Razpon valovnih dolžin laserskega sevanja. Laserske valovne dolžine

1. Prehod monokromatske svetlobe skozi prozoren medij.

2. Ustvarjanje populacijske inverzije. Metode črpanja.

3. Načelo delovanja laserja. Vrste laserjev.

4. Lastnosti lasersko sevanje.

5. Značilnosti laserskega sevanja, ki se uporablja v medicini.

6. Spremembe lastnosti tkiva in njegove temperature pod vplivom neprekinjenega močnega laserskega sevanja.

7. Uporaba laserskega sevanja v medicini.

8. Osnovni pojmi in formule.

9. Naloge.

Vemo, da se svetloba oddaja v ločenih enotah - fotonih, od katerih vsaka nastane kot posledica sevalnega prehoda atoma, molekule ali iona. Naravna svetloba je zbirka ogromno število takšni fotoni, ki se razlikujejo po frekvenci in fazi, oddajajo ob naključnih časih v naključnih smereh. Proizvaja močne žarke monokromatske svetlobe z uporabo naravni viri- skoraj nerešljiva naloga. Hkrati so potrebo po takšnih žarkih čutili tako fiziki kot strokovnjaki številnih uporabnih znanosti. Ustvarjanje laserja je omogočilo rešitev tega problema.

Laser- naprava, ki ustvarja koherentno elektromagnetno valovanje zaradi stimuliranega oddajanja mikrodelcev medija, v katerem se ustvari visoka stopnja vzbujanja enega od energijskih nivojev.

Laser (LASER Light Amplification by Stimulated of Emission Radiation) - ojačanje svetlobe s pomočjo stimuliranega sevanja.

Jakost laserskega sevanja (LR) je mnogokrat večja od jakosti naravnih svetlobnih virov, divergenca laserskega žarka pa je manjša od ene kotne minute (10 -4 rad).

31.1. Prehod monokromatske svetlobe skozi prozoren medij

V 27. predavanju smo ugotovili, da prehod svetlobe skozi snov spremlja: fotonsko vzbujanje njegovih delcev in aktov stimulirana emisija. Poglejmo si dinamiko teh procesov. Naj se širi v okolju enobarvni svetloba, katere frekvenca (ν) ustreza prehodu delcev tega medija iz prizemnega nivoja (E 1) na vzbujeni nivo (E 2):

Fotoni, ki zadenejo delce v osnovnem stanju, bodo biti absorbiran in delci sami bodo prešli v vzbujeno stanje E 2 (glej sliko 27.4). Fotoni, ki zadenejo vzbujene delce, sprožijo stimulirano emisijo (glej sliko 27.5). V tem primeru se fotoni podvojijo.

V stanju termičnega ravnovesja je razmerje med številom vzbujenih (N 2) in nevzbujenih (N 1) delcev podrejeno Boltzmannovi porazdelitvi:

kjer je k - Boltzmannova konstanta, T - absolutna temperatura.

V tem primeru je N 1 >N 2 in absorpcija prevlada nad podvajanjem. Posledično bo intenziteta nastajajoče svetlobe I manjša od jakosti vpadne svetlobe I 0 (slika 31.1).

riž. 31.1. Slabljenje svetlobe, ki prehaja skozi medij, v katerem je stopnja vzbujanja manjša od 50 % (N 1 > N 2)

Ko se svetloba absorbira, se stopnja vzbujanja poveča. Ko doseže 50 % (N 1 = N 2), med absorpcija in podvojitev Vzpostavljeno bo ravnotežje, saj bosta verjetnosti, da fotoni zadenejo vzbujene in nevzbujene delce, enaki. Če se osvetlitev medija ustavi, se bo medij čez nekaj časa vrnil v začetno stanje, ki ustreza Boltzmannovi porazdelitvi (N 1 > N 2). Naredimo predhodni zaključek:

Pri osvetljevanju okolja z monokromatsko svetlobo (31.1) nemogoče doseči takšno stanje okolja, v katerem stopnja vzbujanja presega 50%. Vseeno pa razmislimo o vprašanju prehoda svetlobe skozi medij, v katerem je na nek način doseženo stanje N 2 > N 1. To stanje imenujemo stanje z inverzna populacija(iz lat. inversio- obračanje).

Inverzija prebivalstva- stanje okolja, v katerem je število delcev na enem od zgornjih nivojev večje kot na spodnjem nivoju.

V mediju z obrnjeno naseljenostjo je verjetnost, da foton zadene vzbujen delec, večja kot v nevzbujenega. Zato proces podvajanja prevladuje nad procesom absorpcije in obstaja dobiček svetloba (slika 31.2).

Ko svetloba prehaja skozi populacijsko invertiran medij, se bo stopnja vzbujanja zmanjšala. Ko doseže 50 %

riž. 31.2. Ojačanje svetlobe, ki prehaja skozi medij z obrnjeno naseljenostjo (N 2 > N 1)

(N 1 = N 2), med absorpcija in podvojitev Vzpostavljeno bo ravnovesje in učinek ojačanja svetlobe bo izginil. Če se osvetlitev medija ustavi, se bo medij čez nekaj časa vrnil v stanje, ki ustreza Boltzmannovi porazdelitvi (N 1 > N 2).

Če se vsa ta energija sprosti v sevalnih prehodih, potem bomo prejeli svetlobni impulz ogromne moči. Resda še ne bo imel zahtevane koherentnosti in usmerjenosti, a bo noter visoka stopnja enobarvni (hv = E 2 - E 1). To še ni laser, je pa že nekaj blizu.

31.2. Ustvarjanje populacijske inverzije. Metode črpanja

Ali je torej mogoče doseči populacijsko inverzijo? Izkazalo se je, da lahko, če uporabljate tri ravni energije z naslednjo konfiguracijo (slika 31.3).

Naj bo okolje osvetljeno z močnim bliskom svetlobe. Del emisijskega spektra bo absorbiran pri prehodu iz glavnega nivoja E 1 v široki nivo E 3 . Naj vas spomnimo, da široka je energijska raven s kratkim časom sprostitve. Zato večina delcev, ki pridejo na vzbujevalni nivo E 3, brez sevanja preide na ozek metastabilni nivo E 2, kjer se kopičijo. Zaradi ozkosti tega nivoja le majhen delež bliskavih fotonov

riž. 31.3. Ustvarjanje populacijske inverzije na metastabilni ravni

ki lahko povzroči prisilni prehod E 2 → E 1 . To zagotavlja pogoje za ustvarjanje inverzne populacije.

Proces ustvarjanja populacijske inverzije se imenuje napolnjena. Sodobni laserji uporabljajo različne vrste črpanja.

Optično črpanje prosojnih aktivnih medijev uporablja svetlobne impulze iz zunanjega vira.

Črpanje plinastih aktivnih medijev z električnim praznjenjem uporablja električno razelektritev.

Injekcijsko črpanje polprevodniških aktivnih medijev uporablja električni tok.

Kemično črpanje aktivnega medija iz mešanice plinov porabi energijo kemična reakcija med sestavinami mešanice.

