Promieniowanie laserowe

wysoką spójnością (promieniowanie lasera
rozchodzi się w jednym wyznaczonym przez oś
rezonatora kierunku)
 monochromatycznością (promieniowanie
laserowe charakteryzuje się bardzo wąskim
zakresem widmowym)
 kierunkowością rozchodzenia się wiązki
(generowane w laserze fale
elektromagnetyczne rozchodzą się zachowując
tą samą fazę )

Ważną jego własnością jest możliwość
uzyskiwania bardzo dużych gęstości mocy
wiązki laserowej.

Promieniowanie laserowe charakteryzuje się:

 

Promieniowanie laserowe w zakresie fal

od nadfioletu do dalekiej podczerwieni różni

się między innymi tym od promieniowania

optycznego pochodzącego z innych źródeł,

że jego wiązka jest wiązką spójną.

Może to być powodem znacznej

koncentracji energii na małej powierzchni.

Powyższe względy wymagają zachowania

szczególnej ostrożności oraz

rygorystycznego stosowania ochron i

zabezpieczeń przez osoby obsługujące

lasery i urządzenia laserowe.

   

Promieniowanie z zakresu długości fal
poniżej 400 nm i powyżej 1400 nm nie

wnika do wnętrza oka, natomiast

powoduje uszkodzenie rogówki. W

przypadku skóry skutkiem działania

promieniowania laserowego może być

uszkodzenie tkanki (zwęglenie,

oparzenie, rumień).

Do obliczania zagrożeń wywołanych

promieniowaniem laserowym stosuje

się maksymalną dopuszczalną

ekspozycję promieniowania

laserowego (MDE)

Wartości MDE są ustalane poniżej

znanych poziomów zagrożeń.

Zakres[n

m]

Oczy

Skóra

100 – 280
280 - 315

uszkodzenie
rogówki

rumień, działania
rakotwórcze

315 - 400

katarakta
fotochemiczna

oparzenia,ciemnienie

400 - 780

fotochem. i
termiczne
uszkodzenie
siatkówki

oparzenie, reakcje
fotoczułe

780 -
1400

katarakta,
poparzenie
siatkówki

oparzenie skóry

1400 -
3000

przymglenie
rogówki, oparzenie
rogówki

oparzenie skóry

3000-
1mm

oparzenie rogówki

oparzenie skóry

Promieniowanie laserowe o tej samej mocy

lecz o

różnych długościach fal może wywołać
różne skutki,podczas oddziaływania z tkanką
biologiczną,tak więc lasery- źródło

promieniowania

laserowego podzielono na klasy:

 1 (bezpieczne w racjonalnych warunkach)

 1M

 2

 2M

 3R

 3B

 4 (wytwarzające niebezpieczne odbicia

rozproszone)

Słowo laser to angielski akronim:

L ight

światła

A mplification by

wzmocnienie poprzez

S timulated

wymuszoną

E mission of

emisję

R adiation

promieniowania

Tradycyjnie laser to źródło światła -

widzialnego promieniowania z dziedziny fal

elektromagnetycznych (EM) zaś maser to

źródło spójnego promieniowania

mikrofalowego.

Obecnie pojęcie lasera rozszerza się na

sąsiednie zakresy fal EM: podczerwień -

rejestrowana przez nasze zmysły jako fale

cieplne oraz ultrafiolet - kojarzący się nam z

efektami zaniku warstwy ozonowej nad

biegunami.

Wzmocnienie

Laser jest źródłem (generatorem)

promieniowania.

Jak każdy generator przekształca on

dostarczaną energię - w przypadku laserów

medycznych jest to energia elektryczna - w

energię fal elektromagnetycznych

wykorzystując:

efekt wzmocnienia
sprzężenie zwrotne
promieniowania w w
postaci rezonatora
ośrodku czynnym lasera

 

   

Efekt wzmocnienia promieniowania oraz

warunkujące je zjawisko emisji

wymuszonej zostały opisane przez

A. Einsteina w 1917 r. a po raz pierwszy

zaobserwowane w laboratorium

J.P. Gordona (MASER) ponad 35 lat później.

Emisja wymuszona

    Ciała fizyczne charakteryzują się określoną

zdolnością do emisji i absorpcji

promieniowania fal EM. Każda z substancji

chemicznych może pochłaniać

(absorbować) i emitować promieniowanie

o ściśle określonych częstościach -

długościach fali.

Odpowiadają one różnicom energii

charakterystycznych dla stanów kwantowych

danej substancji.

Co się stanie z cząsteczką wzbudzoną

uprzednio do stanu E

2

gdy padnie na nią

promieniowanie rezonansowe o

odpowiedniej energii kwantu?

Otóż A. Einstein w 1917 r. wykazał, że

cząsteczka wyemituje drugi "bliźniaczy"

kwant promieniowania, a sama opuści

stan wzbudzony i przeniesie się na niższy

stan energetyczny.

Proces ten nazwano emisją wymuszoną

w odróżnieniu od opisanej już emisji

spontanicznej.

Stan, w którym znajduje się większość
atomów uczestniczących w procesie
wzmacniania to stan inwersji obsadzeń
poziomów energetycznych.

Fala EM przechodząc przez taki ośrodek w
stanie inwersji obsadzeń wywołuje w niej
znacznie więcej aktów emisji wymuszonej
niż absorpcji.

Dlatego stosuje się metody wytwarzania
stanu inwersji obsadzeń poziomów
energetycznych:

1. Pulsacyjna absorpcja kwantów
promieniowania o określonej częstotliwości

2. Wywołanie zderzeń niesprężystych
elektronów z atomami lub atomów z
atomami

3. Separacja cząstek o większej energii

Podział laserów stosowanych w medycynie
dokonywany jest na podstawie
następujących kryteriów:

 długości emitowanej fali (UV,obszar
widzialny, podczerwień)
 rodzaj ośrodka czynnego (stały, ciekły,
gazowy, półprzewodnikowy)
 modulacji pracy (impulsowa, ciągła)
 mocy wyjściowej wiązki (wysoko- i
niskoenergetyczne)

Podsumowując właściwości
promieniowania laserowego:
 szerokość linii widmowej jest bardzo mała
(jednobarwność)
 tworzące wiązkę promienie biegną
równolegle (wiązka skolimowana)
 promieniowanie wykazuje
koherencję(spójność), której kryterium jest
tutaj zdolność ciągów falowych do
interferencji
 wytworzone jest w ośrodku naświetlonym
promieniowaniem wymuszającym,co nadaje
promieniowaniu laserowemu określony
kierunek