Femtosekund laser: kirjeldus, tüübid, rakenduste omadused ja ülevaated

Räägime täna sellest, mis on femtosekundiline laser. Millised on tema töö peamised põhimõtted ja kuidas ta aitab parandada nägemist?

Bohri teooria

Kui XIX sajandi alguses jõudis teaduse tasemele, mis aatomit võiks uurida, tekkis uus suund - kvantfüüsika. Esimene ülesanne oli määrata, kuidas ja miks väikesed elektronid ei lange aatomi rasketel tuumadel. Maxwelli võrranditel põhinev eelnev teooria väitis, et kõik liikuvad laengud väljastavad välja, mistõttu see kaotab hoogu. Seega peab elektron, mis liigub tuuma ümbritsevas orbiidis, peab pidevalt kiirgama ja lõpuks langema tuumale. Bohr väljendas mõtet, et aatomis võivad elektronid olla ainult teatud kaugustes keskpunktist ja üleminek ühelt tasemelt teisele kaasneb kas energia emissiooniga või absorptsiooniga. See teooria oli hiljem selgitatud kvantfüüsika raames. Statsionaarsete elektrooniliste tasemete olemasolu on avanud tee sellise leiutise jaoks laseriks (femtosekund koos).

Laseri teoreetilised alused

Kui teadlased mõistsid aatomi struktuuri, nad tahtsid õppida, kuidas kontrollida elektroni seisundit. Tavalistes tingimustes on elektron, mis mingil põhjusel on aatomi kõrgel tasemel, kipub täitma madalamaid tasemeid, kui need on vabad. Ülemineku ajal eraldub energia kvantuaalse valguse või footoni kujul. Kuid mis tahes kahe taseme vahelise üleminekuga tekivad erinevad valguse kvantiteedid. Kuid kui paljud elektronid läbivad samaaegselt kõrgemast tasemest madalamale tasemele, siis ilmub palju identseid fotosid. Selle voolu rakendused on lõputud. Näiteks eemaldab femtosekund laser katarrakti. Ütrium-dopitud rubiinis leiti niinimetatud inverse populatsiooniga tase: kui elekterid on kergemini kogutud kõrgel tasemel, siis lähevad kõik kokku madalamale. Laseri peamised komponendid on järgmised:

• Töökeskkond (aine, mille pindala on pööratud);
• Pumpamine (allikas, mis "indutseerib" elektronid, mis akumuleeruvad pöördtasandil);
• Resonaator kahe paralleelse peegli kujul (nad kontsentreerivad ainult ühes suunas genereeritud fotone ja kõik teised on hajutatud).

Saadud impulss võib olla pidev või diskreetne. Näiteks femtosekund laseriga on teine tüüp.

Micro, nano, femto

Kõik need konsoolid tähistavad osa tervikust. Milli on tuhandik midagi, näiteks meetrit. See tähendab, et millimeeter on ^10-3 meetrit. Femto prefiks tähendab, et midagi kaalub või ulatub ^10-15 korda vähem kui teatud ühik. Seega on femtosekund laseril väga lühike impulss. Ja igal sekundil on 10 ¹⁵ tüpi impulsse. Miks me vajame sellist vaieldamatult väikest kogust? Fakt on see, et laservõimsus sõltub sellest, kui palju aega elektronid akumuleeruvad pöördtasandil. Pideva põlvkonna korral ei pruugi laserite võimsus olla suur. Kuid lühem iga impulss, seda suurem on saagikus. Paljud protsessid toimuvad palju kauem ja lõpliku eesmärgi saavutamiseks pole selline lühike impulss märgatav. Vastuvõttev süsteem näib olevat pidev laser. Sellisel juhul on väljundpinge sidusus ja väljundvõimsus palju suurem.

Katarakt

Katarakt on läätse hägusus. Isik, kes sellist visuaalset defekti arendab, ei pruugi selle isegi teadlik olla: õpilase serva tekitatud katarrakti arenguga ei häiri nägemist. Kuid kui hägusus esineb objektiivi keskosas, ei saa te märkida, et nägemise kadumine pole võimatu. Selle silmamudeli peamised põhjused on neli:

• Suurtes annustes kahjulik kiirgus;
• Trauma pea või otse silmadesse;
• Suhkruhaigus;
• Tugev stress.

Füüsiline põhjus on sama - silma läätses sisalduv valk hakkab lagunema ja lagunema. Seda protsessi nimetatakse valgu denaturatsiooniks. Objektiivi puhul on hävitamine pöördumatu. Varem olid vanade valgete silmadega inimesed täielikult sõltuvad nende sugulastelt, sest nad olid tegelikult pime. Kuid nüüd on seda haigust edukalt ravitud.

Katarakti ravi kirurgiaga

Traditsiooniliselt tähendab see ravi sellist sekkumist inimkehasse, mis ei riku selle terviklikkust: kurguvalu ravitakse pirnidega ja kuuma teega, lõigatud sõrmega - salve ja sidemega.

Sel juhul on radikaalne ravi operatsioon. Tavaliselt tähendab see sõna haavad, õmblused, mis paranevad pikka aega, valu ja normaalse elustiili kadumine. Katarakti operatsiooni korral ei pea te kartma, sest sisselõige on tavaliselt väga väike, 2-3 mm, veresooni ei lõigata, kohalik anesteesia.

Operatsiooni etapid:

1. Silmamuna anesteseeritakse spetsiaalsete tilkade abil.
2. Silma diabeet lõigatakse (mitte üle 3 mm).
3. Objektiivi on sisestatud spetsiaalne seade.
4. Seade muudab vana läätse emulsiooniks.
5. Emulsioon imetakse ära.
6. Lisatud uus kunstlik pehme lääts.
7. Seade eemaldatakse silmast.

Menetlus kestab kuni 15 minutit, pärast seda saab inimene juba koju minna.

Vana objektiivi ümberkujundamise etappi emulsiooniks kasutatakse femtosekundlaserit. Oftalmoloogia teab veel ühte näidet laserite kasutamisest - lühinägelikkuse ja astigmatismi korrigeerimine. Kuid see on täiesti erinev lugu.

Laserite eelised kataraktide ravimisel

Vaatamata nimetame ühe olulise puuduse - see meetod on üsna kallis. Kuid kõigi teiste parameetrite puhul on see parem kui eelmised meetodid. Läbivaatuste kohaselt on ümbritsev koe vähem kahjustatud, emulsioon muutub kiiremaks, selle tulemusena saadud osakeste suurus on väiksem, kui operatsioonis kasutatakse femtosekundilist laserit. Selle operatsiooni tagasiside on patsientidelt ja arstidelt väga positiivne.

Oleme juba maininud, et laseritega aitab ka lühinägelikkus parandada. Kuid kuni viimase ajani kasutati seda operatsiooni ja katarakti raviks erinevaid seadmeid. Patsient on peamine asi - operatsiooni kvaliteet, kuid kliinikus, kes selliseid teenuseid osutab, sooviks kulutada seadmetele mitte nii palju raha. Sellisel juhul aitab Victus femtosekund laseriga: selle abil saab teha kolme erinevat toimingut. Sellisel juhul peate lihtsalt muutma seadeid.