31.3. Načelo delovanja laserja. Vrste laserjev

Funkcionalni diagram laserja je prikazan na sl. 31.4. Delovna tekočina (aktivni medij) je dolg ozek valj, katerega konca pokrivata dve ogledali. Eno od ogledal (1) je prosojno. Takšen sistem imenujemo optični resonator.

Črpalni sistem prenaša delce iz prizemnega nivoja E 1 na absorpcijski nivo E 3 , od koder se brez sevanja prenašajo na metastabilni nivo E 2 , kar ustvarja njegovo populacijsko inverzijo. Po tem se začnejo spontani sevalni prehodi E 2 → E 1 z emisijo monokromatskih fotonov:

riž. 31.4. Shema laserske naprave

Spontani emisijski fotoni, oddani pod kotom na os votline, izstopijo skozi stransko površino in ne sodelujejo v procesu generiranja. Njihov tok hitro usahne.

Fotoni, ki se po spontani emisiji premikajo vzdolž osi resonatorja, večkrat prehajajo skozi delovno tekočino in se odbijajo od ogledal. Hkrati medsebojno delujejo z vzbujenimi delci in sprožijo stimulirano emisijo. Zaradi tega pride do »plazovitega« povečanja induciranih fotonov, ki se premikajo v isto smer. Večkratno ojačan tok fotonov izstopa skozi prosojno ogledalo in ustvarja močan žarek skoraj vzporednih koherentnih žarkov. Pravzaprav nastane lasersko sevanje prvi spontani foton, ki se giblje vzdolž osi resonatorja. To zagotavlja koherentnost sevanja.

Tako laser pretvori energijo vira črpalke v energijo monokromatske koherentne svetlobe. Učinkovitost takšne transformacije, tj. Učinkovitost je odvisna od vrste laserja in se giblje od delčkov odstotka do nekaj deset odstotkov. Večina laserjev ima učinkovitost 0,1-1%.

Vrste laserjev

Prvi ustvarjen laser (1960) je uporabljal rubin kot delovno tekočino in optični črpalni sistem. Rubin je kristalni aluminijev oksid A1 2 O 3, ki vsebuje približno 0,05 % atomov kroma (krom je tisti, ki daje rubin roza). Atomi kroma, vgrajeni v kristalno mrežo, so aktivni medij

s konfiguracijo ravni energije, prikazano na sl. 31.3. Valovna dolžina sevanja rubinastega laserja je λ = 694,3 nm. Nato so se pojavili laserji, ki uporabljajo druge aktivne medije.

Glede na vrsto delovne tekočine delimo laserje na plinske, trdne, tekoče in polprevodniške. Pri polprevodniških laserjih je aktivni element običajno izdelan v obliki valja, katerega dolžina je veliko večja od njegovega premera. Plinski in tekoči aktivni medij sta postavljena v cilindrično kiveto.

Odvisno od metode črpanja je mogoče doseči kontinuirano in impulzno generiranje laserskega sevanja. pri kontinuiran sistem podprta inverzija populacije črpalke dolgo časa zaradi zunanjega vira energije. Na primer neprekinjeno vzbujanje z električno razelektritvijo v plinastem okolju. Pri impulznem črpalnem sistemu se populacijska inverzija ustvari v impulznem načinu. Frekvenca ponavljanja pulza od 10 -3

Hz do 10 3 Hz.

31.4. Lastnosti laserskega sevanja

Lasersko sevanje se po svojih lastnostih bistveno razlikuje od sevanja klasičnih svetlobnih virov. Upoštevajte njegove značilne lastnosti.

1. Skladnost. Sevanje je zelo koherenten, ki je posledica lastnosti stimulirane emisije. V tem primeru ne pride le do časovne, temveč tudi do prostorske koherence: fazna razlika v dveh točkah ravnine, ki je pravokotna na smer širjenja, ostane konstantna (sl. 31.5, a).

2. Kolimacija. Lasersko sevanje je kolimirano, tiste. vsi žarki v žarku so skoraj vzporedni drug z drugim (slika 31.5, b). Na veliki razdalji se laserski žarek le rahlo poveča v premeru. Ker je divergentni kot φ je majhna, potem intenzivnost laserskega žarka rahlo upada z razdaljo. To omogoča prenos signalov na velike razdalje z majhnim zmanjšanjem njihove jakosti.

3. Enobarvno. Lasersko sevanje je zelo monokromatsko, tiste. vsebuje valove skoraj enake frekvence (širina spektralne črte je Δλ ≈0,01 nm). Vklopljeno

Slika 31.5c prikazuje shematsko primerjavo širine črte laserskega žarka in žarka navadne svetlobe.

riž. 31.5. Koherenca (a), kolimacija (b), monokromatičnost (c) laserskega sevanja

Pred pojavom laserjev je bilo mogoče sevanje z določeno stopnjo monokromatičnosti pridobiti z napravami - monokromatorji, ki so iz zveznega spektra izolirali ozke spektralne intervale (ozke pasove). valovne dolžine), vendar je moč svetlobe v takšnih pasovih majhna.

4. Visoka moč. Z uporabo laserja je mogoče zagotoviti zelo visoko moč monokromatskega sevanja - do 10 5 W v neprekinjenem načinu. Moč impulznih laserjev je za nekaj velikosti večja. Tako neodimski laser ustvari impulz z energijo E = 75 J, katerega trajanje je t = 3x10 -12 s. Moč v impulzu je enaka P = E/t = 2,5x10 13 W (za primerjavo: moč hidroelektrarne je P ~ 10 9 W).

5. Visoka intenzivnost. Pri impulznih laserjih je intenzivnost laserskega sevanja zelo visoka in lahko doseže I = 10 14 -10 16 W/cm 2 (povprečna intenziteta sončna svetloba blizu zemeljske površine I = 0,1 W/cm 2).

6. Visoka svetlost. Za laserje, ki delujejo v vidnem območju, svetlost lasersko sevanje (svetlobna jakost na enoto površine) je zelo visoko. Tudi najšibkejši laserji imajo svetlost 10 15 cd/m 2 (za primerjavo: svetlost Sonca je L ~ 10 9 cd/m 2).

7. Pritisk. Ko laserski žarek pade na površino telesa, ustvari pritisk(D).

8. Pri popolni absorpciji laserskega sevanja, ki vpada pravokotno na površino, nastane tlak D = I/c, kjer je I jakost sevanja, c je hitrost svetlobe v vakuumu. Pri popolnem odboju je tlak dvakrat večji. Za jakost I = 10 14 W/cm 2 = 10 18 W/m 2; D = 3,3x10 9 Pa = 33.000 atm. Polarizacija. Lasersko sevanje je popolnoma

polarizirana.

31.5. Značilnosti laserskega sevanja, ki se uporablja v medicini

Valovna dolžina sevanja

Valovne dolžine sevanja (λ) medicinskih laserjev ležijo v območju 0,2 -10 µm, tj. od ultravijoličnega do daljnega infrardečega območja.

