهای گازهای نجیب - مخلوط آنها با هالوژن ها در نسبت 10000: 1 (برای آرگون و زنون) یا 10: 1 (برای زنون یا کریپتون) با فشار کل 0.1 - 1 مگاپاسکال.

1.1.1 لیزرهای نادر گاز هالید

اجازه دهید جالب‌ترین کلاس لیزرهای اگزایمر را در نظر بگیریم، که در آن یک اتم گاز بی‌اثر در حالت برانگیخته با یک اتم هالوژن ترکیب می‌شود که منجر به تشکیل مجموعه‌ای از هالیدهای گاز بی‌اثر می‌شود. نمونه‌های خاص عبارتند از ArF (λ = 193 نانومتر)، KrF (λ = 248 نانومتر)، XeCl (λ = 309 نانومتر)، XeF (λ = 351 نانومتر)، که همگی در محدوده UV تولید می‌شوند. اینکه چرا هالیدهای گاز نجیب به راحتی در حالت برانگیخته تشکیل می شوند، زمانی مشخص می شود که در نظر بگیریم در حالت برانگیخته، اتم های گاز نجیب از نظر شیمیایی شبیه به اتم های فلز قلیایی می شوند که به راحتی با هالوژن ها واکنش می دهند. این قیاس همچنین نشان می دهد که پیوند در حالت برانگیخته ماهیت یونی دارد: در طول تشکیل پیوند، الکترون برانگیخته از اتم گاز بی اثر به اتم هالوژن عبور می کند. بنابراین چنین حالت محدودی را حالت انتقال بار نیز می نامند.

در لیزرهای گاز هالید خنثی، فرآیندهای جذب نوری تأثیر قابل توجهی بر وضعیت پلاسما دارند. اینها شامل تفکیک نوری هالوژن اصلی است که از آن هالید گاز بی اثر F 2 + hν → 2F تشکیل می شود. فروپاشی نوری یون منفی تشکیل شده در پلاسما F - + hν → F + e - . فتویونیزاسیون اتم ها و مولکول های گاز بی اثر Ar * + hν → Ar + + e - . تفکیک نوری دیمرهای یون های گاز بی اثر Ar 2 + + hν → Ar + + Ar. و همچنین جذب خود مولکول های هالید گاز بی اثر.

جذب نوری در محیط فعال لیزرهای هالید گاز بی اثر را می توان به خط و باند پهن تقسیم کرد. جذب خط در انتقال‌های محدودی که در مخلوط لیزری از ناخالصی‌های گازهای اتمی و مولکولی وجود دارد، و همچنین اتم‌های آزاد و رادیکال‌هایی که تحت اثر تخلیه تشکیل شده‌اند، یا در طی تجزیه مولکول‌های ناخالصی یا در اثر فرسایش الکترون، رخ می‌دهد. نشان داده شده است که جذب خط در برخی موارد می تواند به طور قابل توجهی طیف انتشار را تحریف کند، اما، به عنوان یک قاعده، منجر به کاهش قابل توجه انرژی آن نمی شود. جذب پهنای باند عمدتاً به دلیل انتقال بدون کران در فرآیندهایی مانند تفکیک نوری، جداشدگی نوری و یونیزاسیون نوری است.

لیزرهای اکسایمر گاز هالید کمیاب معمولاً توسط یک تخلیه الکتریکی پمپ می شوند.

پمپاژ کارآمد لیزرهای اگزایمر، به عنوان مثال. ایجاد تخلیه ای که از نقطه نظر سهم انرژی در محیط فعال بهینه باشد، هنوز ویژگی لیزر بالای لیزر را تضمین نمی کند. سازماندهی استخراج انرژی نوری ذخیره شده در آن از محیط فعال به همان اندازه مهم است.

در این مقاله به مزایای لیزر اگزایمر خواهیم پرداخت. امروزه پزشکی دارای طیف گسترده ای از انواع تجهیزات لیزری برای درمان بیماری های پیچیده در مناطق صعب العبور بدن انسان است. کمک به دستیابی به اثر کم تهاجمی و بدون درد، که مزیت زیادی نسبت به آن دسته از مداخلات جراحی دارد که به صورت دستی در حین عمل های شکمی انجام می شوند، که بسیار آسیب زا هستند، مملو از از دست دادن خون بالا، و همچنین توانبخشی طولانی مدت پس از آنها.

