25) Лазерное излучение

7.1.    Сущность лазерного излучения. Классификация лазеров по физико- техническим параметрам
Это излучение формируется в оптических квантовых генераторах (лазерах) и представляет собой оптическое когерентное излучение, характеризующееся высокой направленностью и большой плотностью энергии. Главный элемент лазера, где формируется излучение, - активная среда, для образования которой используют: воздействие света нелазерных источников, электрический разряд в газах, химические реакции, бомбардировку электрическим пучком и другие методы “накачки”. Активная среда (элемент), расположена между зеркалами, образующими оптический резонатор. Активной средой лазера может быть твердый материал (рубины, стекло, активированное неодимом, алюмоитгриевый гранат, пластмассы), полупроводники (Zn, S, ZnO, CaSe, Те, PbS, GaAs, и др.), жидкость (с редкоземельными активаторами или органическими красителями), газ (He-Ne, Ar, Кг, Хе, Ne, He-Cd, С02 и др.) и др. Существуют лазеры непрерывного и импульсного действия.
Лазеры получили широкое применение при проведении научных исследований (физика, химия, биология и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (связи, локации, измерительной), при исследовании внутренней структуры вещества, разделении протонов, термоядерном синтезе, термообработке, сварке, резке, при изготовлении отверстий малого диаметра - микроотверстий и др. Области применения лазера определяются энергией используемого лазерного излучения.
Величина генерируемого лазером электромагнитного излучения составляет: в области рентгеновского диапазона 3 • 10"3...3 * 10*7 мкм, ультрафиолетового 0,2...0,4 мкм, видимого света 0,4...0,75 мкм, ближнего
инфракрасного 0,75... 1,4 мкм, инфракрасного 1,4    102 мкм,
субмиллиметрового 102...103 мкм.
Классификация лазеров по физико-техническим параметрам:
1 .По конструктивному исполнению:
•    стационарные;
•    передвижные;
•    открытые;
•    закрытые.
2.    По    мощности излучения:
•    сверхмощные;
•    мощные;
•    средней мощности;
•    маломощные.
3.    По    режиму работы:
•    непрерывные;
•    импульсные;
•    импульсные с модулированной добротностью.
4.    По    способу отводу тепла:
•    естественное охлаждение;
•    принудительное охлаждение водой;
•    принудительное охлаждение воздухом;
•    принудительное охлаждение специальной жидкостью.
5.    По    назначению:
•    технологические;
•    специальные;
•    исследовательские;
•    уникальные.
6.    По    методу накачки:
•    химическим возбуждением;
•    пропусканием высокочастотного тока;
•    пропусканием импульсного тока;
•    пропусканием постоянного тока;
•    импульсным светом;
•    постоянным светом.
7.    По    длине генерируемой световой волны:
•    инфракрасные;
•    видимый свет;
•    ультрафиолетовые;
•    рентгеновские.
•    субмиллиметровые
8.    По    активному элементу:
•    газодинамические;
•    твердотельные;
•    полупроводниковые;
•    жидкостные;
•    газовые.
7.2.    Биологическое действие лазерного излучения
Биологическое действие лазерного излучения зависит от энергии излучения Е, энергии Ен, плотности мощности (энергии) Wp (We), времени облучения t, длины волны X, длительности импульса т, частоты повторения импульсов f, потока излучения Ф, поверхностной плотности излучения Еэ, интенсивности излучения I.
На первой стадии (физической) происходят элементарные взаимодействия излучения с веществом, характер которых зависит от анатомических, оптико-физических и функциональных особенностей ткани, а также от энергетических и пространственных характеристик излучения и, прежде всего, от длины волны и интенсивности излучения. На этой стадии происходит нагревание вещества, преобразование энергии электромагнитного излучения в механические колебания, ионизация атомов и молекул, возбуждение и переход электронов с валентных уровней в зону проводимости, рекомбинация возбужденных атомов и др.
На второй стадии (физико-химической) из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, обладающие высокой способностью к химическим реакциям.
На третьей стадии (химической) свободные радикалы реагируют с молекулами веществ, входящих в состав живой ткани, и при этом возникают те молекулярные повреждения, которые в дальнейшем определяют общую картину воздействия лазерного излучения на облучаемую ткань и организм в целом.