Moč sevanja (P) medicinskih laserjev se spreminja v širokih mejah, ki jih določajo nameni uporabe. Za laserje z neprekinjenim črpanjem je P = 0,01-100 W. Za impulzne laserje je značilna moč impulza P in trajanje impulza τ in

Za kirurške laserje P in = 10 3 -10 8 W in trajanje impulza t in = 10 -9 -10 -3 s.

Energija v sevalnem impulzu

Energija enega impulza laserskega sevanja (E in) je določena z razmerjem E in = P in -t in, kjer je t in trajanje impulza sevanja (običajno t in = 10 -9 -10 -3 s) . Za kirurške laserje E in = 0,1-10 J.

Hitrost ponavljanja pulza

Ta značilnost (f) impulznih laserjev prikazuje število impulzov sevanja, ki jih ustvari laser v 1 s. Za terapevtske laserje f = 10-3.000 Hz, za kirurške laserje f = 1-100 Hz.

Povprečna moč sevanja

Ta značilnost (P av) pulzno-periodičnih laserjev kaže, koliko energije odda laser v 1 s, in je določena z naslednjim razmerjem:

Intenzivnost (gostota moči)

Ta značilnost (I) je opredeljena kot razmerje med močjo laserskega sevanja in površino prečnega prereza žarka. Za zvezne laserje I = P/S. V primeru impulznih laserjev obstajajo intenzivnost pulza I in = P in /S ter povprečna intenzivnost I av = P av /S.

Intenzivnost kirurških laserjev in tlak, ki ga ustvari njihovo sevanje, imata naslednje vrednosti:

za zvezne laserje I ~ 10 3 W/cm 2, D = 0,033 Pa;

za impulzne laserje I in ~ 10 5 -10 11 W/cm 2, D = 3,3 - 3,3x10 6 Pa.

Gostota energije impulza

Ta vrednost (W) označuje energijo na enoto površine obsevane površine na impulz in je določena z razmerjem W = E in /S, kjer je S (cm 2) površina svetlobne točke (tj. presek laserskega žarka) na površinskih bioloških tkivih. Za laserje, ki se uporabljajo v kirurgiji, W ≈ 100 J/cm 2.

Parameter W lahko obravnavamo kot dozo sevanja D na 1 impulz.

31.6. Spremembe lastnosti tkiva in njegove temperature pod vplivom neprekinjenega močnega laserskega sevanja

Spremembe temperature in lastnosti tkanine

pod vplivom kontinuiranega laserskega sevanja

Absorpcijo laserskega sevanja visoke moči v biološkem tkivu spremlja sproščanje toplote. Za izračun sproščene toplote se uporablja posebna vrednost - volumetrična toplotna gostota(q).

Sproščanje toplote spremlja povišanje temperature in v tkivih potekajo naslednji procesi:

pri 40-60°C pride do aktivacije encimov, nastanka edema, sprememb in glede na čas delovanja do odmiranja celic, denaturacije beljakovin, začetka koagulacije in nekroze;

pri 60-80°C - denaturacija kolagena, okvare membrane; pri 100°C - dehidracija, izhlapevanje tkivne vode; nad 150 ° C - zoglenitev;

nad 300°C - izhlapevanje tkanine, nastajanje plina. Dinamika teh procesov je prikazana na sl. 31.6.

riž. 31.6. Dinamika sprememb temperature tkiva pod vplivom kontinuiranega laserskega sevanja

1 faza. Najprej se temperatura tkiva dvigne s 37 na 100 °C. V tem temperaturnem območju termodinamične lastnosti tkiva ostanejo praktično nespremenjena, temperatura pa linearno narašča s časom (α = const in I = const).

2 faza. Pri temperaturi 100 °C se začne izhlapevanje tkivne vode in do konca tega procesa temperatura ostane konstantna.

3 faza. Ko voda izhlapi, začne temperatura spet naraščati, vendar počasneje kot v 1. delu, saj dehidrirano tkivo absorbira manj energije kot običajno.

4 faza. Pri doseganju temperature T ≈ 150 °C se začne proces zoglenenja in posledično »črnenja« biološkega tkiva. V tem primeru se poveča absorpcijski koeficient α. Zato opazimo nelinearno povečanje temperature, ki se s časom pospešuje.

5 faza. Ko je dosežena temperatura T ≈ 300 °C, se začne proces izhlapevanja dehidriranega zoglenelega biološkega tkiva in dvig temperature se ponovno ustavi. V tem trenutku namreč laserski žarek prereže (odstrani) tkivo, tj. postane skalpel.

Stopnja povišanja temperature je odvisna od globine tkiva (slika 31.7).

riž. 31.7. Procesi, ki se pojavljajo v obsevanih tkivih na različnih globinah: A- v površinski plasti se tkanina segreje do nekaj sto stopinj in izhlapi; b- moč sevanja, oslabljena zgornji sloj, ne zadošča za izhlapevanje tkiva. Pojavi se koagulacija tkiva (včasih skupaj z zoglenenjem - debela črna črta); V- segrevanje tkiva nastane zaradi prenosa toplote iz cone (b)

Obseg posameznih con je določen tako z lastnostmi laserskega sevanja kot lastnostmi samega tkiva (predvsem koeficientom absorpcije in toplotne prevodnosti).

Izpostavljenost močnemu fokusiranemu žarku laserskega sevanja spremlja pojav udarnih valov, ki lahko povzročijo mehanske poškodbe sosednjih tkiv.

Ablacija tkiva pod vplivom močnega impulznega laserskega sevanja

Ko je tkivo izpostavljeno kratkim pulzom laserskega sevanja z visoko energijsko gostoto, se realizira drug mehanizem disekcije in odstranitve biološkega tkiva. V tem primeru pride do zelo hitrega segrevanja tkivne tekočine do temperature T > T vrenja. V tem primeru se tkivna tekočina znajde v metastabilnem pregretem stanju. Nato pride do »eksplozivnega« vrenja tkivne tekočine, ki ga spremlja odstranitev tkiva brez zoglenitve. Ta pojav se imenuje ablacija. Ablacijo spremlja nastajanje mehanskih udarnih valov, ki lahko povzročijo mehanske poškodbe tkiva v bližini območja laserskega obsevanja. To dejstvo je treba upoštevati pri izbiri parametrov pulznega laserskega sevanja, na primer pri brušenju kože, vrtanju zob ali pri laserska korekcija ostrina vida.

31.7. Uporaba laserskega sevanja v medicini

Procese, ki označujejo interakcijo laserskega sevanja (LR) z biološkimi objekti, lahko razdelimo v 3 skupine:

nemoteč vpliv(brez opaznega učinka na biološki objekt);

fotokemično delovanje(delec, ki ga vzbuja laser, bodisi sam sodeluje v ustreznih kemičnih reakcijah bodisi prenese svoje vzbujanje na drug delec, ki sodeluje v kemični reakciji);

fotodestrukcija(zaradi sproščanja toplotnih ali udarnih valov).

Laserska diagnostika

Laserska diagnostika je nemoteč učinek na biološki objekt z uporabo skladnost lasersko sevanje. Naštejmo glavne diagnostične metode.

