Вопрос№75

Ла́зер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения), опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.

Классификация лазеров

Основная статья: Виды лазеров

Твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe. Накачка оптическая и от полупроводниковых лазеров, осуществляется по трёх- или четырёхуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывным и квазинепрерывном режимах^[18].

Полупроводниковые лазеры. Формально также являются твердотельными, но традиционно выделяются в отдельную группу, поскольку имеют иной механизм накачки (инжекция избыточных носителей заряда через p-n переход или гетеропереход, электрический пробой в сильном поле, бомбардировка быстрыми электронами), а квантовые переходы происходят между разрешёнными энергетическими зонами, а не между дискретными уровнями энергии. Полупроводниковые лазеры — наиболее употребительный в быту вид лазеров^[24]. Кроме этого применяются в спектроскопии, в системах накачки других лазеров, а также в медицине (см. фотодинамическая терапия.

Лазеры на красителях. Тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор флюоресцирующих с образованием широких спектров органических красителей. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного синглетных электронных состояний. Накачка оптическая, могут работать в непрерывном и импульсном режимах. Основной особенностью является возможность перестройки длины волны излучения в широком диапазоне. Применяются в спектроскопических исследованиях^[25].

Газовые лазеры — лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. В зависимости от системы накачки газовые лазеры разделяют на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частицами (например, лазеры с ядерной накачкой^[26], в начале 80-х проводились испытания систем противоракетной обороны на их основе^[27], однако, без особого успеха^[28]), газодинамические и химические лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры^[29].

Газодинамические лазеры — газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём адиабатического расширения движущейся с высокой скоростью газовой смеси (чаще N₂+CO₂+He или N₂+CO₂+Н₂О, рабочее вещество — CO₂)^[30].

Эксимерные лазеры — разновидность газовых лазеров, работающих на энергетических переходах эксимерных молекул (димерах благородных газов, а также их моногалогенидов), способных существовать лишь некоторое время в возбуждённом состоянии. Накачка осуществляется пропусканием через газовую смесь пучка электронов, под действием которых атомы переходят в возбуждённое состояние с образованием эксимеров, фактически представляющих собой среду с инверсией населённостей. Эксимерные лазеры отличаются высокими энергетическими характеристикам, малым разбросом длины волны генерации и возможности её плавной перестройки в широком диапазоне^[31].

Химические лазеры — разновидность лазеров, источником энергии для которых служат химические реакции между компонентами рабочей среды (смеси газов). Лазерные переходы происходят между возбуждёнными колебательно-вращательными и основными уровнями составных молекул продуктов реакции. Для осуществления химических реакций в среде необходимо постоянное присутствие свободных радикалов, для чего используются различные способы воздействия на молекулы для их диссоциации. Отличаются широким спектром генерации в ближней ИК-области, большой мощностью непрерывного и импульсного излучения^[32].

Лазеры на свободных электронах — лазеры, активной средой которых является поток свободных электронов, колеблющихся во внешнем электромагнитном поле (за счёт чего осуществляется излучение) и распространяющихся с релятивистской скоростью в направлении излучения. Основной особенностью является возможность плавной широкодиапазонной перестройки частоты генерации. Различают убитроны и скаттроны, накачка первых осуществляется в пространственно-периодическом статическом поле ондулятора, вторых — мощным полем электромагнитной волны. Существуют также мазеры на циклотронном резонансе и строфотроны, основанные на тормозном излучении электронов, а также флиматроны, использующие эффект черенковского и переходного излучений. Поскольку каждый электрон излучает до 10⁸ фотонов, лазеры на свободных электронах являются, по сути, классическими приборами и описываются законами классической электродинамики^[33].

Квантовые каскадные лазеры − полупроводниковые лазеры, которые излучают в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне^[34]. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают посредством вынужденных переходов между разрешенными электронными и дырочными уровнями, разделенными запрещенной зоной полупроводника, излучение квантовых каскадных лазеров возникает при переходе электронов между слоями гетероструктуры полупроводника и состоит из двух типов лучей, причем вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии^[35].

