layout-photos.jpg, 40 kB
Kdo jsme Články Naše služby Přístrojové vybavení Objednávka Ceník Poradna Fotogalerie Kontakt

Laser centrum Brno - MUDr. Markéta Lorencová

URL: http://www.laser-centrum-brno.cz/clanky/fyzika-laseru/


Aktuality
04.03.2010

Nabízíme ošetření novým pulsním diodovým laserem Smoothbeam CANDELA – léčba akné, korekce jizev po akné, vrásek kolem očí, redukce nadměrné aktivity mazových žláz, rejuvenace (omlazení) pleti.

26.02.2010

Nabídka dárkových poukázek na dermatologický zákrok či vyšetření v jakékoliv finanční výši. Poukázky je možné si převzít kdykoliv v ordinační době.

26.02.2010

Na konzultaci a kontrolu můžete přijít bez objednání v úterý, ve středu nebo v pátek v době mezi 8:00–14:00 hodin, nebo ve čtvrtek v době mezi 11:00–17:00 hodin.

Další aktuality

Články
Novinky na email
Zajímají Vás chystané akce či novinky, které pro Vás náš tým připravuje? Přihlašte se k odběru emailových novinek.

Email: 

Úvodní strana >> Články Zpět

Datum publikování článku: 02.09.2009

Fyzika laseru

Dva lékaři, A. L. Schawlow a C. H. Townes, poprvé představili principy laseru jako řezacího nástroje v roce 1958. V roce 1960 T. H. Maiman vyvinul první rubínový laser. CO2 laser byl vyvinut v roce 1964 a později, v roce 1966, byl zdokonalen do chirurgického nástroje.

V roce 1966, vědci vynalezli pulsní barvivový laser (dye laser) a společnost Candela Corporation obdržela několik patentů pro komerčně využitelný pulsní barvivový laser.

Slovo laser je akronymem pro zesílení světla stimulovanou emisí radiace (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Světlo

Laser funguje v souladu se základními vlastnostmi světla a elektromagnetické radiace. Primární zdroj různých typů elektromagnetických vln neboli radiace je slunce. Světlo se skládá z částic a je rozšiřováno ve vlnách, identifikovaných jako vrcholy a sedla. Tyto částice se nazývají fotony a reprezentují balíčky energie.

Malá dávka spektra stimuluje oční sítnici a může být vnímána jako viditelné světlo. Rozmezí laserového spektra se rozkládá od blížícího se ultrafialové až po blížícímu se infračervené. Tyto vlnové délky jsou uváděny v nanometrech (nm = 10-9m = 0,000000001m).


Lasery Candela pro vaskulární léze spadají do spektra viditelného světla

Elektromagnetické vlny mají tyto vlastnosti:

  • vlnová délka: vzdálenost od jednoho vrcholu k dalšímu vrcholu nebo od jednoho sedla k dalšímu sedlu
  • amplituda: výška od špičky jednoho vrcholu ke dnu následující
  • frekvence: počet vrcholů, které proběhnou daný bod za sekundu; měřeno v hertzích (cyklů za sekundu)
    Laserové světlo má tři výrazné kvality:
  • monochromatické: jedna vlnová délka
  • koherentní: čela vln jsou soufázové v prostoru a čase
  • kolimované: snadno kontrolovatelný a zaměřitelný paprsek; vlny se pohybují rovnoběžně s nízkým sklonem k rozbíhání

Stimulovaná emise (vynucené záření)

Aktivita atomů je důležitá pro produkci laserového světla. Každý atom má kladně nabité jádro se záporně nabitými elektrony, které kolem něj obíhají. Každá oběžná dráha může mít různou vzdálenost od jádra a má ustálenou energetickou hladinu. Elektrony se mohou přemisťovat z jedné oběžné dráhy na jinou.

Když jsou elektrony v orbitu nejblíže jádru, atom má nejnižší energetickou hladinu, neboli je v základním čili klidovém stavu. Jestliže může elektron absorbovat energii ve formě tepla nebo světla, elektron vyskočí na vyšší orbit dál od jádra. Nyní je atom ve vzbuzeném stavu. Tento pohyb z jedné dráhy do druhé se nazývá tranzice (přechod). Ve vzbuzeném stavu se elektron intuitivně chce vrátit do stavu s nižší energií. Když se atom vrátí do klidového stavu, bude produkovat energii. Tato energie je spontánně vyzařována ve formě fotonů neboli světla.

Jelikož atomy mají sklon k setrvání v klidovém stavu, je pravděpodobné, že budou spíše absorbovat náhodný foton než stimulovat jeho vyzařování. Pro produkci vynuceného záření (stimulované emise) je potřeba více atomů s vyšší hladinou energie než v klidovém stavu. Tato podmínka se nazývá inverzní obsazení. Pro vytvoření inverzního obsazení jsou atomy vystaveny přesným druhům energie, které je vyšlou na vyšší dráhu. Energie k tomuto použitá může pocházet z výbojky, elektřiny nebo jiného laseru.

Tento jev byl poprvé popsán v roce 1917, když Albert Einstein předpověděl, že elektrony na vyšších dráhách nebo energetických hladinách, jsou–li bombardovány zvláštními typy fotonů, se rozpadnou na nižší energetickou hladinu vyzařující fotony během tohoto procesu. Stimulovaný foton, místo toho, aby byl absorbován, je dále šířen a konečný výsledek jsou dva fotony identické vlnové délky. Jestliže dostatek atomů ve vzbuzeném stavu koliduje se správnými fotony, dojde k řetězové reakci vynuceného záření.


Je-li ve vzbuzeném stavu, elektron absorbuje foton, potom musí emitovat dva fotony (podobný těm, které absorboval); to se nazývá vynucené záření

Fotony vyzařují světlo stejné vlnové délky, ale mohou se pohybovat v mnoha různých směrech. Vzhledem k tomu, že laserové světlo je velmi tenký paprsek, náhodný směr pohybu musí být změněn na rovnoběžný směr pohybu. Toto vyžaduje zesilovací mechanismus v laserovém systému.

Zesílení

Zesílení vynuceného záření se odehrává v laserovém rezonátoru, dutina se zrcadly na každém konci. Náhodný směr pohybu, který směřuje k stranám dutiny bude ztracen, ale fotony, které urazí dráhu dutiny budou zpět odrážet světlo skrz aktivní prostředí laseru díky umístněným zrcadlům.

Pokaždé, kdy se paprsek odrazí na odrazné zrcadlo, více atomů je stimulováno k uvolnění fotonů a laserový účinek je tak zvýšen. Jedno zrcadlo je částečně propustné a umožní, aby světlo laseru bylo přenášeno jako laserový paprsek.


Nákres laseru

Záření

Když člověk uslyší o záření, první věc, která zřejmě přijde na mysl je rentgen. Rentgen, gama záření a kosmické záření vysílají ionizující záření a jsou nebezpečné. Ionizující záření narušuje molekulární struktury a stimuluje potenciálně karcinogenní změny DNA v buňkách. Laserové světlo vydává neionizující, bezpečné záření. Je známo, že pikosekunda a nanosekunda laseru může způsobit ionizaci molekul v cílové tkáni. To ale neplatí pro pulsní barvivové lasery, jejichž šířka impulsu (trvání impulsu) je v milisekundách.

Součásti laseru

Laser má čtyři hlavní části:

  • Zdroj záření (energie): zdroj energie napumpuje energii do aktivního prostředí, aby se vytvořilo inverzní obsazení
  • Aktivní prostředí: aktivní prostředí vytváří účinek laseru stimulovaného záření; aktivní prostředí může být plynné, pevné (krystalky) nebo kapalné (barviva)
  • Optický rezonátor neboli laserová dutina: laserová dutina je místo, kde dochází k zesílení vynuceného záření
  • Systémy přenosu: přenos optickým vláknem nebo několik odrazných zrcadel zaměřují a kontrolují směr paprsku a jejich přenesení k pacientovi.