Interferometrija. Ko se lasersko sevanje odbije od hrapave površine, nastanejo sekundarni valovi, ki interferirajo drug z drugim. Posledično se oblikuje slika temnih in svetlih lis (peg), katerih lokacija daje informacije o površini biološkega objekta (metoda interferometrije peg).

Holografija. Z uporabo laserskega sevanja dobimo 3-dimenzionalno sliko predmeta. V medicini ta metoda omogoča pridobitev tridimenzionalnih slik notranjih votlin želodca, oči itd.

Sipanje svetlobe. Ko gre visoko usmerjen laserski žarek skozi prozoren predmet, se svetloba razprši. Registracija kotne odvisnosti intenzivnosti razpršene svetlobe (metoda nefelometrije) vam omogoča, da določite velikost delcev medija (od 0,02 do 300 μm) in stopnjo njihove deformacije.

Pri sipanju se lahko spremeni polarizacija svetlobe, kar se uporablja tudi v diagnostiki (metoda polarizacijske nefelometrije).

Dopplerjev učinek. Ta metoda temelji na merjenju Dopplerjevega frekvenčnega premika LR, ki nastane pri odboju svetlobe tudi od počasi premikajočih se delcev (anenometrična metoda). Na ta način se meri hitrost pretoka krvi v žilah, mobilnost bakterij itd.

Kvazielastično sipanje. Pri takem sipanju pride do rahle spremembe valovne dolžine sondirnega LR. Razlog za to je sprememba lastnosti sipanja (konfiguracija, konformacija delcev) med postopkom merjenja. Začasne spremembe parametrov sipalne površine se kažejo v spremembi sipalnega spektra v primerjavi s spektrom dovodnega sevanja (sipalni spekter se razširi ali pa se v njem pojavijo dodatni maksimumi). Ta metoda vam omogoča, da pridobite informacije o spreminjajočih se značilnostih razpršilcev: difuzijskem koeficientu, hitrosti usmerjenega transporta, velikosti. Tako se diagnosticirajo beljakovinske makromolekule.

Laserska masna spektroskopija. Ta metoda se uporablja za študij kemična sestava predmet. Močni žarki laserskega sevanja izhlapijo snov s površine biološkega objekta. Hlapi so podvrženi masni spektralni analizi, rezultati katere določajo sestavo snovi.

Laserski krvni test. Laserski žarek skozi ozko kremenčevo kapilaro, skozi katero teče posebej obdelana kri, povzroči, da njene celice fluorescirajo. Fluorescentno svetlobo nato zazna občutljiv senzor. Ta sij je specifičen za vsako vrsto celice, ki gre posamično skozi presek laserskega žarka. Izračuna se skupno število celic v določenem volumnu krvi. Določeni so natančni kvantitativni kazalci za vsako vrsto celice.

Metoda fotodestrukcije. Uporablja se za preučevanje površine sestava predmet.

Zmogljivi žarki LR omogočajo odvzem mikrovzorcev s površine bioloških objektov z izhlapevanjem snovi in ​​kasnejšo masno spektralno analizo te pare.

Uporaba laserskega sevanja v terapiji

V terapiji se uporabljajo nizkointenzivni laserji (intenziteta 0,1-10 W/cm2). Shema uporabe laserskega vira za intravaskularno obsevanje krvi

zagotavlja natančno lokalizacijo in odmerjanje izpostavljenosti. Kot primer na sl. Slika 31.8 prikazuje diagram uporabe vira laserskega sevanja za intravaskularno obsevanje krvi pri bolnikih s srčnim popuščanjem.

Spodaj so navedene najpogostejše metode laserske terapije.

Terapija z rdečo svetlobo. He-Ne lasersko sevanje z valovno dolžino 632,8 nm se uporablja v protivnetne namene za zdravljenje ran, razjed in koronarne bolezni. Terapevtski učinek je povezan z vplivom svetlobe te valovne dolžine na proliferativno aktivnost celice. Svetloba deluje kot regulator celičnega metabolizma.

Terapija z modro svetlobo. Lasersko sevanje z valovno dolžino v modrem območju vidna svetloba uporablja se na primer za zdravljenje neonatalne zlatenice. Ta bolezen je posledica močnega povečanja koncentracije bilirubina v telesu, ki ima največjo absorpcijo v modri regiji. Če so otroci obsevani z laserskim sevanjem tega območja, se bilirubin razgradi in tvori vodotopne produkte.

Laserska fizioterapija - uporaba laserskega sevanja v kombinaciji z različnimi metodami elektrofizioterapije. Nekateri laserji imajo magnetne nastavke za kombinirano delovanje laserskega sevanja in magnetnega polja – magnetna laserska terapija. Med njimi je magnetno-infrardeči laserski terapevtski aparat Milta.

Učinkovitost laserske terapije se poveča v kombinaciji z zdravilnimi učinkovinami, ki so bile predhodno nanesene na obsevano področje (laserska foreza).

Fotodinamična terapija tumorjev. Fotodinamična terapija (PDT) se uporablja za odstranjevanje tumorjev, ki so izpostavljeni svetlobi. PDT temelji na uporabi fotosenzibilizatorjev, lokaliziranih v tumorjih, ki povečajo občutljivost tkiv med

naknadno obsevanje z vidno svetlobo. Uničenje tumorjev med PDT temelji na treh učinkih: 1) neposredno fotokemično uničenje tumorskih celic; 2) poškodbe krvnih žil tumorja, kar vodi do ishemije in smrti tumorja; 3) pojav vnetne reakcije, ki mobilizira protitumorsko imunsko obrambo telesnih tkiv.

Za obsevanje tumorjev, ki vsebujejo fotosenzibilizatorje, se uporablja lasersko sevanje z valovno dolžino 600-850 nm. V tem območju spektra je globina prodiranja svetlobe v biološka tkiva največja.

Fotodinamična terapija se uporablja pri zdravljenju tumorjev kože, notranjih organov: pljuč, požiralnika (hkrati notranji organi lasersko sevanje se dovaja s pomočjo svetlobnih vodnikov).

Uporaba laserskega sevanja v kirurgiji

V kirurgiji se visokointenzivni laserji uporabljajo za rezanje tkiva, odstranjevanje patoloških območij, zaustavitev krvavitev in varjenje bioloških tkiv. S pravilno izbiro valovne dolžine sevanja, njegove intenzivnosti in trajanja izpostavljenosti lahko dosežemo različne kirurške učinke. Tako se za rezanje bioloških tkiv uporablja fokusirani žarek kontinuiranega CO 2 laserja z valovno dolžino λ = 10,6 μm in močjo 2x10 3 W/cm 2.

Uporaba laserskega žarka v kirurgiji zagotavlja selektivno in nadzorovano izpostavljenost. Laserska kirurgija ima številne prednosti:

Brezkontaktno, zagotavlja absolutno sterilnost;

Selektivnost, ki omogoča izbiro valovne dolžine sevanja za uničenje patoloških tkiv v odmerkih, ne da bi vplivali na okoliška zdrava tkiva;

Brezkrvnost (zaradi koagulacije beljakovin);

Možnost mikrokirurških posegov zaradi visoke stopnje fokusiranja žarka.

Naj navedemo nekaj področij kirurške uporabe laserjev.