Волоконный лазер — лазер, резонатор которого построен на базе оптического волокна, внутри которого полностью или частично генерируется излучение. При полностью волоконной реализации такой лазер называется цельноволоконным, при комбинированном использовании волоконных и других элементов в конструкции лазера он называется волоконно-дискретным или гибридным.

Вертикально-излучающие лазеры (VCSEL) — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором» — разновидность диодного полупроводникового лазера, излучающего свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла, в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности пластин.

Другие виды лазеров, развитие принципов которых на данный момент является приоритетной задачей исследований (рентгеновские лазеры^[36], гамма-лазеры^[37] и др.).

Свойства лазерного излучения

Лазер - квантовый усилитель или генератор когерентного электромагнит­ного излучения оптического диапазона (света).

Лазерное излучение - электромагнитное излучение оптического диапазо­на, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность, что позволяет создать большую локаль­ную концентрацию энергии.

Когерентность (от латинского cohaerens - находящийся в связи, связан­ный) - согласованное протекание во времени нескольких колебательных волновых процессов одной частоты и поляризации, свойство двух или более колебательных волновых процессов, определяющее их способность при сло­жении взаимно усиливать или ослаблять друг друга. Тогда при их сложении в пространстве возникает интерференционная картина. Различают пространс­твенную и временную когерентности.

Другими словами, когерентность - это распространение фотонов в од­ном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию. Излуче­ние, состоящее из таких фотонов, называют когерентным.

Пространственная когерентность относится к волновым полям, изме­ряемым в один и тот же момент времени в двух разных точках пространства. Если за время наблюдения, равное двум периодам колебаний, фаза изменится не более чем на п, то поля называют когерентными. Расстояние, на котором сохраняется когерентность, называют длиной когерентности, т. е. на этом расстоянии наблюдаются интерференционные эффекты.

Временная когерентность описывает поведение волн в течение времени, относится к одной точке поля, но в различные моменты времени и тесно свя­зана с понятием монохроматичности. Характеризуется таким параметром, как время когерентности.

Пространственная когерентность определяется геометрическими разме­рами источника излучения, временная - спектральным составом излучения, т. е. зависимостью энергии излучения от длины волны (спектра).

Большинство лазеров, применяемых в современной лазерной терапии — диодные и имеют чрезвычайно малую длину когерентности. Для импуль­сных полупроводниковых лазеров /. составляет доли миллиметра. Другими словами, на небольшом расстоянии от биологического объекта излучаемое поле ведет себя как некогерентный источник (подразумевается пространс­твенная когерентность).

Интерференция света - явление, возникающее при наложении двух или нескольких когерентных световых волн, линейно поляризованных в одной плоскости, состоящее в устойчивом во времени усилении или ослаблении интенсивности результирующей световой волны в зависимости от соотноше­ния между фазами этих волн.

Монохроматичность (дословно - одноцветность) - излучение одной определенной частоты или длины волны. Более корректно - излучение с достаточно малой шириной спектра. Условно за монохроматичное можно принимать излучение с шириной спектра менее 5 нм. Именно такую ши­рину спектральной линии имеют импульсные полупроводниковые лазеры. У одномодовых непрерывных лазеров ширина спектра излучения не более 0,3 нм.

Поляризация - симметрия (или нарушение симметрии) в распределении ориентации вектора напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне относительно направления ее распространения. Если две взаимно перпендикулярные составляющие вектора напряженности электрического поля (Е) совершают колебания с постоянной во времени раз­ностью фаз, то волна называется поляризованной. Если изменения происхо­дят хаотично (при распространении электромагнитных волн в анизотропных средах, отражении, преломлении, рассеянии и др.), то волна является непо- ляризованной.

Постараемся проще сформулировать понятие поляризации. Если мы пос­мотрим вдоль оси распространения на убегающую от нас волну (рис. 25), то тогда увидим несколько вариантов ее движения или колебаний (волна все- таки). В первом случае (рис. 26, а) волна будет совершать колебания стро­го вдоль плоскости распространения, и мы ее просто не увидим, как лист бумаги, который повернули к нам параллельно поверхности. Такую волну называют линейно поляризованной. Во втором случае волне задан начальный импульс, отклоняющий ее колебания от заданного направления, и мы видим, что она как бы вращается вдоль оси распространения, «ввинчивается» в про­странство. Тогда говорят о круговой поляризации. В общем случае в излучении (волновом поле) можно найти все типы волн, и такой, самый распространенный вариант называют эллиптической (частичной) поляриза­цией (рис. 26, в).

