- •Оптика та офтальмологія у медичному приладобудуванні
- •Технологія оптичних деталей Частина і Розділ 1. Оптичні деталі, матеріали, характеристики та якісні показники Вступ
- •1.1. Характеристики матеріалів оптичних деталей
- •1.2 Хімічні характеристики матеріалів
- •1.3. Оптичні характеристики матеріалів і нормовані показники якості оптичного скла
- •1.4. Визначення вимог до якості оптичного матеріалу
- •2.1. Загальні відомості
- •2.2. Вимоги до оформлення креслень оптичних деталей
- •3.1. Визначення залишкових напружень у склі
- •Таблиця 3.2
- •3.2. Контроль малої клиноподібності пластин на інтерферометрі Чапського
- •Опис конструкції приладу
- •Порядок виконання роботи:
- •Таблиця 3.3
- •Таблиця 4.3
- •Контрольні питання
- •3.3. Визначення положення оптичної осі в одноосьових кристалах коноскопічним методом
- •Опис конструкції приладу
- •Офтальмологічні медичні прилади Частина іі частина іі. Офтальмологічні медичні прилади Розділ 1. Прилади для дослідження функцій ЗоРу
- •1.1 Прилади для дослідження гостроти зору
- •1.2. Транспарантні апарати
- •1.3. Прилади для проектування знаків
- •1.4. Коліматорні прилади
- •1.5. Лазерні прилади
- •1.6. Прилади для об'єктивного дослідження гостроти зору
- •Розділ 2. Прилади для дослідження поля зору
- •2.1. Кампіметри
- •2.2. Периметри
- •Розділ 3. Прилади для дослідження світлової і колірної чутливості ока
- •3.2. Прилади для дослідження колірної чутливості ока
- •Розділ 4. Прилади для дослідження акомодації і конвергенції
- •4.1. Акомодометр ака-1
- •4.2. Акомоконвергенцтренер акт-02
- •4.3. Дослідження конвергентних рухів очей
- •Розділ 5. Прилади і апарати для дослідження і відновлення бінокулярного зору
- •5.1. Плеоптичні прилади
- •5.2. Амбліотренер атр-1
- •5.3. Макулотестер мтп-2
- •5.4. Ортоптичні прилади
- •5.5. Синоптофор
- •5.6. Кольоротест цт-1
- •5.7. Розділювач полів зору
- •5.8. Грати для зміцнення бінокулярного зору
- •Розділ 6. Прилади для дослідження переднього відділу, середовищ ока і очного дна
- •6.1. Щілинні лампи
- •6.2. Гоніоскопи
- •6.3. Офтальмоскопи
- •6.3.1. Ручний дзеркальний офтальмоскоп оз-5
- •6.3.4. Великий безрефлексний офтальмоскоп бо-58
- •Розділ 7. Оптичні прилади для дослідження гідродинаміки ока
- •7.2. Апланаційний тонометр до щілинної лампи
- •Оптичні медичні прилади Частина ііі Вступ
- •Розділ 1. Призначення, класифікація і принцип побудови медичних ендоскопів
- •1.1. Призначення і класифікація медичних ендоскопів
- •1.2. Принцип побудови оптичної схеми ендоскопів
- •1.2.1. Спостерігаюча система ендоскопа
- •Розділ 2. Ендоскопи з лінзовою оптикою
- •2.1. Загальна характеристика ендоскопів з лінзовою оптикою
- •2.2 Особливості габаритного розрахунку ендоскопів з лінзовою оптикою
- •2.3. Об'єктиви ендоскопів
- •2.4. Системи передачі зображення
- •2.4.1. Лінзові системи передачі зображення
- •2.4.2. Граданні системи передачі зображення
- •2.4.3. Телевізійні системи передачі зображення
- •2.5. Окуляр ендоскопів
- •2.6. Жорсткі медичні ендоскопи
- •2.6.1. Оптичні системи жорстких медичних ендоскопів
- •2.6.2. Типи жорстких медичних ендоскопів
- •2.6.6. Конструкції жорстких медичних ендоскопів
- •Розділ 3. Ендоскопи з волоконною оптикою
- •3.1. Узагальнена схема ендоскопа з волоконною оптикою
- •3.2. Вступ у волоконну оптику
- •3.2.1. Повне внутрішнє відбиття
- •3.2.2. Оптика одиничних волокон. Поширення меридіональних променів
- •3.2.3. Втрати світла при проходженні через одиничне волокно
- •3.2.4. Особливості поширення променів в зігнутих волокнах
- •3.2.5. Поширення косих променів у волокні
- •3.2.6. Поширення хвиль по прозорих циліндрах
- •3.2.7. Порушення повного внутрішнього відбиття в оптичних волокнах
- •3.2.8. Передача зображення пучком волокон