Lasersko varjenje tkanin. Povezava razrezanih tkiv je nujen korak pri številnih operacijah.

Slika 31.9 prikazuje, kako poteka varjenje enega od debel velikega živca v kontaktnem načinu z uporabo spajke, ki riž. 31.9.

Varjenje živcev z laserskim žarkom

kapljice iz pipete se nanesejo na lasersko mesto. Uničenje pigmentiranih območij. Impulzni laserji se uporabljajo za uničevanje pigmentiranih območij. Ta metoda(fototermoliza)

uporablja se za zdravljenje angiomov, tetovaž, sklerotičnih plakov v krvnih žilah itd. Laserska endoskopija.

Uvedba endoskopije je revolucionirala kirurško medicino. Da bi se izognili velikim odprtim operacijam, lasersko sevanje na mesto zdravljenja dovajamo s svetlobnimi vodniki iz optičnih vlaken, ki omogočajo dovajanje laserskega sevanja v biološka tkiva notranjih votlih organov. To bistveno zmanjša tveganje za okužbe in pooperativne zaplete. Laserska razčlenitev.

Laserji s kratkimi impulzi v kombinaciji s svetlobnimi vodili se uporabljajo za odstranjevanje oblog v žilah, žolčnih in ledvičnih kamnov. Uporaba laserja v oftalmologiji omogoča izvajanje brezkrvnih operativnih posegov brez poseganja v celovitost zrkla. To so posegi na steklovini; varjenje odcepljene mrežnice; zdravljenje glavkoma z "prebadanjem" lukenj (premera 50÷100 µm) z laserskim žarkom za odtok znotrajočesne tekočine. Za korekcijo vida se uporablja poplastna ablacija tkiva roženice.

31.8. Osnovni pojmi in formule

Konec mize

31.9. Naloge

1. V molekuli fenilalanina je energijska razlika v osnovnem in vzbujenem stanju ΔE = 0,1 eV. Poiščite razmerje med populacijami teh ravni pri T = 300 K.

odgovor: n = 3,5*10 18.

Pravo sevanje ne vsebuje ene določene frekvence nihanja, temveč določen niz različnih frekvenc, ki jih imenujemo spekter oz. spektralna sestava tega sevanja. Za sevanje pravimo, da je monokromatsko, če vsebuje zelo ozko območje frekvenc (ali valovnih dolžin). V vidnem območju monokromatsko sevanje povzroča občutek svetlobe določeno barvo; na primer sevanje, ki pokriva območje valovnih dolžin od 0,55 do 0,56 μm, zaznamo kot zelena. Čim ožje je frekvenčno območje danega sevanja, tem bolj je monokromatsko. Formula (1.2) se nanaša na idealno monokromatsko sevanje, ki vsebuje eno frekvenco nihanja.

Vroče trdne snovi in tekoča telesa oddajajo neprekinjen (ali neprekinjen) spekter elektromagnetni valovi zelo širok frekvenčni razpon. Svetlobni redki plini oddajajo črtasti spekter, sestavljen iz posameznih monokromatskih sevanj, imenovanih spektralne črte; Za vsako spektralno črto je značilna določena frekvenca nihanja (ali valovna dolžina), ki se nahaja na sredini ozkega frekvenčnega območja, ki ga pokriva. Če viri sevanja niso posamezni (izolirani, prosti) atomi, temveč molekule plina, potem je spekter sestavljen iz pasov (pasasti spekter), pri čemer vsak pas zajema širši zvezni interval valovnih dolžin kot spektralna črta.

Za vsako snov je značilen črtasti (atomski) spekter; zahvaljujoč temu je to mogoče spektralna analiza, tj. določanje kemične sestave snovi na podlagi valovnih dolžin spektralnih linij sevanja, ki ga oddaja.

Predpostavimo, da se elektromagnetno valovanje širi vzdolž določene premice, ki jo bomo imenovali žarek. Lahko vas zanima sprememba vektorja na določeni točki žarka s tokom

čas; možno je, da c. Na tej točki se ne spremeni samo velikost vektorja, kot izhaja iz formule (1.2), temveč tudi orientacija vektorja v prostoru. Nato lahko določite velikost in smer vektorja na različnih točkah žarka, vendar v določen trenutekčas. Če se izkaže, da na različnih točkah vzdolž žarka vsi vektorji ležijo v isti ravnini, potem sevanje imenujemo ravninsko polarizirano ali linearno polarizirano; Takšno sevanje proizvaja vir, ki vzdržuje ravnino nihanja med procesom sevanja. Če se ravnina nihanja izvora valovanja s časom spreminja, potem vektor v valu ne leži v določeni ravnini in sevanje ne bo ravninsko polarizirano. Zlasti je mogoče dobiti val, pri katerem se vektor enakomerno vrti okoli žarka. Če vektor povsem naključno spremeni svojo orientacijo okoli žarka, potem sevanje imenujemo naravno. Takšno sevanje dobimo iz svetleče trdne snovi, tekočine in plinasta telesa, pri katerem so ravnine nihanja osnovnih zdravilnih virov - atomov in molekul - naključno usmerjene v prostoru.

Tako je najenostavnejše sevanje monokromatsko ravninsko polarizirano valovanje. Ravnino, v kateri ležita vektor in vektor smeri širjenja valovanja, imenujemo ravnina nihanja. pravokotno na ravnino nihanja (tj. ravnino, v kateri leži vektor H) imenujemo ravnina polarizacije.

Hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja v vakuumu je ena najpomembnejših konstant fizike in je enaka

V drugih medijih je manjši od k in je določen s formulo (glej III. del, 29. odstavek)

kjer sta dielektrična in magnetna prepustnost medija.

Pri prehodu sevanja iz enega medija v drugega se frekvenca nihanja v valu ohrani, spremeni pa se valovna dolžina K; Običajno, če ni drugače določeno, K označuje valovno dolžino v vakuumu.

Zgoraj je bilo navedeno, da vidno sevanje(ki ji pravimo svetloba) pokriva valovne dolžine od 400 do, s posebnim treningom oči lahko zazna svetlobo z valovno dolžino od 320 do 900 nm. Širši obseg valovnih dolžin od 1 cm do , ki zajema tudi ultravijolično in infrardeče področje, imenujemo optično sevanje.

Prvi princip delovanja laserja, katerega fizika je temeljila na Planckovem zakonu sevanja, je leta 1917 teoretično utemeljil Einstein. Opisal je absorpcijo, spontano in prisilno elektromagnetno sevanje z uporabo verjetnostnih koeficientov (Einsteinovih koeficientov).

Pionirji

Theodore Maiman je prvi demonstriral princip delovanja, ki temelji na optičnem črpanju z bliskavico iz sintetičnega rubina, ki proizvaja impulzno koherentno sevanje z valovno dolžino 694 nm.

Leta 1960 sta iranska znanstvenika Javan in Bennett ustvarila prvi plinski kvantni generator z uporabo mešanice plinov He in Ne v razmerju 1:10.

