
- •1. Аналитический обзор 5
- •2. Теоретические и экспериментальные исследования 12
- •2.6. Структурная схема аппарата 29
- •3. Принцип лечения с применением “Аппарата терапевтического лазерного” 40
- •4. Обеспечение производственной и экологической безопасности при эксплуатации аппарата 41
- •5. Предварительный расчет себестоимости терапевтического лазерного аппарата и анализ перспектив ее изменения 53
- •Введение
- •1. Аналитический обзор
- •1.1. Анализ результатов ранее выполненных работ и исследований
- •1.2 Анализ характеристик объектов-аналогов
- •1.3 Структуравозникающих проблем и перечень возможных путей их решения
- •1.4 Техническое обоснование выбранного пути разработки
- •1.5 Структура работ, проводимых для достижения заданных параметров
- •2. Теоретические и экспериментальные исследования
- •2.1 Оптическая схема малогабаритного перестраиваемого лазера на красителях в твердотельной матрице
- •2.2 Лазерный затвор на эффекте нпво
- •2.3 Расчет оптического резонатора лазера накачки со стабильной каустикой
- •2.4. Расчет элементов оптической схемы перестраиваемого по длинам волн лазера на красителях в твердотельной матрице.
- •2.4.1 Расчет величины поперечного смещения пучка при прохождении через активный элемент .
- •2.4.2. Расчет угловой ширины спектра при отклонении пучка призмой (блоком призм).
- •2.4.3. Определение габаритов глухого зеркала
- •2.4.4. Расчет увеличения призмы (блока призм)
- •2.5. Основные блоки, узлы и элементы аппарата
- •2.5.1. Квантрон
- •2.5.2. Тепловой режим работы лазера накачки
- •2.5.3. Термостабилизирующее устройство преобразователя частоты
- •2.5.4. Устройство вращения и сканирования активного элемента перестраиваемого лазера
- •2.5.5. Устройство для подвода лазерного излучения к облучаемой поверхности
- •2.6. Структурная схема аппарата
- •2.6.1. Назначение, общая характеристика и принцип действия основных блоков
- •2.7. Функциональная электрическая схема аппарата
- •2.7.1. Работа в режиме “Одиночный”.
- •2.7.2. Работа в режиме ”Непрерывный.1 Гц”
- •2.7.3. Работа в режиме ”Непрерывный. 2 Гц”
- •2.7.4. Работа в режиме ”Непрерывный. 3 Гц”
- •2.7.5. Работа в режиме “I”
- •2.7.6. Работа в режимах “II”, ”III” и ”IV”.
- •2.8. Методики измерения характеристик лазерного излучения
- •2.9. Результаты экспериментальных исследований.
- •3. Принцип лечения с применением “Аппарата терапевтического лазерного”
- •4. Обеспечение производственной и экологической безопасности при эксплуатации аппарата
- •4.1 Анализ вредных и опасных факторов воздействия лазерного терапевтического аппарата на человека
- •4.2Расчет предельно-допустимых уровней и определение класса по степени опасности генерируемого излучения разрабатываемого аппарата
- •4.3 Нормы и методы измерения опасных и вредных факторов эксплуатации аппарата в процессе квалификационных,приемосдаточных и периодических испытаний
- •4.3.1 Определение уровней лазерного облучения
- •4.3.2 Проверка шумовых характеристик
- •4.3.3 Проверка электробезопасности
- •4.4 Требования по технике безопасности при работе с аппаратом
- •5. Предварительный расчет себестоимости терапевтического лазерного аппарата и анализ перспектив ее изменения
- •5.1. Методы расчета себестоимости
- •5.2. Предварительный расчет себестоимости аппарата
- •5.3. Изменение себестоимости на стадии освоения
- •Выводы по проекту
- •Список использованной литературы
Какую работу нужно написать?
2.4. Расчет элементов оптической схемы перестраиваемого по длинам волн лазера на красителях в твердотельной матрице.
Элементы оптической схемы резонатора, их взаимное расположение и углы поворота должны обеспечивать заданный ТТ диапазон длин волн лазерного излучения.
2.4.1 Расчет величины поперечного смещения пучка при прохождении через активный элемент .
В соответствии с законами геометрической оптики, величина поперечного смещения пучка при прохождении через плоскопараллельную пластину (рис 2.7) определяется формулой [24]
|
Рис. 2.7 Поперечное смещение пучка в активном элементе |
где d=8 мм
– диаметр активного
элемента, представляющего собой диск
с плоскопараллельными поверхностями,
а угол преломления определяется
выражением sin
i1
=
n
×
sin
i2
(для пластины в воздухе). Угол падения
i1
задается из соображений конструктивных
особенностей резонатора и наименьших
потерь на отражение, то есть должен
быть близок к углу Брюстера для материала
активного элемента
– полиметилметакрилата
(i147°).
Показатель преломления
активного элемента также представляет
собой постоянную величину для заданной
длины волны и равен n1.496
для l
580¸590
нм (диапазон длин волн, соответствующий
максимуму излучения красителя родамина
6Ж). С изменением длины волны n меняется
слабо, поэтому ограничимся расчетом Z
для этого диапазона.
В связи с вышеизложенным и на основании формулы (2.15) получаем значение отклонения пучка в активном элементе от оси падения Z = 2.8 мм.
2.4.2. Расчет угловой ширины спектра при отклонении пучка призмой (блоком призм).
Отклонение пучка призмой
зависит от длины волны падающего
излучения, то есть определяется ее
угловой дисперсией. Если призма
установлена в условиях максимального
отклонения, то луч проходит через призму
симметрично и для 60°-й
призмы i1=
-i2
= =,
а угловое расстояние между крайними
лучами заданного спектрального диапазона
(угловая ширина спектра) определяется
формулой [25]:
, (2.16)
где a
– угол при вершине призмы, Dn
– разность показателей преломления
материала призмы для крайних участков
спектра, а
–среднее значение показателя преломления
в заданном диапазоне (см. рис 2.8).
Для 60°-й призмы (a=60°) формула (2.16) упрощается
При использовании в качестве
материала призм вещества с большой
дисперсией – тяжелого флинта (стекло
ТФ-5) в заданном ТТ диапазоне спектра
(550-750 нм) Dn=0,065
=1,755.
Расчет дает следующий результат: Ds = 0,143 рад (или 8°12¢) для одной призмы. При использовании блока из двух призм угловая ширина спектра удвоится, Ds = 16°24¢.
2.4.3. Определение габаритов глухого зеркала
Габариты глухого зеркала, поворотом которого осуществляется перестройка длины волны лазерного излучения, определяются угловой шириной спектра, разложенного призмой в заданном спектральном диапазоне (см. §2.4.2) и расстоянием от призмы до зеркала (рис. 2.8).
Из законов геометрической оптики легко получить следующую зависимость:
(2.17)
Результаты расчета по формуле (2.17) приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Зависимость габаритов глухого зеркала от его расположения
Расстояние до зеркала, l,мм |
10 |
20 |
30 |
40 |
Смещение пучка, t,мм |
2.8 |
5.8 |
8.6 |
11.5 |
Расчет проведен для блока из двух призм. При использовании одной призмы величина t будет в два раза меньше. Таким образом, при уменьшении расстояния от глухого зеркала до призмы его габариты могут быть уменьшены. В связи с этим, а также из конструктивных соображений, оптимальным расстоянием следует считать l = 20 мм. |
Рис. 2.8. Определение габаритов глухого зеркала |