لیزر چیست؟

لیزر یک ژنراتور کوانتومی ویژه است که یک پرتو باریک از نور ساطع می کند. دستگاه های لیزری امکانات باورنکردنی را برای انتقال انرژی در فواصل مختلف با سرعت بالا باز می کنند. نور معمولی که با دید انسان قابل درک است از پرتوهای کوچک نور تشکیل شده است که در جهات مختلف پخش می شوند. اگر این پرتوها با استفاده از عدسی یا آینه متمرکز شوند، پرتو بزرگی از ذرات نور به دست می‌آید، اما حتی این را نمی‌توان با پرتو لیزری که از ذرات کوانتومی تشکیل شده است مقایسه کرد که تنها با فعال کردن اتم‌های محیط به دست می‌آید. که زیر تابش لیزر است.

انواع

با کمک پیشرفت های عظیم دانشمندان در سراسر جهان، لیزرهای اگزایمر امروزه به طور گسترده در بسیاری از زمینه های فعالیت انسانی مورد استفاده قرار می گیرند و انواع زیر را دارند:

اصل و نسب

این نوع ماوراء بنفش است که در زمینه جراحی چشم کاربرد زیادی دارد. پزشکان از این دستگاه برای اصلاح بینایی با لیزر استفاده می کنند.

اصطلاح "excimer" به معنای "دایمر برانگیخته" است و نوع ماده ای را که به عنوان سیال کاری آن استفاده می شود مشخص می کند. برای اولین بار در اتحاد جماهیر شوروی، چنین دستگاهی در سال 1971 توسط دانشمندان V. A. Danilichev، N. Basov و Yu. سیال کار چنین لیزری یک دایمر زنون بود که توسط پرتوی از الکترون ها تحریک می شد تا تابش با طول موج مشخص تولید کند. پس از مدتی، گازهای نجیب با هالوژن برای این کار استفاده شد و این کار در سال 1975 در یکی از آزمایشگاه های تحقیقاتی ایالات متحده توسط دانشمندان J. Hart و S. Searles انجام شد.

مردم اغلب می پرسند که چرا از لیزر اگزایمر برای اصلاح بینایی استفاده می شود.

منحصر به فرد بودن آن

مشخص شد که مولکول excimer با قرار گرفتن در حالت "جذاب" برانگیخته و همچنین حالت "دافعه" تولید می کند. این تأثیر را می توان با این واقعیت توضیح داد که زنون یا کریپتون (گازهای نجیب) بسیار بی اثر هستند و به طور معمول هرگز ترکیبات شیمیایی را تشکیل نمی دهند. یک تخلیه الکتریکی باعث تحریک آنها می شود، به طوری که می توانند مولکول هایی را با یکدیگر یا با هالوژن هایی مانند کلر یا فلوئور تشکیل دهند. ظاهر شدن مولکول ها در حالت برانگیخته، به طور معمول، به اصطلاح وارونگی جمعیت را ایجاد می کند و چنین مولکولی انرژی خود را که تحریک یا انتشار خود به خودی است، از دست می دهد. پس از این، مولکول به حالت اولیه خود باز می گردد و به اتم تجزیه می شود. دستگاه لیزر اگزایمر بی نظیر است.

اصطلاح "دایمر" معمولاً زمانی استفاده می شود که اتم های یکسان به یکدیگر متصل شوند، اما بیشتر لیزرهای اگزایمر مدرن از ترکیبات گازهای نجیب و هالوژن استفاده می کنند. با این وجود، به این ترکیبات که برای تمام لیزرهای با طراحی مشابه استفاده می شود، دایمر نیز گفته می شود. لیزر اگزایمر چگونه کار می کند؟ اکنون به این موضوع نگاه خواهیم کرد.

اصل عملکرد لیزر اگزایمر

این لیزر بازیگر اصلی PRK و لیزیک می باشد. سیال عامل آن گاز بی اثر و هالوژن است. هنگامی که ولتاژ بالا به مخلوط این گازها وارد می شود، یک اتم هالوژن و یک اتم گاز بی اثر ترکیب می شوند و یک مولکول دو اتمی را تشکیل می دهند. در حالت فوق العاده برانگیخته است و پس از یک هزارم ثانیه به اتم متلاشی می شود که منجر به ظهور یک موج نور در محدوده UV می شود.