Leta 1962 je R. N. Hall demonstriral prvi galijev arzenid (GaAs), ki je seval pri 850 nm. Kasneje istega leta je Nick Golonyak razvil prvi polprevodniški kvantni oscilator vidne svetlobe.

Zasnova in princip delovanja laserjev

Vsak laserski sistem je sestavljen iz aktivnega medija, nameščenega med parom optično vzporednih in visoko odbojnih zrcal, od katerih je eno prosojno, in vira energije, ki ga črpa. Ojačevalni medij je lahko trdna, tekočina ali plin, ki ima lastnost ojačanja amplitude svetlobnega vala, ki prehaja skozi njo, s stimulirano emisijo električno ali optično črpanega sevanja. Snov je postavljena med par ogledal tako, da svetloba, ki se odbije v njih, vsakič preide skozi njo in, ko doseže znatno ojačanje, prodre skozi prosojno ogledalo.

Dvonivojska okolja

Oglejmo si princip delovanja laserja z aktivnim medijem, katerega atomi imajo le dve energijski ravni: vzbujeni E 2 in ozemljeni E 1 . Če atome vzbudimo v stanje E 2 z uporabo katerega koli črpalnega mehanizma (optičnega, električne razelektritve, tokovnega toka ali elektronskega bombardiranja), se bodo po nekaj nanosekundah vrnili v osnovni položaj in oddali fotone z energijo hν = E 2 - E 1 . Po Einsteinovi teoriji emisijo proizvajata dva na različne načine: Bodisi ga inducira foton ali pa se pojavi spontano. V prvem primeru pride do stimulirane emisije, v drugem pa do spontane emisije. V termičnem ravnovesju je verjetnost stimulirane emisije veliko manjša od spontane emisije (1:10 33), zato je večina običajnih svetlobnih virov nekoherentnih, lasersko sevanje pa je možno pod pogoji, ki niso toplotno ravnovesje.

Tudi pri zelo močnem črpanju je populacijo dvonivojskih sistemov mogoče le izenačiti. Zato so za dosego inverzije populacije z optičnimi ali drugimi metodami črpanja potrebni tri- ali štirinivojski sistemi.

Večnivojski sistemi

Kakšen je princip delovanja trinivojskega laserja? Obsevanje z intenzivno svetlobo frekvence ν 02 črpalk veliko število atomi iz samega nizka raven energija E 0 do zgornjega E 2. Brezsevalni prehod atomov iz E 2 v E 1 vzpostavi populacijsko inverzijo med E 1 in E 0, kar je v praksi možno le, ko so atomi dalj časa v metastabilnem stanju E 1, in prehod iz E 2 v E 1 se pojavi hitro. Načelo delovanja trinivojskega laserja je izpolnjevanje teh pogojev, zaradi česar se doseže inverzija naseljenosti med E 0 in E 1 in se fotoni ojačajo z energijo E 1 -E 0 induciranega sevanja. Širša raven E 2 bi lahko povečala obseg absorpcije valovne dolžine za učinkovitejše črpanje, kar bi povzročilo povečano stimulirano emisijo.

Trinivojski sistem zahteva zelo visoko moč črpalke, saj je nižja raven, ki sodeluje pri laserju, osnovna raven. V tem primeru je za pojav populacijske inverzije potrebna več kot polovica skupno število atomi. V tem primeru je energija izgubljena. Moč črpalke se lahko znatno zmanjša, če nižja raven laserja ni osnovna raven, kar zahteva vsaj štirinivojski sistem.

Glede na naravo aktivne snovi so laserji razdeljeni v tri glavne kategorije, in sicer na trdne, tekoče in plinaste. Od leta 1958, ko so prvič opazili lasersko sevanje v rubinastem kristalu, so znanstveniki in raziskovalci preučevali široko paleto materialov v vseh kategorijah.

Polprevodniški laser

Načelo delovanja temelji na uporabi aktivnega medija, ki nastane z dodajanjem kovine v izolacijsko kristalno mrežo. prehodna skupina(Ti +3, Cr +3, V +2, Co +2, Ni +2, Fe +2 itd.), ioni redkih zemelj (Ce +3, Pr +3, Nd +3, Pm +3 , Sm +2, Eu +2, +3, Tb +3, Dy +3, Ho +3, Er +3, Yb +3 itd.) in aktinidi, kot je U +3. ioni so odgovorni samo za nastanek. Fizikalne lastnosti osnovni material, kot so toplotna prevodnost in imajo pomembno Za učinkovito delo laser Razporeditev mrežnih atomov okoli dopiranega iona spremeni njegove energijske ravni. Različne valovne dolžine laserja v aktivnem mediju dosežemo z dopiranjem različne materiale isti ion.

Holmijev laser

Primer je kvantni generator, v katerem holmij nadomesti atom osnovne snovi kristalna mreža. Ho:YAG je eden najboljših laserskih materialov. Princip delovanja holmijevega laserja je, da je itrijev aluminijev granat dopiran s holmijevimi ioni, optično črpan z bliskavico in oddaja pri valovni dolžini 2097 nm v IR območju, ki ga tkiva dobro absorbirajo. Ta laser se uporablja za operacije na sklepih, pri zdravljenju zob, za izhlapevanje rakavih celic, ledvičnih in žolčnih kamnov.

Polprevodniški kvantni generator

Laserji s kvantnimi vrtinami so poceni, množično izdelani in zlahka razširljivi. Načelo delovanja polprevodniškega laserja temelji na uporabi p-n spojne diode, ki proizvaja svetlobo določena dolžina valovanje z rekombinacijo nosilca pri pozitivni prednapetosti, podobno kot LED. LED diode oddajajo spontano, medtem ko laserske diode oddajajo prisilno sevanje. Za izpolnitev pogoja inverzije naseljenosti mora obratovalni tok preseči mejno vrednost. Aktivni medij v polprevodniški diodi ima obliko povezovalnega območja dveh dvodimenzionalnih plasti.

Načelo delovanja laserja te vrste tako da za vzdrževanje nihanj ni potrebno zunanje ogledalo. Odbojnost, ki jo ustvarjajo plasti in notranji odsev za ta namen zadostuje aktivni medij. Končne površine diode so čipirane, kar zagotavlja vzporednost zrcalnih površin.

Povezava, ki jo tvori ena vrsta, se imenuje homojunkcija, tista, ki nastane s povezavo dveh različnih, pa se imenuje heterojunkcija.

Polprevodniki p in n tipa c visoka gostota nosilci tvorijo pn spoj z zelo tanko (≈1 μm) osiromašeno plastjo.

Plinski laser

Načelo delovanja in uporaba te vrste laserja omogoča ustvarjanje naprav skoraj vseh moči (od milivatov do megavatov) in valovnih dolžin (od UV do IR) ter omogoča delovanje v impulznem in neprekinjenem načinu. Glede na naravo aktivnega medija obstajajo tri vrste plinskih kvantnih generatorjev, in sicer atomski, ionski in molekularni.

Večino plinskih laserjev črpa električna razelektritev. Elektroni v razelektritveni cevi se pospešijo električno polje med elektrodama. Trčijo z atomi, ioni ali molekulami aktivnega medija in inducirajo prehod na višje energijske nivoje, da dosežejo populacijsko stanje inverzije in stimulirane emisije.