Состояние поляризации описывают параметром, называемым степенью поляризации (С_п), равным отношению разности интенсивности двух выде­ленных ортогональных составляющих к сумме их интенсивностей:

ТЕ-ТМ ~ ТЕ + ТМ'

где ТЕ - интенсивность в плоскости распространения электрической составляющей электромагнитной волны; ТМ-интенсивность в плоскости рас­пространения магнитной составляющей электромагнитной волны.

На практике чаще используют коэффициент поляризации К_п- С_п- 100%.

Направленность - следствие когерентности лазерного излучения, когда фотоны обладают одним направлением распространения. У полупроводни­ковых инжекционных лазеров излучение расходящееся (и достаточно силь­но!), что, однако, не мешает называть их лазерами. Параллельный световой луч называют коллимированным.

Мощность излучения - энергетическая характеристика электромагнитно­го излучения. Единица измерения в СИ - ватт [Вт].

Энергия (доза) - мощность электромагнитной волны, излучаемая в едини­цу времени. Единица измерения в СИ - джоуль [Дж], или [Вт • с]. Использу­емый на практике термин «доза» - мера действующей на организм энергии. Физический смысл и размерность совпадают.

Плотность мощности - отношение мощности излучения к площади по­верхности, перпендикулярной к направлению распространения излучения. Единица измерения в СИ - ватт/м² [Вт/м²].

Плотность дозы - энергия излучения, распределенная по площади по­верхности воздействия (когда слово «плотность» исчезает и остается толь­ко «доза», это не совсем корректно). Единица измерения в СИ - джоуль/м² [Дж/м²]. На практике более удобным представляется использование единицы Дж/см², так как площади, на которые реально происходит воздействие ла­зерным излучением, исчисляются несколькими квадратными сантиметрами. Этот параметр определяющий, можно даже сказать основной, в биологиче­ских эффектах низкоинтенсивного лазерного излучения.

Плотность дозы вычисляется по формуле:

D = (Рср.^х T)/S,

где D - доза лазерного воздействия; Р_Ср - средняя мощность излучения; Т — время воздействия; S- площадь воздействия

Очень важно понимать, что для достижения наилучшего результата (или эффекта вообще) необходимо задать оптимальную плотность дозы.

Другими словами, нельзя меньше или больше - нужно обеспечить именно и только оптимальное значение. Все три параметра - средняя мощность из­лучения, время воздействия и площадь воздействия - взаимозависимы, т. е. подбор оптимальной дозы может быть изменен вариацией одного из пара­метров. Мы можем увеличить мощность или время для увеличения плотнос­ти дозы, а также уменьшить площадь воздействия.

В литературе практически всегда упоминается не «плотность дозы», а только термин «доза». Это связано с тем, что площадь чаще всего автоматически зада­ется методикой воздействия. Например, при использовании зеркальной насадки площадь принимается равной 1 см² и не меняется в процессе проведения проце­дуры. То есть происходит нормирование параметров воздействия для облегче­ния работы. К сожалению, не всегда удается применять контактно-зеркальный метод, когда табличное значение нормированной дозы используется без всяких корректировок. В реальной жизни необходимо учитывать и площадь воздейс­твия. В табл. 3-5 представлены приблизительные значения площадей облучения в наиболее распространенных случаях при дистантной методике воздействия в зависимости от диаметра светового пятна или расстояния до объекта.