- •3.3. Основні елементи ендоскопів з волоконною оптикою
- •3.3.1. Волоконно-оптичні джгути
- •3.3.2. Об'єктиви
- •3.3.3. Окуляр
- •3.3.4. Освітлювальні системи ендоскопів
- •Розділ 4. Конструктивні особливості гнучких медичних ендоскопів
- •4.1. Зовнішні оболонки гнучких медичних ендоскопів
- •4.2. Механічні системи керування ендоскопом
- •4.2.1. Конструкції гнучкої частини ендоскопа
- •4.2.2. Механізм керування гнучкою частиною ендоскопа
- •4.2.3. Розрахунок елементів гнучкого зчленування ендоскопа
- •4.3. Гастродуоденоскоп з волоконною оптикою
- •4.4. Особливо тонкий уретероскоп
- •Розділ 5. Загальні технічні вимоги і методи випробувань медичних ендоскопів
- •5.1. Основні технічні вимоги до оптики ендоскопів
- •5.2. Методи випробувань
- •5.3. Прилади для випробувань і контролю оптики ендоскопів
- •Розділ 6. Збільшувальні прилади
- •Навчальний практикум
- •1. 3 Класи.
- •2. 5 Класів.
- •3. 4 Класи.
- •Тестові завдання до частини 2 Офтальмологічні медичні прилади
- •Тестові завдання до частини 3 Оптичні медичні прилади
- •Додаток 9 Конструктивні параметри ендоскопа
1.2 Хімічні характеристики матеріалів
Хімічні характеристики матеріалів визначають їх стійкість до хімічної і електрохімічної дії навколишнього середовища. Оптичні матеріали характеризуються здатністю до утворення нальоту та плям.
Утворення нальоту характеризує стійкість оптичного матеріалу до дії вологої атмосфери. Стійкість визначається при витримці заготовок в течії 1-20 годин при температурі 50°С для силікатних і 60°С для несилікатного скла і відносної вологості 85%. За стійкістю до дії вологої атмосфери, наприклад, силікатне та несилікатне скло підрозділяється на 4 групи: А (с) - стійке скло, на полірованій поверхні якого не утворюється краплинно-гігроскопічний наліт після 20 годинної витримки; Б (у) - скло, на якому наліт утворюється за 5-20 годин (проміжне скло); У (д), Г (дд) - нальотонебезпечне скло, на якому наліт з'являється при витримці від 2-х до 5 годин і витримці менше 2 годин відповідно. Деталі, виготовлені із скла групи В(д) і Г(дд), варто відразу ж після їх оброблення покривати захисними плівками.
Плямоутворення характеризує стійкість оптичного матеріалу до слабокислих водних розчинів та дистильованої води. Стійкість визначається часом, за який полірована поверхня заготовки, поміщена в 0,1 л розчину оцтової кислоти або дистильованої води, при температурі 50°С набуде у відбитому світлі фіолетового забарвлення (зниження коефіцієнта віддзеркалення на 0,4%).
За стійкістю до плямоутворення, наприклад, силікатне і несилікатне скло ділять на 6 груп:
не схильне до плямоутворення - час витримки в кислотному середовищі, необхідний для зниження коефіцієнта віддзеркалення на 0,4%, більше 5 годин;
проміжне - час витримки – 1-5 годин;
слабке плямоутворення - час витримки 0,25 годин;
схильні до плямоутворення - час витримки - менше 0,25 години;
нестійке 1 - час витримки у дистильованій воді - 0,25 - 1 години;
нестійке 2 - час витримки у воді - менше 0,25 години.
У оптичних приладах рекомендується застосовувати скло перших трьох груп стійкості до кислоти, деталі зі скла 4-6 груп вимагають захисту.
Неоптичні матеріали характеризуються корозійною стійкістю. Хімічна і електрохімічна корозія призводять до руйнування матеріалів та погіршення їх властивостей. Залежно від кліматичних зон і районів роботи приладу (наприклад, тропічний, морський, гарячий вологий, холодний тощо), місця встановлення приладу (на відкритому повітрі, під дахом, в закритому приміщенні), виду та міри корозійного навантаження (концентрація та вид домішок хімічних реагентів в атмосфері, цвіль, іній, сонячні промені, роса тощо) умови експлуатації підрозділяють на 4 групи: Л - легкі, С - середні, Ж - жорсткі та ДЖ - дуже жорсткі.