Molekularni laser

Princip delovanja laserja temelji na dejstvu, da imajo za razliko od izoliranih atomov in ionov molekule v atomskih in ionskih kvantnih generatorjih široke energijske pasove diskretnih energijskih nivojev. Poleg tega ima vsak elektronski nivo energije veliko število vibracijske ravni, te pa so nekoliko rotacijske.

Energija med elektroni ravni energije se nahaja v UV in vidnem območju spektra, medtem ko med vibracijsko-rotacijskimi nivoji - v daljnem in bližnjem IR območju. Tako večina molekularnih kvantnih generatorjev deluje v daljnem ali bližnjem infrardečem območju.

Excimer laserji

Eksimeri so molekule, kot so ArF, KrF, XeCl, ki imajo ločeno osnovno stanje in so stabilne na prvi stopnji. Načelo delovanja laserja je naslednje. Število molekul v osnovnem stanju je praviloma majhno, zato direktno črpanje iz osnovnega stanja ni možno. Molekule nastanejo v prvem vzbujenem elektronskem stanju z združevanjem odlična energija halogenidi z inertnimi plini. Inverzijo populacije zlahka dosežemo, ker je število molekul na osnovni ravni premajhno v primerjavi z vzbujeno ravnjo. Načelo delovanja laserja je na kratko prehod iz vezanega vzbujanja elektronsko stanje v disociativno osnovno stanje. Populacija v osnovnem stanju vedno ostane nizka, ker molekule na tej točki disociirajo na atome.

Zasnova in princip delovanja laserjev je, da je razelektritvena cev napolnjena z mešanico halida (F 2) in plina redkih zemelj (Ar). Elektroni v njem disociirajo in ionizirajo molekule halogenidov ter ustvarijo negativno nabite ione. Pozitivni Ar + in negativni F - ioni reagirajo in proizvedejo ArF molekule v prvem vzbujenem vezanem stanju, čemur sledi njihov prehod v odbojno stanje osnovno stanje in ustvarjanje koherentnega sevanja. Excimer laser, katerega načelo delovanja in uporabe zdaj razmišljamo, se lahko uporablja za črpanje aktivnega medija na osnovi barvil.

Tekoči laser

V primerjavi z trdne snovi, so tekočine bolj homogene in imajo večjo gostoto aktivnih atomov v primerjavi s plini. Poleg tega jih ni težko izdelati, omogočajo preprosto odvajanje toplote in jih je enostavno zamenjati. Princip delovanja laserja je, da kot aktivni medij uporablja organska barvila, kot so DCM (4-dicianomethylene-2-methyl-6-p-dimethylaminostyryl-4H-pyran), rodamin, styryl, LDS, coumarin, stilbene itd. ., raztopljenega v ustreznem topilu. Raztopino molekul barvila vzbuja sevanje, katerega valovna dolžina ima dober absorpcijski koeficient. Načelo delovanja laserja je na kratko generiranje pri daljši valovni dolžini, imenovani fluorescenca. Razlika med absorbirano energijo in oddanimi fotoni se uporablja za nesevalne prehode energije in segreje sistem.

Širši pas fluorescence tekočih kvantnih generatorjev ima edinstvena lastnost- nastavitev valovne dolžine. Princip delovanja in uporaba te vrste laserja kot nastavljivega in koherentnega svetlobnega vira pridobi vse višja vrednost v spektroskopiji, holografiji in biomedicinskih aplikacijah.

V zadnjem času se za ločevanje izotopov uporabljajo kvantni generatorji barvil. V tem primeru laser selektivno vzbudi enega od njih, zaradi česar začne kemično reagirati.

Pogosto se nam postavlja vprašanje - kaj pomenijo te črke v opisu radarskih detektorjev: X, K, Ka, L, POP, VG-2?

X, K in Ka To so radiofrekvenčna območja, v katerih delujejo policijski radarji.

L(laser) - pomeni sposobnost zaznavanja laserskih radarjev (lidarjev)

POP- to ni domet, to je način delovanja policijskega radarja (in za radar detektor - način zaznavanja).

VG-2 to je sistem zaznavanja radarskih detektorjev (in v radarskih detektorjih ustrezno zaščita pred takim zaznavanjem)

Oglejmo si to podrobneje.

Razpon X(10,475 do 10,575 GHz) - Najstarejši radiofrekvenčni pas, ki se uporablja za nadzor hitrosti. Starejši vozniki se spominjajo velikih radarjev, ki jih je uporabljala policija v ZSSR in so izgledali kot velika siva cev, zato so dobili ime "cev" ali "žaromet". Zdaj jih skoraj ni več. Osebno sem zadnjič videl kaj takega na cestah Ukrajine leta 2007. Z uporabo katerega koli, tudi najcenejšega radar detektorja, boste zlahka imeli čas za upočasnitev, saj ... Hitrost delovanja teh radarjev je nizka.

K-pas(24,0 do 24,25 GHz) - pas K je najpogostejši obseg, v katerem v tem trenutku Večina policijskih radarjev deluje. Ta razpon je bil predstavljen leta 1976 v ZDA in se še vedno pogosto uporablja po vsem svetu za zaznavanje hitrosti. Radarji, ki delujejo v K-pasu, se odlikujejo po manjši velikosti in teži v primerjavi z radarji X-pasu ter večji hitrosti delovanja. To območje uporabljajo radarji "Vizir", "Berkut", "Iskra" itd. Vsi, ki so predstavljeni v naši trgovini, zaznavajo območje K.

Ka bend(33,4 do 36,0 GHz) je novejše območje. Radarji, ki delujejo v tem območju, so natančnejši. Pri radarskih detektorjih je zaznavanje tega obsega težje. Vsi sodobni radarski detektorji zaznavajo radarsko sevanje v Ka pasu, a ker tovrstni policijski radarji delujejo zelo hitro, ni dejstvo, da boste lahko dovolj upočasnili, da vas ne bi ujeli. Bodite previdni!

Lasersko območje. Radarji (lidarji), ki delujejo v laserskem območju, so nočna mora za vsiljivca. Uporabljajo ga kamere za merjenje hitrosti, kot je naprava TruCam. Laserski merilnik hitrosti oddaja žarek v infrardečem spektru. Ko se odbije od žarometov avtomobila ali registrske tablice, se laserski žarek vrne nazaj in ker se vse to zgodi s svetlobno hitrostjo, preprosto nimate možnosti, da bi upočasnili. Če je vaš radarski detektor sporočil, da je bil zaznan laser, to pomeni, da ste bili že ujeti: (Druga stvar je, če vas sploh niso ujeli in je radarski detektor "ujel" odbiti signal, potem imate morda še srečo.
Vsi radarski detektorji, predstavljeni v naši trgovini, imajo funkcijo laserskega zaznavanja radarjev. Toda najučinkovitejši (edini zanesljiv!) Način za boj proti laserskim puškam so tako imenovani "prestavljalci" - naprave, ki zavajajo laserski merilnik hitrosti. V naši trgovini predstavljamo kompleks Beltronics SHIFTER ZR4, ki omogoča zaznavo in zaščito pred lasersko zaznavo. To je tisto, kar vam resnično omogoča, da se zaščitite pred TruCam! Beltronics Shifter ZR4 lahko deluje samostojno ali v povezavi z radarskimi detektorji Beltronics.

način POP- to je način delovanja policijskega radarja, pri katerem oddaja zelo kratek čas(desetine milisekund). Pogosto je to dovolj za ugotavljanje hitrosti, vendar se hitrost ne beleži in ti prometnik načeloma nima kaj pokazati. Vendar ga bo predstavil, bodite prepričani. Večina radarskih detektorjev lahko zazna signale v tem načinu in mnogi vsilijo ta način. V tem načinu je vaš radarski detektor bolj občutljiv na motnje, zato ga uporabljajte zunaj mesta.