Площадь облучения (S) для различных диаметров светового пятна (d) при использовании ГНЛ с линзой для расширения луча или непрерывных лазеров с магистральным световодом d, см 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 8 10 S, см2 0,2 1 2 3 5 7 10 13 16 20 24 28 33 38 50 79

 

Площадь облучения (S) для различных расстояний (/) от непрерывных лазеров без оптического модуля до облучаемой поверхности

1, см	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	7	8	9	10
S, см2	0,02	0,1	0,2	0,4	0,6	0,9	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	3,6	4,9	6,4	8,1	10

Площадь облучения (S) для различных расстояний (/) от импульсных лазеров без насадок до облучаемой поверхности

/, см	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	7	8	9	10
S, см2	0,05	0,2	0,4	0,8	1,2	1,7	2,3	3,1	4	5	6	7	9	12	16	19

В табл. 7 представлены относительные (нормированные на площадь, рав­ную 1 см²) значения доз излучения для наиболее распространенных значе­ний мощности и времени воздействия непрерывного лазерного излучения. Мощность дана в мВт (1 (Р Вт), что более удобно. Необходимо внимательно следить за размерностью всех величин, используемых в расчетах.  

Таблица 7 Экспозиция Средняя мощность излучения, мВт мин сек 0,5 1 1,5 1,8 2 3 5 10 15 20 25 30 - 1 0,001 0,001 0,0015 0,002 0,002 0,003 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 - 4 0,002 0,004 0,006 0,007 0,008 0,012 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 - 8 0,004 0,008 0,012 0,014 0,016 0,024 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 - 10 0,005 0,01 0,015 0,018 0,02 0,03 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,2 15 0,008 0,015 0,023 0,027 0,03 0,045 0,075 0,15 0,23 0,3 0,38 0,45 0,3 20 0,01 0,02 0,03 0,036 0,04 0,06 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,5 30 0,015 0,03 0,045 0,054 0,06 0,09 0,15 0,3 0,45 0,6 0,75 0,9 1 60 0,03 0,06 0,09 0,11 0,12 0,18 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2 120 0,06 0,12 0,18 0,22 0,24 0,36 0,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4 240 0,12 0,24 0,36 0,43 0,48 0,72 1,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 6 360 0,18 0,36 0,54 0,65 0,72 1,08 1,8 3,6 5,4 7,2 9 10,8 8 480 0,24 0,48 0,72 0,86 0,96 1,44 2,4 4,8 7,2 9,6 12 14,4 10 600 0,3 0,6 0,9 1,1 1,2 1,8 3 6 9 12 15 18

 

Модуляция излучения - процесс изменения во времени мощности излу­чения (амплитудная), частоты (частотная), фазы {фазовая). На практике в лазерной терапии используется только амплитудная модуляция, которая описывается следующими параметрами (рис. 28): длительность импульса (г_м) - время, когда происходит излучение (определяют на уровне половины максимальной амплитуды); темновой период (Т_темн) - время отсутствия излучения; период и частота (см. выше); а также скважность (Q) - отноше­ние периода к длительности импульса излучения.

Различают три основных режи­ма излучения:

-     непрерывный (немодулиро- ванный) - когда мощность не меняется во все время воз­действия и средняя мощность равна максимальной;

-     модулированный - когда ме­няется амплитуда излучения (мощность) по некоторому закону, при этом средняя мощ­ность (Р_Ср) в Q раз меньше максимальной (Рмакс.) ^или Рср. ⁼ Рмакс J Q

-     импульсный - когда излуче­ние происходит за очень ко­роткий промежуток времени в виде редко повторяющихся импульсов.

Мощность излучения

В отношении режимов излучения необходимо сделать несколько заме­чаний:

1. Излучение непрерывных лазеров можно модулировать в пределах мощ­ности, которую они обеспечивают в непрерывном режиме (или с незначи­тельным превышением).

2.  Модуляция может иметь различную форму (прямоугольник, треуголь­ник и др.) и быть многочастотной - как это делается при помощи блока «Матрикс-БИО».

3.  Непрерывные лазеры могут иметь среднюю мощность в десятки ватт и при соответствующей модуляции обеспечивать импульсный режим, но им­пульсные лазеры не могут работать в непрерывном режиме Сам механизм работы импульсных лазеров предполагает накопление энергии в течение относительно длительного промежутка времени, чтобы «выплеснуть» ее в одно мгновенье.