این اصل عملکرد لیزر اگزایمر کاربرد گسترده ای در پزشکی پیدا کرده است، زیرا اشعه ماوراء بنفش بر بافت های آلی، به عنوان مثال، قرنیه، تأثیر می گذارد، به گونه ای که پیوندهای بین مولکول ها از هم جدا شده و منجر به انتقال بافت ها از جامد به جامد می شود. یک حالت گازی به این فرآیند "فتوآبلیشن" می گویند.

محدوده موج

تمام مدل های موجود از این نوع در یک محدوده طول موج کار می کنند و تنها در عرض پرتو نور و همچنین در ترکیب سیال کار با هم تفاوت دارند. لیزر اگزایمر پرکاربردترین لیزر برای تصحیح بینایی است. اما زمینه های دیگری نیز برای استفاده از آن وجود دارد.

اولی دارای قطر پرتو نور بود که برابر با قطر سطحی بود که تبخیر روی آن اتفاق افتاد. گستره وسیع پرتو و ناهمگونی آن باعث همین ناهمگونی در لایه های بالایی قرنیه و همچنین افزایش دما در سطح آن شده است. این روند با آسیب و سوختگی همراه بود. این وضعیت با ایجاد لیزر اگزایمر اصلاح شد. میکروسرجری چشم MNTK برای مدت طولانی از آن استفاده می کند.

لیزرهای نسل جدید تحت یک فرآیند طولانی مدرن سازی قرار گرفته اند که طی آن قطر پرتو نور کاهش یافته و یک سیستم اسکن چرخشی ویژه برای رساندن تابش لیزر به چشم ایجاد شده است. بیایید نحوه استفاده از لیزرهای اگزایمر توسط پزشکان را بررسی کنیم.

کاربرد در پزشکی

در مقطع عرضی، چنین پرتو لیزری مانند نقطه ای است که در یک دایره حرکت می کند، لایه های بالایی قرنیه را از بین می برد و همچنین شعاع انحنای متفاوتی به آن می دهد. در منطقه فرسایش، دما افزایش نمی یابد زیرا اثر کوتاه مدت است. در نتیجه عمل، سطح صاف و شفاف قرنیه مشاهده می شود. لیزر اگزایمر در چشم پزشکی ضروری است.

جراح که جراحی را انجام می دهد از قبل تعیین می کند که چه بخشی از انرژی به قرنیه تامین شود و همچنین لیزر اگزایمر در چه عمقی اعمال شود. از اینجا، متخصص می تواند روند فرآیند را از قبل برنامه ریزی کند و فرض کند که در نتیجه عمل چه نتیجه ای به دست می آید.

اصلاح بینایی با لیزر

لیزر اگزایمر در چشم پزشکی چگونه کار می کند؟ روشی که امروزه رایج است، مبتنی بر به اصطلاح استفاده مجدد کامپیوتری قرنیه است که لنز نوری اصلی چشم انسان است. لیزر اگزایمری که روی آن استفاده می شود، سطح قرنیه را صاف می کند و لایه های بالایی را از بین می برد و در نتیجه تمام عیوب موجود بر روی آن را از بین می برد. در عین حال، شرایط عادی برای چشم برای دریافت تصاویر صحیح ظاهر می شود و انکسار صحیح نور را ایجاد می کند. افرادی که این روش را انجام داده اند مانند سایرین که در ابتدا بینایی خوبی دارند می بینند.

روش تغییر کاربری قرنیه باعث ایجاد دمای بالا در سطح آن نمی شود که می تواند برای بافت زنده مضر باشد. و به گفته اکثر مردم، به اصطلاح سوزش لایه های بالایی قرنیه رخ نمی دهد.

مهمترین مزیت لیزرهای اگزایمر این است که استفاده از آنها برای تصحیح بینایی به شما این امکان را می دهد که به نتیجه ایده آل برسید و تقریباً تمام ناهنجاری های قرنیه موجود را اصلاح کنید. این دستگاه‌ها به قدری دقیق هستند که امکان «برداشتن فوتوشیمیایی» لایه‌های بالایی را فراهم می‌کنند.

به عنوان مثال، اگر این فرآیند در ناحیه مرکزی قرنیه انجام شود، شکل آن تقریباً صاف می شود و این به اصلاح نزدیک بینی کمک می کند. اگر در حین اصلاح بینایی، لایه های قرنیه در ناحیه محیطی تبخیر شود، شکل آن گردتر می شود و این به نوبه خود دوربینی را اصلاح می کند. آستیگماتیسم با برداشتن دوز لایه های بالایی قرنیه در قسمت های مختلف آن اصلاح می شود. لیزرهای اگزایمر مدرن که به طور گسترده در میکروجراحی انکساری چشم مورد استفاده قرار می‌گیرند، سطوحی با کیفیت بالا را که تحت نور ابلیشن قرار می‌گیرند تضمین می‌کنند.

ویژگی های استفاده در پزشکی

لیزرهای اگزایمر به شکل امروزی اخیراً ظاهر شده اند، اما در حال حاضر به مردم در سراسر جهان کمک می کنند تا از مشکلات بینایی مانند نزدیک بینی، دوربینی و آستیگماتیسم خلاص شوند. این راه حل برای این مشکل، برای اولین بار پس از چندین سال ایجاد چنین تجهیزاتی، تمام الزامات بدون درد، حداکثر ایمنی و کارایی را برآورده می کند.

بیماری های چشمی که با استفاده از آنها قابل درمان است

رشته جراحی چشم که به رفع این ناهنجاری های چشم انسان می پردازد، جراحی انکساری نامیده می شود و به این گونه اختلالات، عیوب انکساری و آمتروپیک می گویند.

به گفته کارشناسان، دو نوع شکست وجود دارد:

Ametropia به نوبه خود شامل چندین زیرگروه است:

• نزدیک بینی (نزدیک بینی)؛
• آستیگماتیسم - هنگامی که قرنیه دارای انحنای نامنظم است و جریان پرتوهای نور در قسمت های مختلف سطح آن نابرابر می شود، چشم تصویری تحریف شده دریافت می کند.
• هایپرمتروپی (دوربینی).

دو نوع آستیگماتیسم وجود دارد - هایپرمتروپیک که نزدیک به دوربینی است، نزدیک بینی، شبیه نزدیک بینی و مختلط.

برای تصور صحیح ماهیت دستکاری های انکساری، لازم است دانش حداقلی از آناتومی چشم انسان داشته باشید. سیستم اپتیک چشم از سه عنصر اصلی تشکیل شده است - قرنیه، عدسی که بخش های شکست نور هستند و شبکیه که بخش دریافت کننده نور است. برای اینکه تصویر به دست آمده واضح و واضح شود، شبکیه چشم در کانون توپ قرار دارد. با این حال، اگر جلوی فوکوس باشد، که با دوربینی اتفاق می‌افتد، یا پشت آن، که با نزدیک‌بینی اتفاق می‌افتد، تصویر حاصل نامشخص و به‌طور قابل‌توجهی تار می‌شود.

در انسان، اپتیک چشم می تواند در طول زندگی تغییر کند، به ویژه از لحظه تولد تا سن 16-20 سالگی، به دلیل رشد و افزایش اندازه کره چشم و همچنین تحت تأثیر عوامل خاصی که می تواند منجر به شکل گیری ناهنجاری های خاص شود. بنابراین، بیماران جراح انکسار چشم اغلب بالغ می شوند.

موارد منع مصرف روش تصحیح بینایی پرتو اگزایمر

اصلاح بینایی با لیزر اگزایمر برای همه افرادی که از اختلالات بینایی رنج می برند توصیه نمی شود. استفاده از این روش ممنوع است:

عوارض احتمالی پس از استفاده

تمام روش های درمان لیزر اگزایمر موجود امروزه بسیار ایمن و موثر هستند. با این حال، تعدادی از عوارض وجود دارد که می تواند پس از جراحی با استفاده از چنین تکنیک هایی رخ دهد. این شامل:

1. رشد جزئی یا نادرست بخشی از قرنیه که پس از آن امکان رشد مجدد این قسمت وجود ندارد.
2. به اصطلاح سندرم خشکی چشم، زمانی که بیمار دچار قرمزی و درد در چشم می شود. این عارضه در مواردی می تواند رخ دهد که در طی فرآیند اصلاح بینایی، انتهای عصبی که مسئول تولید اشک هستند آسیب دیده باشد.
3. اختلالات بینایی مختلف، به عنوان مثال، دوبینی یا کاهش دید در تاریکی، اختلال در درک رنگ، یا ظاهر شدن هاله روشن.
4. ضعیف شدن یا نرم شدن قرنیه، که می تواند چند ماه پس از جراحی یا چندین سال بعد رخ دهد.

لیزر اگزایمر در پوست

تاثیر لیزر با فرکانس پایین بر روی پوست فوق العاده مثبت است. این به دلیل اثرات زیر رخ می دهد:

• ضد التهاب؛
• آنتی اکسیدان؛
• مسکن؛
• تعدیل کننده ایمنی

یعنی یک مکانیسم محرک زیستی خاصی از عمل تابش لیزر با توان کم وجود دارد.

با موفقیت تحت درمان لیزر اگزایمر برای ویتیلیگو قرار گرفت. لکه های رنگدانه روی پوست خیلی سریع صاف می شوند.

لیزر اگزایمر قهرمان اصلی پی آر کی و لیزیک است. نام خود را از ترکیب دو کلمه گرفته است: هیجان زده - هیجان زده، دیمر - دو. بدن فعال چنین لیزرهایی از مخلوطی از دو گاز - بی اثر و هالوژن تشکیل شده است. هنگامی که ولتاژ بالا به مخلوطی از گازها اعمال می شود، یک اتم گاز بی اثر و یک اتم هالوژن یک مولکول گاز دو اتمی را تشکیل می دهند. این مولکول در حالت برانگیخته و به شدت ناپایدار است. پس از یک لحظه، به ترتیب هزارم ثانیه، مولکول متلاشی می شود. متلاشی شدن مولکول منجر به انتشار یک موج نور در محدوده فرابنفش (معمولاً 193 نانومتر) می شود.

اصل تأثیر اشعه ماوراء بنفش بر روی یک ترکیب آلی، به ویژه بر روی بافت قرنیه، جداسازی پیوندهای بین مولکولی و در نتیجه انتقال بخشی از بافت از حالت جامد به حالت گاز (فتوابلیشن) است. اولین لیزرها دارای قطر پرتوی برابر با قطر سطح تبخیر شده بودند و با اثر مخرب قابل توجهی بر قرنیه مشخص شدند. نمای وسیع پرتو، ناهمگنی آن، باعث ناهمگونی در انحنای سطح قرنیه، گرم شدن نسبتاً زیاد بافت قرنیه (در 20-15 درجه) شد که منجر به سوختگی و کدورت قرنیه شد.

لیزرهای نسل جدید ارتقا یافته اند. قطر پرتو کاهش یافت و یک سیستم اسکن چرخشی برای رساندن تابش لیزر به چشم برای درمان کل سطح مورد نیاز قرنیه ایجاد شد. در واقع، این سیستم در اواخر دهه 50 ساخته شد و هنوز هم با موفقیت در اسکن سر موشک‌ها استفاده می‌شود. تمام لیزرهای اکسایمر در یک محدوده طول موج، در حالت پالسی کار می کنند و تنها در مدولاسیون پرتو لیزر و ترکیب بدن فعال با هم تفاوت دارند. پرتو لیزر که یک شکاف یا نقطه در مقطع است، در اطراف دایره حرکت می کند و به تدریج لایه هایی از قرنیه را برداشته و شعاع انحنای جدیدی به آن می دهد. دما در منطقه فرسایش عملاً به دلیل قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت افزایش نمی یابد. سطح صاف قرنیه به دست آمده در نتیجه عمل به شما امکان می دهد یک نتیجه انکساری دقیق و بادوام به دست آورید.

از آنجایی که جراح از قبل می داند که چه بخشی از انرژی نور به جسم (قرنیه) می رسد، می تواند محاسبه کند که ابلیشن تا چه عمقی انجام می شود. و در روند جراحی انکساری به چه نتیجه ای خواهد رسید. و سرانجام در آستانه هزاره سوم، روش جدیدی برای حل این مشکل ظاهر شده است - تصحیح لیزر اگزایمر که افراد را از نزدیک بینی، آستیگماتیسم و ​​دوربینی رها می کند. برای اولین بار، تصحیح لیزر تمام نیازهای یک فرد با بینایی ضعیف را برآورده می کند. اعتبار علمی، بدون درد، حداکثر ایمنی، ثبات نتایج - اینها عوامل بی قید و شرطی هستند که آن را مشخص می کنند. رشته جراحی چشم که به اصلاح این ناهنجاری ها می پردازد، جراحی انکساری نامیده می شود و خود آنها را عیوب انکساری یا آمتروپیا می نامند.

کارشناسان دو نوع انکسار را تشخیص می دهند:
- امتروپیا- دید طبیعی؛
- آمتروپیا- دید غیر طبیعی، از جمله چندین نوع: نزدیک بینی - نزدیک بینی. دوربینی - دوربینی، آستیگماتیسم - تحریف تصویر زمانی که انحنای قرنیه نامنظم است و مسیر پرتوهای نور در نقاط مختلف آن یکسان نیست. آستیگماتیسم می تواند نزدیک بینی (نزدیک بینی)، هایپرمتروپیک (دور بین) و مختلط باشد. برای درک ماهیت مداخلات انکساری، اجازه دهید به طور خلاصه و شماتیک فیزیک آناتومیک چشم را یادآوری کنیم. سیستم نوری چشم از دو ساختار تشکیل شده است: بخش شکست نور - قرنیه و عدسی، و بخش دریافت کننده نور - شبکیه که در یک فاصله (کانونی) معین قرار دارد. برای اینکه تصویر واضح و واضح باشد، شبکیه باید در نقطه کانونی قدرت نوری توپ باشد. اگر شبکیه در جلوی فوکوس باشد که با دوربینی اتفاق می‌افتد یا پشت فوکوس با نزدیک‌بینی، تصویر اجسام تار و نامشخص خواهد بود. علاوه بر این، از لحظه تولد تا سن 18 تا 20 سالگی، اپتیک چشم به دلیل رشد فیزیولوژیکی کره چشم و تحت تأثیر عواملی که اغلب منجر به ایجاد عیوب انکساری خاص می شود تغییر می کند. بنابراین، بیمار جراح انکساری اغلب فردی است که به سن 18-20 سالگی رسیده است.

تصحیح بینایی لیزر اگزایمر بر اساس برنامه "تغییر کارکرد کامپیوتر" سطح لنز نوری اصلی چشم انسان - قرنیه است. طبق یک برنامه اصلاح فردی، یک پرتو سرد قرنیه را "صاف" می کند و تمام نقص های موجود را از بین می برد. این شرایط طبیعی را برای انکسار بهینه نور و به دست آوردن تصویری بدون تحریف در چشم، مانند افراد با دید خوب، ایجاد می کند. فرآیند "تغییر" با افزایش مخرب در دمای بافت قرنیه همراه نیست و همانطور که بسیاری به اشتباه معتقدند "سوختگی" رخ نمی دهد. و مهمتر از همه، فن آوری های لیزر اکسایمر به دست آوردن چنین "پروفایل مشخص شده جدید ایده آل" قرنیه را ممکن می کند که اصلاح تقریباً همه انواع و درجات عیوب انکساری را ممکن می کند. از نظر علمی، لیزرهای اگزایمر سیستم‌هایی با دقت بالا هستند که "ابلاسیون فتوشیمیایی" (تبخیر) لازم را در لایه‌های قرنیه ارائه می‌کنند. اگر بافت در ناحیه مرکزی برداشته شود، قرنیه صاف تر می شود که نزدیک بینی را اصلاح می کند. اگر قسمت محیطی قرنیه را تبخیر کنید، مرکز آن تندتر می شود که به شما امکان می دهد دوربین را اصلاح کنید. حذف دوز در مریدین های مختلف قرنیه به شما امکان می دهد آستیگماتیسم را اصلاح کنید. لیزرهای مدرن مورد استفاده در جراحی انکساری به طور قابل اعتمادی کیفیت بالای سطح "آبله شده" را تضمین می کنند.

کار بر روی انتقال الکترونیکی مولکول های excimer (مولکول هایی که فقط در حالت های برانگیخته الکترونیکی وجود دارند). وابستگی بالقوه انرژی برهمکنش اتم های یک مولکول excimer که در حالت الکترونیکی زمین قرار دارد، از فاصله بین هسته ای یک تابع کاهشی یکنواخت است که با دفع هسته ها مطابقت دارد. برای حالت الکترونیکی برانگیخته، که سطح بالای انتقال لیزر است، این وابستگی حداقلی دارد که امکان وجود خود مولکول excimer را تعیین می کند (شکل). طول عمر یک مولکول اکسایمر برانگیخته محدود است

وابستگی انرژی یک مولکول ایزیمر به فاصله آربین اتم های تشکیل دهنده آن X و Y. منحنی بالا برای سطح لیزر بالایی و منحنی پایین برای سطح لیزر پایین است. مقادیر مربوط به مرکز خط افزایش محیط فعال، مرزهای قرمز و بنفش آن است. زمان تابش آن پوسیدگی از آنجایی که پایین تر وضعیت انتقال لیزر در پرتو الکترونی در نتیجه پراکندگی اتم های مولکول excimer که زمان مشخصه آن (10-13 - 10-12 ثانیه) به طور قابل توجهی کمتر از زمان تابش است، ویران می شود. بالای ویرانی، حالت های گذار لیزری، گاز حاوی مولکول های اگزایمر است رسانه فعالبا افزایش در انتقال بین شرایط انبساط محدود برانگیخته و اصلی مولکول excimer.

اساس محیط فعال E. l. آنها معمولاً از مولکولهای اگزایمر دو اتمی - ترکیبات کوتاه مدت اتمهای گاز بی اثر با یکدیگر، با هالوژن یا اکسیژن تشکیل شده اند. طول موج تابش E. l. در ناحیه مرئی یا نزدیک به UV طیف قرار دارد. افزایش پهنای خط انتقال لیزری E. l. به طور غیرعادی بزرگ است، که با ماهیت در حال گسترش ترم انتقال پایین مرتبط است. مقادیر مشخصه پارامترهای انتقال لیزر برای رایج ترین پرتوهای الکترونی. در جدول ارائه شده است.

پارامترهای لیزر اگزایمر

پارامترهای بهینه محیط فعال E. l. مطابق با شرایط بهینه برای تشکیل مولکول های excimer است. مطلوب ترین شرایط برای تشکیل دیمرهای گازهای بی اثر مربوط به محدوده فشار 10-30 اتمسفر است، زمانی که تشکیل شدید چنین مولکول هایی در برخوردهای سه گانه شامل اتم های برانگیخته رخ می دهد:

در چنین فشارهای بالا، موثرترین است. روش وارد کردن انرژی پمپ به محیط فعال لیزر شامل عبور پرتوی از الکترون های سریع از گاز است که عمدتاً انرژی خود را از دست می دهند. برای یونیزه کردن اتم های گاز تبدیل یون‌های اتمی به یون‌های مولکولی و متعاقب آن نوترکیبی تجزیه‌ای یون‌های مولکولی همراه با تشکیل اتم های برانگیخته یک گاز بی اثر، امکان eff را فراهم می کند. تبدیل انرژی پرتوی الکترونهای سریع به انرژی مولکولهای اگزایمر لیزرهای مبتنی بر دایمرهای گازهای بی اثر با بازده 1% مشخص می شوند. پایه ای نقطه ضعف لیزرهای این نوع، ضربان بسیار بالا است. ورودی انرژی آستانه، که با طول موج کوتاه انتقال لیزر و بنابراین، عرض خط بهره مرتبط است. این امر تقاضاهای زیادی را بر ویژگی های پرتو الکترونی که به عنوان منبع پمپاژ لیزری استفاده می شود تحمیل می کند و انرژی خروجی تابش لیزر را به سطح کسری از یک ژول (در هر پالس) با نرخ تکرار پالس بالاتر از چندین محدود می کند. هرتز افزایش بیشتر ویژگی‌های خروجی لیزرهای مبتنی بر دایمرهای گاز نجیب به توسعه فناوری برای شتاب‌دهنده‌های الکترونی با مدت زمان پالس پرتو الکترونی حدود ده‌ها نانوثانیه و انرژی پرتو ~ کیلوژول بستگی دارد.

E. l دارای ویژگی های خروجی قابل توجهی است. روی مونو هالیدهای گازهای بی اثر RX*، که در آن X یک اتم هالوژن است. مولکول هایی از این نوع به طور موثر در طی برخوردهای دوتایی، به عنوان مثال یا

این فرآیندها با شدت کافی حتی در فشارهایی مطابق با فشار اتمسفر رخ می دهند، بنابراین مشکل وارد کردن انرژی به محیط فعال چنین لیزرهایی از نظر فنی بسیار پیچیده تر از لیزرهای مبتنی بر دایمرهای گاز بی اثر است. محیط فعال E. l. روی مونو هالیدهای گازهای بی اثر شامل یک یا چند است. گازهای بی اثر در فشاری در حد اتمسفر و تعداد معینی (~10-2 atm) مولکول های هالوژن دار. برای برانگیختن لیزر، از یک پرتو الکترون سریع یا یک پرتو الکتریکی پالسی استفاده می شود. تخلیه هنگام استفاده از پرتو الکترون های سریع، انرژی خروجی تابش لیزر به مقادیر ~ 103 J با بازده چند می رسد. درصد و نرخ تکرار پالس بسیار کمتر از 1 هرتز. در صورت استفاده از برق تخلیه، انرژی خروجی تابش لیزر در یک پالس از کسری از ژول تجاوز نمی کند، که به دلیل دشواری تشکیل دبی یکنواخت به معنای حجم در اتمسفر است. فشار برای مدت ~ 10 ns. با این حال، هنگام استفاده از برق تخلیه، نرخ تکرار پالس بالایی به دست می آید (تا چند کیلوهرتز)، که امکان طیف گسترده ای از کاربردهای عملی را باز می کند. استفاده از این نوع لیزرها نایب گسترده در بین E. l. یک لیزر XeCl دریافت کرد که به دلیل سادگی نسبی کار در حالت نرخ تکرار پالس بالا است. Cp. توان خروجی این لیزر به سطح 1 کیلو وات می رسد.

همراه با انرژی بالا. ویژگی های مهم ویژگی جذاب E. l. مقدار بسیار بالای پهنای خط بهره انتقال فعال (جدول) است. این امکان ایجاد لیزرهای پرقدرت در محدوده های UV و مرئی با تنظیم طول موج صاف در طیف نسبتاً وسیعی را باز می کند. این مشکل با استفاده از یک مدار تحریک لیزر تزریقی حل می‌شود که شامل یک مولد کم توان تابش لیزر با طول موج قابل تنظیم در عرض خط تقویت محیط فعال پرتو الکترونی و یک تقویت‌کننده باند پهن است. این طرح به دست آوردن تابش لیزر با پهنای خط ~ 10-3 HM، قابل تنظیم در طول موج در محدوده عرض ~ 10 HM و بیشتر را ممکن می سازد.

E. l. به دلیل انرژی بالا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی ها، طول موج کوتاه و امکان تنظیم صاف آن در محدوده نسبتاً وسیع. پرتوهای الکترونی تک پالسی قدرتمندی که توسط پرتوهای الکترونی برانگیخته می‌شوند در تأسیسات برای مطالعه گرمایش لیزری اهداف به منظور انجام واکنش‌های گرما هسته‌ای استفاده می‌شوند (به عنوان مثال، یک لیزر KrF با HM، انرژی خروجی در هر پالس تا 100 کیلوژول، مدت زمان پالس ~ 1 ns). لیزرهایی با نرخ تکرار پالس بالا، تحریک شده توسط تخلیه گاز پالسی، در تکنولوژی استفاده می شود. اهداف در پردازش محصولات میکروالکترونیک، در پزشکی، در آزمایش‌های جداسازی ایزوتوپ لیزری، در سنجش جو به منظور کنترل آلودگی آن، در فتوشیمی و در آزمایش‌ها. فیزیک به عنوان یک منبع تک رنگ شدید اشعه ماوراء بنفش یا مرئی.

روشن:لیزرهای اگزایمر، ویرایش. سی رودز، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1981; التسکی آ. V.. Smirnov B. M.، فرآیندهای فیزیکی در لیزرهای گازی، M.. 1985. A. V. Eletsky.