VG-2-To je način proti zaznavanju za vaš radarski detektor. V nekaterih evropskih državah in v nekaterih državah ZDA je uporaba radarskih detektorjev prepovedana. Zato je policija oborožena s tako imenovanimi radar detektorji (Radar Detector Detector-RDD). Zaznavajo specifično sevanje, ki ga radarski detektor proizvaja med delovanjem. Tako lahko policist že na daleč ve, da imate v avtomobilu nameščen radar detektor. Vsi sodobni radarski detektorji so zaščiteni pred zaznavo z napravami VG-2. Smešno je, da je VG-2 sistem, izumljen v zgodnjih 90-ih in se trenutno praktično ne uporablja. Zdaj policisti uporabljajo nove sisteme RDD Spectre (Stalcar). Pred temi RDD se je zelo težko braniti, pred sistemom Spectre se ne more braniti skoraj noben radarski detektor na trgu, razen radarja Beltronics STI Driver - ta stvar je 100% nevidna.

Po branju tega članka boste morda dobili vtis, da v radarskih detektorjih ni smisla - še vedno ne bo pomagalo. To sploh ne drži. Prvič, večina radarjev deluje v pasovih K in Ka, zato boste opozorjeni vnaprej in imeli boste čas za zmanjšanje hitrosti.

Laserske puške, stacionarne laserske kamere so problem. Po drugi strani pa je takšnih naprav zelo malo, so nekajkrat dražje od klasičnega radarja in so manj razširjene od običajnih K-band radarjev celo v ZDA, kaj šele v Ukrajini. Takšnih radarjev ni mogoče uporabljati v roki, samo s stojala ali fiksno nameščenih. Za stoodstotno zaščito pred laserskimi radarji boste potrebovali menjalnik - drag, a zanesljiv.

Tudi najpreprostejši "radar detektor" zazna večino radarjev K-pasu vnaprej, na zadostni razdalji, da se lahko ustavite. Moji najljubši radarji srednjega cenovnega razreda so Stinger- bolje zaščiten pred motnjami in ima večjo občutljivost. No, radarski detektorji premium razreda Beltronics in še posebej STI Driver so zunaj konkurence!

Srečno na cestah!

Ghetto-style spektroskopija: Raziskovanje spektra in (varnih) nevarnosti laserjev

• Naredi sam ali naredi sam

Mislim, da so se vsi, ki berejo ta članek, igrali z laserskimi kazalci. IN v zadnjem času Kitajci dvigujejo moč sevanja vse višje - za varnost pa bomo morali poskrbeti sami.

Poleg tega sem si uspel ogledati tudi spekter laserskega sevanja na svojem kolenu - ali generira na eni frekvenci ali na večih hkrati. To bo morda potrebno, če želite poskusiti posneti hologram doma.

Spomnimo se zasnove zelenih DPSS laserjev

Očitna težava pri tem je, da lahko sevanje 808 nm in 1064 nm zapusti laser (če ni izhodnega filtra ali slabe kakovosti) pod neznanim kotom in brez naše vednosti začnejo umetniško rezati mrežnico. Človeško oko 1064 nm sploh ne vidi, sevanje 808 nm pa je zelo šibko, vendar ga je mogoče videti v temi (le pri razpršenem sevanju pri nizki moči to ni preveč nevarno!).

Kakšno pa je sevanje v fokusiranem delu laserskega sevanja? Poskusimo ugotoviti.

Prvi pristop: list papirja in CD

Vsaka valovna dolžina tvori več slik hkrati - več pozitivnih in več negativnih vrst.

Posledično bomo z očmi in običajnim fotoaparatom videli naslednje:

Če pa pogledamo list papirja s kamero brez IR filtra, opazimo čudno vijolično piko med prvo in drugo piko iz sredine:

Drugi pristop: disperzijske prizme

Rezultat je dosežen: točke 808nm, 1064nm in zelene 532nm so jasno vidne. Človeško oko namesto IR pik ne vidi prav nič.

Z uporabo 1W zelenega laserja, z uporabo »prstnega visokopreciznega merilnika moči« (skrajšano PVIM), je bilo mogoče ugotoviti, da je v mojem primeru velika večina sevanja 532 nm ter 808 nm in 1064 nm, čeprav ki jih kamera zazna, je njihova moč 20 ali večkrat manjša, pod mejno zaznavnostjo PVIM.

Čas je, da preverimo očala

Postavimo očala na kamero (če jih postavite na laser, se bo luknja stopila, so plastična), in dobimo: 532nm in 808nm sta zelo oslabljena, malo ostane od 1064nm, vendar mislim, da ni kritično :

Iz radovednosti sem se odločil preizkusiti barvna anaglifna stekla (z rdečim in modrim steklom). Rdeča polovica dobro zadrži zeleno, za infrardečo svetlobo pa so prozorne:

Modra polovica praktično nima nobenega učinka:

Ali laser generira na eni frekvenci ali več?

Večji kot je resonator, večje so možne valovne dolžine, pri katerih lahko laser ustvarja. Pri zelenih laserjih z najnižjo močjo je kristal neodimovega laserja tanka plošča in pogosto sta za laseriranje možni samo 1 ali 2 valovni dolžini.

Ko se spremeni temperatura (=velikost resonatorja) ali moč, se lahko frekvenca generiranja spremeni gladko ali nenadoma.

Zakaj je to pomembno? Laserji, ki ustvarjajo svetlobo na eni sami valovni dolžini, se lahko uporabljajo za holografijo doma, interferometrijo (ultra natančne meritve razdalje) in druge zabavne stvari.

No, preverimo. Vzamemo isti CD, vendar tokrat točke ne bomo opazovali z razdalje 10 cm, temveč s 5 metrov (saj moramo videti razliko v valovnih dolžinah reda 0,1 nm in ne 300 nm).

1W zeleni laser: Zaradi velike velikosti resonator - frekvence se pojavljajo v majhnih intervalih:

10mW zeleni laser: Dimenzije resonatorja so majhne - samo 2 frekvenci se prilegata istemu spektralnemu območju:

Ko se moč zmanjša, ostane samo ena frekvenca. Lahko napišeš hologram!

Poglejmo še druge laserje. Rdeča 650nm 0,2W:

Ultravijolično 405 nm 0,2 W: