Содержание
1.Введение 3
2. История развития медицинских установок на полупроводниковых лазерах 6
3. Разнообразие установок и их технические характеристики 7
4. Полупроводниковые лазерные скальпели 12
5. Медицинские применения лазерных скальпелей с длинами волн 0.81, 0.97 и 1.06 мкм. 15
6. Медицинские применения аппаратов с другими длинами волн 17
7. Фотодинамическая и интерстициальная термотерапия опухолей 19
8.Вывод 21
9.Список литературы 22
1.Введение
Полупроводниковый лазер (ППЛ) — твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего вещества используется полупроводник. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов (в том числе и других твердотельных), используются излучательные переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла.
Типичным представителем ППЛ является лазерный диод — лазер, построенный на базе диода. Его работа основана на возникновении инверсии населённостей в области p-n перехода при инжекции носителей заряда.
Под действием приложенного напряжения в полупроводнике происходит возбуждение носителей, в силу чего возникает излучение световой энергии и появляется поток фотонов. Этот поток, многократно отражаясь от зеркал, образующих резонансную систему, усиливается, что приводит к появлению лазерного луча.
Схематично ППЛ показан на рис. 1.
Рис. 1. Полупроводниковый лазер
Объем полупроводника примерно 1 мм3. К нему подведены металлические электроды для подачи электрического напряжения. Роль отражающих зеркал выполняют плоскопараллельные отполированные торцевые грани полупроводника. Излучение происходит в слое p-n перехода толщиной 0,15...0,2 мкм.
В ППЛ накачка осуществляется:
электрическим током (прямая накачка);
электронным пучком;
электромагнитным излучением.
Наряду с ППЛ в качестве источника оптического излучения могут применяться светодиоды. Светодиод является таким же люминесцентным полупроводником типа p-n, но не имеет резонансного усиления. В отличие от лазера, обладающего остронаправленным когерентным лучом, в светодиоде излучение происходит спонтанно (самопроизвольно) и луч имеет меньшую мощность и широкую направленность.
В связи с этим под именем полупроводниковых часто встречается гибридный лазер из мощного светодиода накачки и наклеенного на него твердотельного активного элемента. Плюс таких лазеров в том, что светодиодную структуру накачки можно сделать довольно протяженной и, соответственно, мощной. Механические деформации от нагрева меньше сказываются на активном элементе. "Полупроводниковые" лазеры с мощностями единицы-десятки ватт делают в основном именно по такой технологии. Визуально отличить гибридный лазер от полупроводникового довольно сложно.
Поскольку в полупроводниковом лазере возбуждаются и излучают коллективно атомы, составляющие кристаллическую решётку, сам лазер может обладать очень малыми размерами.
Другими особенностями полупроводниковых лазеров являются высокий КПД, малая инерционность, простота конструкции.
В настоящее время известно свыше 40 пригодных для лазеров различных полупроводниковых материалов.
Рис.2. Полупроводники, используемые в полупроводниковых лазерах, и спектральные диапазоны излучения
2.История развития медицинских установок на полупроводниковых лазерах
С конца 60-х до середины 90-х годов ХХ века были созданы лазерные технологии лечения различных заболеваний, и лазер стал привычным и эффективным инструментом для врачей крупных медицинских центров. Однако сложность лазерной медицинской техники, необходимость постоянного квалифицированного инженерного обслуживания, потребность использования специальных операционных, обусловленная громоздкостью оборудования и необходимости мощного питания, мешали широкому использованию лазерной техники для хирургии и силовой терапии в массовом здравоохранении.
В начале 90-х быстрый прогресс в увеличении надежности и уровня выходной мощности при снижении себестоимости ППЛ (лазерных диодов) позволил создавать установки для хирургии на их основе. При этом существенно улучшились эксплуатационные характеристики лазерной медицинской аппаратуры: габариты, вес и энергопотребление, возросли надежность и ресурс работы, упростилось управление, они практически не требуют технического обслуживания.
Такое улучшение эксплуатационных характеристик лазерной медицинской аппаратуры создало условия для внедрения лазерной техники в массовое здравоохранение. Подчеркнем, что изменение ситуации качественное. Если раньше лазерная операционная организовывалась вокруг лазерной установки с ее мощным питанием и большими габаритами, требовала инженерного обеспечения, то теперь лазерный скальпель становится одним из приборов, расположенных, например, на эндоскопической стойке и управляемого непосредственно врачом или его ассистентом.