4.  Условно импульсным можно считать такое модулированное излучение, длительность импульса которого не превышает 1 мкс при скважности бо­лее 100. Именно эти граничные условия различают импульсные и непрерыв­ные лазеры (как переходные - квазинепрерывные). У импульсных лазерных диодов превышение этих границ приводит к их резкой деградации за счет теплового разрушения.

При модулированном режиме работы непрерывных лазеров средняя мощность уменьшается в 2 раза, так как чаще всего излучение модулирует­ся прямоугольными импульсами со скважностью Q, равной 2. Измерители мощности при этом автоматически показывают реальное значение средней мощности, которое и принимается в расчетах.

Для импульсных лазеров расчет дозы усложняется промежуточным оп­ределением средней мощности (Р_Ср ), так как измерители в этих аппаратах показывают импульсную мощность:

Pep. ⁼ Ри ^х tи ^х F_u,

где Р_и - импульсная мощность излучения по показанию измерителя, Вт; _и - длительность импульса излучения, с; F_u - частота повторения импуль­сов, Гц.

Обратите внимание на то, что для импульсных лазеров дозу можно ре­гулировать изменением частоты!

В табл. 8 даны расчетные величины средней мощности излучения для различных значений импульсной мощности и частоты повторения импуль­сов. С целью упрощения длительность импульсов принимали неизменной и равной 100 не (Ю^-7 с) - типичное значение для наиболее распространенных лазеров. Длительность импульсов - величина постоянная, задается генерато­ром накачки лазера.

Таблица 8 Импуль­сная мощ­ность, Вт Частота повторения импульсов лазерного излучения, Гц 1 2,4 4 10 20 50 80 100 150 300 600 1500 3000 1 0,000 0,000 0,000 0,001 0,002 0,005 0,008 0,01 0,02 0,03 0,06 0,15 0,3 2 0,000 0,000 0,001 0,002 0,004 0,01 0,016 0,02 0,03 0,06 0,12 0,3 0,6 3 0,000 0,001 0,001 0,003 0,006 0,02 0,024 0,03 0,05 0,09 0,18 0,45 0,9 4 0,000 0,001 0,002 0,004 0,008 0,02 0,032 0,04 0,06 0,12 0,24 0,6 1,2 5 0,001 0,001 0,002 0,005 0,01 0,03 0,04 0,05 0,08 0,15 0,3 0,75 1,5 7 0,001 0,002 0,003 0,007 0,01 0,04 0,056 0,07 0,11 0,21 0,42 1,1 2,1 9 0,001 0,002 0,004 0,009 0,02 0,05 0,07 0,09 0,14 0,27 0,54 1,4 2,7 10 0,001 0,002 0,004 0,01 0,02 0,05 0,08 0,1 0,15 0,3 0,6 1,5 3 12 0,001 0,003 0,005 0,012 0,02 0,06 0,1 0,12 0,18 0,36 0,72 1,8 3,6 15 0,002 0,004 0,006 0,015 0,03 0,08 0,12 0,15 0,23 0,45 0,9 2,3 4,5 20 0,002 0,005 0,008 0,02 0,04 0,1 0,16 0,2 0,3 0,6 1,2 3 6 25 0,003 0,006 0,01 0,025 0,05 0,13 0,2 0,25 0,38 0,75 1,5 3,8 7,5 30 0,003 0,007 0,012 0,03 0,06 0,15 0,24 0,3 0,45 0,9 1,8 4,5 9 40 0,004 0,01 0,016 0,04 0,08 0,2 0,32 0,4 0,6 1,2 2,4 6 12 50 0,005 0,012 0,02 0,05 0,1 0,25 0,4 0,5 0,75 1,5 3 7,5 15 60 0,006 0,014 0,024 0,06 0,12 0,3 0,48 0,6 0,9 1,8 3,6 9 18 70 0,007 0,017 0,028 0,07 0,14 0,35 0,56 0,7 1,1 2,1 4,2 11 21 80 0,008 0,019 0,032 0,08 0,16 0,4 0,64 0,8 1,2 2,4 4,8 12 24

 

Часто в методических рекомендациях и литературе приводится непос­редственно доза воздействия без указания других характеристик (частота, время воздействия, мощность). Табл. 9 помогает решить для таких случаев как бы обратную задачу: для данной дозы (D) и времени (7) воздействия оп­ределить плотность мощности излучения (Е) по формуле: P_cp.=ExS

и среднюю мощность для известной площади воздействия (S) по формуле:

Таблица 9 Экспозиция Доза лазерного воздействия, Дж/см2 мин с 0,002 0,005 0,02 0,05 0,1 0,5 1 2 5 10 15 20 30 - 1 2 5 20 50 100                 - 4 0,5 1,25 5 12,5 25 125 250             - 8 0,25 0,63 2,5 6,3 12,5 63 125 250           - 10 0,2 0,5 2 5 10 50 100 200           0,2 15 0,13 0,3 1,3 3,3 7 33 67 133           0,3 20 0,1 0,25 1 2,5 5 25 50 100 250 - - - - 0,5 30 0,07 0 1 2 3 17 33 67 167 - - - - 1 60 0,03 0,08 0,33 0,8 1,7 8 17 33 83 167 250 - - 2 120 0,017 0,04 0,2 0,4 0,8 4 8 17 42 83 125 167 250 4 240 0,008 0,02 0,08 0,2 0,4 2 4 8 21 42 63 83 125 6 360 0,006 0,01 0,06 0,14 0,28 1,4 3 6 14 28 42 56 83 8 480 0,004 0,01 0,04 0,1 0,2 1,0 2 4 10 21 31 42 63 10 600 0,003 0,008 0,03 0,08 0,17 0,8 1,7 3,3 8 17 25 33 50

Обращает на себя внимание широкая вариабельность исходных пара­метров при неизменной дозе: можно большой мощностью воздействовать на короткий промежуток времени и, наоборот, длительное время облучать малой мощностью. Выбор, как всегда, остается за специалистом. Исходя из возможностей аппаратуры, остроты заболевания, состояния пациента, дан­ных литературы, собственного опыта и т. д. принимается решение в пользу конкретных характеристик пространственно-временных параметров воз­действия.

При расчете дозы необходимо учитывать, что при дистантном мето­де воздействия приблизительно 50% энергии отразится от поверхности кожи. Коэффициент отражения кожей электромагнитных волн оптическо­го диапазона достигает 43-55% и зависит от различных причин: охлаж­дение участка воздействия снижает значение коэффициента отражения на 10-15%; у женщин он на 5-7% выше, чем у мужчин; у лиц старше 60 лет ниже, чем у молодых; увеличение угла падения луча ведет к возрастанию коэффициента отражения во много раз. Существенное влияние на коэф­фициент отражения оказывает цвет кожных покровов: чем темнее кожа, тем этот параметр ниже. Так, для пигментированных участков он меньше на 6-8%. При внутриполостной и контактно-зеркальной методиках прак­тически вся подводимая мощность поглощается в объеме ткани в зоне воздействия.

Различна и глубина поглощения (чаще говорят глубина проникновения) ла­зерного излучения, которая зависит как от длины волны падающего света, так и от состава ткани (рис. 30). Экспериментальными исследованиями ус­тановлено, что проникающая способность излучения от ультрафиолетового до оранжевого диапазона постепенно увеличивается от 20 мкм до 2,5 мм с резким увеличением глубины проникновения в красном диапазоне (до 20- 30 мм), с пиком проникающей способности в ближнем инфракрасном (при X = 0,95 мкм - до 50 мм) и резким снижением до долей миллиметра далее. Максимум пропускания кожей электромагнитного излучения находится в диапазоне длин волн от 0,8 до 1,2 мкм.

Строго говоря, термин «глубина проникновения» с позиций лазерной те­рапии не совсем корректен и не имеет количественной оценки, так как под этим понимают проникновение некоторого количества фотонов, достаточно­го для измерения, а не об энергии, необходимой для «включения» вызванных лазерным излучением процессов. Другими словами, мы не знаем, сколько фотонов «пошли на пользу», вызвав фотобиологический отклик, а какая их часть поглотилась без эффекта.