З врахуванням цих умов експлуатації інших чинників (робота у вакуумі, функціональне призначення деталі, технологія виготовлення) конструктор вибирає матеріали, визначає допустимі і недопустимі контакти (з'єднання) між деталями, призначає клас шорсткості поверхонь, який впливає на міру і швидкість корозії, підбирає вигляд захисних покриттів для забезпечення корозійної стійкості виробу.
Розглянемо коротко деякі спеціальні характеристики матеріалів оптичних деталей.
Променева (оптична) міцність характеризує міцність оптичних матеріалів, що працюють з лазерним випромінюванням. Вона важлива для матеріалів таких деталей як активні елементи твердотілих лазерів (наприклад, рубінових, з неодимового скла), а також резонаторів, вікон, лінз, дзеркал, призм, встановлених в пучках лазерного випромінювання.
Розрізняють три види променевої міцності оптичних матеріалів: термопружне розтріскування, руйнування внаслідок розігрівання інорідних включень та пробій в полі світлової хвилі (явище самофокусування).
Для підвищення променевої міцності рекомендується виконувати робочі поверхні оптичних деталей методом глибокого шліфування та полірування, використовувати оптичні матеріали, що володіють найбільшою мікротвердістю (за Кнопом), при виробництві матеріалів варто видаляти інорідні включення високотемпературним центрифугуванням їх розплавів.
Радіаційна стійкість характеризує здатність оптичного матеріалу зберігати оптичні властивості під дією іонізуючого випромінювання. Наприклад, більшість звичайного оптичного скла під дією радіації (гамма і гамма-нейтронного випромінювання) забарвлюються (темніє), тому в цих випадках необхідно використовувати спеціальне радіаційно-стійке скло, кристали та кераміку.
Люмінесцентні характеристики важливі для матеріалів оптичних деталей та оптичних середовищ, використовуваних для генерації лазерного випромінювання (твердотілі, газові, рідинні активні елементи лазерів), перетворення електричних полів, променистою та інших видів енергії в оптичне випромінювання, наприклад, свічення люмінофорів, екранів з люмінесцентної оптичної кераміки.
Токсичність матеріалів й оптичних середовищ необхідно враховувати як при їх виборі, так і організації виробництва деталей оптичних елементів. Наприклад, деякі марки скла (ІКС), кристалів (талій, цезій), оптичні клеї (ОК-50П:) є токсичними і вимагають дотримання техніки безпеки під час технологічного процесу.
Діелектрична проникність являється електромагнітною характеристикою, наприклад, таких матеріалів як електрична кераміка (КЕО10), використовувана для електричних керованих затворів та світлофільтрів.
До технологічних властивостей матеріалів та оптичних середовищ відносяться такі, які визначають можливість застосування прогресивних технологічних процесів, а також витрати часу та засобів для виготовлення і складання оптичних заготовок і деталей. До них відносяться, наприклад, здатність до пресування, можливість застосування процесів лиття, штампування, а також таких, що дають можливість отримання заготовок деталей продуктивними методами формоутворення.
Трудомісткість обробки матеріалу визначається його мікротвердістю (наприклад, лейкосапфір Аl2О3, з якого виготовляється захисне скло та деталі приладів УФ та ІЧ діапазону, що працюють в тяжких умовах, поступається за твердістю лише алмазу), відносною твердістю за зішліфовуванням (наприклад, скло ФК14 має Нs=0,2, скло ТБФ4 - Нs=1,7, а ситал СО21 - Нs=1,9), фізико-хімічними властивостями та структурою (наприклад, сплав, що погано обробляється різанням, інвар, а також берилій, що вимагає багатократних стабілізуючих термоциклічних дій, для зняття залишкового напруження після чорнового та чистового механічних оброблень).
Типовим прикладом впливу оптичних середовищ на трудомісткість технологічних процесів можуть служити оптичні клеї, одні з яких вимагають при склеюванні деталей забезпечення підвищеної температури (у термостаті) і часу витримки до 5-6 діб (акриловий клей), а інші (ОК-72ФТ15) мають тривалість склеювання при кімнатній температурі не більше однієї доби.