Lazerlarni meditsinada qo'llash

Yuqori intensiv lazer nurlanishidan tibbiy foydalanish
Yuqori intensivlikdagi lazer nurlanishi ko'pincha jarrohlikda va uning turli sohalarida qo'llaniladi. Axir, yuqori intensivlikdagi lazer nurlanishining ta'siri to'qimalarni kesishga yordam beradi (lazerli skalpel kabi ishlaydi). Ba'zan u antiseptik ta'sirga erishish, pıhtılaşma plyonkasini yaratish va agressiv ta'sirlarga qarshi himoya to'sig'ini yaratish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, bunday lazer metall protezlarni va turli xil ortodontik jihozlarni payvandlash uchun ishlatilishi mumkin.
Yuqori intensivlikdagi lazer nurlanishi tanaga qanday ta'sir qiladi?
Ushbu ta'sir qilish usuli to'qimalarning termal kuyishini keltirib chiqaradi yoki ularning ivishiga olib keladi. Tegishli hududlarning bug'lanishi, yonishi yoki karbonlanishiga olib keladi.
Yuqori intensiv lazer nurlanishidan foydalanilganda
Tanaga ta'sir qilishning ushbu usuli urologiya, ginekologiya, oftalmologiya, otolaringologiya, ortopediya, neyroxirurgiya va boshqa sohalarda turli xil jarrohlik aralashuvlarni amalga oshirganda keng qo'llaniladi.
Shu bilan birga, lazer jarrohligi ko'plab afzalliklarga ega:
Deyarli qonsiz operatsiyalar;
- maksimal aseptiklik (bepushtlik);
- operatsiyadan keyingi asoratlarning minimal darajasi;
- qo'shni to'qimalarga minimal ta'sir;
- operatsiyadan keyingi qisqa muddat;
- aniqlik;
- chandiq paydo bo'lish ehtimolining pasayishi.
Lazer diagnostikasi
Ushbu diagnostika usuli progressiv va rivojlanmoqda. Bu rivojlanishning dastlabki bosqichida ko'plab jiddiy kasalliklarni aniqlashga imkon beradi. Lazerli tashxis terining, suyak to'qimalarining va ichki organlarning saraton kasalligini aniqlashda yordam beradi degan dalillar mavjud. U oftalmologiyada - kataraktni aniqlash va uning bosqichini aniqlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, bunday tadqiqot usuli gematologlar tomonidan qo'llaniladi - qon hujayralarining sifat va miqdoriy o'zgarishlarini o'rganish uchun.
Lazer sog'lom va patologik to'qimalarning chegaralarini samarali belgilaydi, uni endoskopik uskunalar bilan birgalikda qo'llash mumkin.
Boshqa tabiatdagi tibbiyotda nurlanishdan foydalanish
Shifokorlar terapiya, diagnostika va turli xil holatlarning oldini olishda turli xil nurlanish turlaridan keng foydalanadilar.
Tibbiyotda rentgen nurlari
- radio to'lqinlari
- termal va ionlashtiruvchi nurlar
- tibbiyotda ultrabinafsha nurlanish
- tibbiyotda infraqizil nurlanish
2-bob.Lazerlar va ularni tibbiyotda qo'llash.
So'nggi yarim asr ichida lazerlar oftalmologiya, onkologiya, plastik jarrohlik va tibbiyotning ko'plab boshqa sohalarida va biotibbiyot tadqiqotlarida keng qo'llanildi.
Kasalliklarni davolash uchun yorug'likdan foydalanish imkoniyati ming yillar oldin ma'lum bo'lgan. Qadimgi yunonlar va misrliklar terapiyada quyosh nuridan foydalandilar va bu ikki fikr hatto mifologiyada bir-biri bilan bog'liq edi - yunon xudosi Apollo quyosh va shifo xudosi edi.
Va bundan 50 yil oldin nurlanishning izchil manbaini ixtiro qilganidan keyingina tibbiyotda nurdan foydalanish potentsiali aniqlandi.
Maxsus xususiyatlari tufayli lazerlar quyosh yoki boshqa manbalardan keladigan nurlanishdan ko'ra samaraliroq. Har bir kvant generatori juda tor to'lqin uzunligi diapazonida ishlaydi va izchil yorug'lik chiqaradi. Shuningdek, tibbiyotda lazerlar katta kuchlarni yaratishga imkon beradi. Energiya nurini juda kichik bir nuqtada to'plash mumkin, buning natijasida uning yuqori zichligiga erishiladi. Ushbu xususiyatlar bugungi kunda lazerlar tibbiy diagnostika, terapiya va jarrohlikning ko'plab sohalarida qo'llanilishiga olib keldi.
3.Lazerlar tibbiy diagnostika va jarrohlikda qo'llanilishi.
Lazerlarni tibbiyotda qo'llash oftalmologiya va dermatologiyadan boshlangan. Kvant generatori 1960 yilda kashf etilgan. Va oradan bir yil o'tgach, Leon Goldman tibbiyotda yoqut qizil lazer yordamida kapillyar displazi, tug'ma belgilar va melanomani qanday olib tashlash mumkinligini namoyish etdi.
Bunday dastur kogerent nurlanish manbalarining ma'lum bir to'lqin uzunligida ishlash qobiliyatiga asoslanadi. Kogerent nurlanish manbalari o'simtalarni, zarblarni, sochlarni va mollarni olib tashlash uchun keng qo'llaniladi.
Dermatologiyada turli xil va to'lqin uzunlikdagi lazerlar qo'llaniladi, bu turli xil davolangan lezyonlar va ularning ichidagi asosiy singdiruvchi modda tufayli. shuningdek, bemorning teriga bog'liq.
Bugungi kunda dermatologiya yoki oftalmologiyani lazersiz mashq qilish mumkin emas, chunki ular bemorlarni davolashda asosiy vositaga aylandi. Ko'zni to'g'rilash va oftalmik qo'llanilish uchun kvant generatorlaridan foydalanish 1961 yilda Charlz Kempbell tibbiyotda qizil lazerdan foydalangan holda, retinali parchalanish bilan og'rigan bemorni davolashda birinchi shifokor bo'lganidan keyin kengaydi.
Keyinchalik, oftalmologlar bu maqsadda spektrning yashil qismida argon kogerent nurlanish manbalaridan foydalanishni boshladilar. Bu erda ko'zning o'ziga xos xususiyatlari, ayniqsa uning linzalari, nurni retinal dekolma hududiga yo'naltirish uchun ishlatilgan. Qurilmaning yuqori konsentratsiyalangan kuchi uni tom ma'noda payvandlaydi.
Lazerli jarrohlik - lazer koagulyatsiyasi va fotodinamik terapiya - makula degeneratsiyasining ba'zi shakllari bo'lgan bemorlarga yordam berishi mumkin. Birinchi protsedurada qon tomirlarini muhrlash va makula ostida ularning patologik o'sishini sekinlashtirish uchun kogerent nurlanish nurlari qo'llaniladi.
Shunga o'xshash tadqiqotlar 1940 yilda quyosh nuri ostida o'tkazildi, ammo ularning muvaffaqiyatli yakunlanishi uchun shifokorlar kvant generatorlarining noyob xususiyatlariga muhtoj edilar. Argon lazeridan keyingi foydalanish ichki qon ketishini to'xtatish edi. Qon tomirlarini to'sib qo'yish uchun gemoglobin, qizil qon tanachalarining pigmenti bo'lgan yashil chiroqning tanlab so'rilishi ishlatilgan. Saraton kasalligini davolash uchun o'simga kiradigan va uni ozuqa moddalari bilan ta'minlaydigan qon tomirlari yo'q qilinadi.
Bunga quyosh nuri yordamida erishib bo'lmaydi. Ehtimol, tibbiyot juda konservativ, ammo kogerent nurlanish manbalari uning turli sohalarida tan olingan. Tibbiyotdagi lazerlar ko'plab an'anaviy asboblarning o'rnini bosdi.
Oftalmologiya va dermatologiya, shuningdek, ultrabinafsha nurlanish doirasidagi kogerent nurlanishning eksimer manbalaridan foydalandi. Ular ko'rishni to'g'rilash uchun shox parda (LASIK) shaklini o'zgartirish uchun keng qo'llanilgan.
Foydali kosmetik jarrohlik
Bunday texnologik ishlanmalar muqarrar ravishda tijorat sarmoyadorlari orasida mashhurdir, chunki ular foyda olish uchun katta imkoniyatlarga ega. 2011 yilda Medtech Insight analitik kompaniyasi lazerli kosmetika uskunalari bozorini $ 1 milliarddan ko'proq baholadi. Darhaqiqat, global tanazzul davrida tibbiy tizimlarga bo'lgan umumiy talabning pasayishiga qaramay, AQShda lazer tizimlari ustunlik qiladigan kvant asosida kosmetik jarrohlik doimiy talab bo'lib qolmoqda.
Vizualizatsiya va diagnostika
Tibbiyotdagi lazerlar ko'plab boshqa kasalliklar singari saraton kasalligini erta aniqlashda muhim rol o'ynaydi. Masalan, Tel-Avivda bir guruh olimlar infraqizil nurlanish manbalaridan foydalangan holda IQ spektroskopiyasiga qiziqish bildirdilar. Buning sababi shundaki, saraton va sog'lom to'qimalar turli xil infraqizil patentsiyaga ega bo'lishi mumkin. Ushbu usulning istiqbolli dasturlaridan biri bu melanomani aniqlashdir. Teri saratoni bilan, erta tashxis qo'yish bemorning omon qolishi uchun juda muhimdir. Hozirgi vaqtda melanomani aniqlash ko'z bilan amalga oshiriladi, shuning uchun u shifokorning mahoratiga ishonish uchun qoladi.
Isroilda yiliga bir marta har bir kishi melanoma uchun bepul tekshiruvdan o'tishi mumkin. Bir necha yil oldin, yirik tibbiyot markazlaridan birida tadqiqotlar o'tkazildi, natijada IQ diapazonidagi farqni, potentsial, ammo xavfli bo'lmagan belgilar va haqiqiy melanoma o'rtasidagi farqni vizual ravishda kuzatish mumkin bo'ldi.
Katsir, 1984 yilda birinchi SPIE biotibbiy-optik konferentsiyasining tashkilotchisi va uning Tel-Avivdagi jamoasi infraqizil to'lqin uzunliklariga shaffof bo'lgan optik tolalarni ishlab chiqdilar, bu esa ushbu usulni ichki diagnostikaga kengaytirdi. Bundan tashqari, ginekologiyada servikal smearga tez va og'riqsiz alternativa bo'lishi mumkin.
Tibbiyotda ko'k flüoresans diagnostikasida qo'llanilgan.
Kvant generatorlariga asoslangan tizimlar an'anaviy ravishda mammografiyada ishlatiladigan rentgen nurlarini almashtirishni boshlaydilar. X-nurlari shifokorlar uchun qiyin bir muammo tug'diradi: saraton kasalligini ishonchli aniqlash ularning yuqori intensivligini talab qiladi, ammo nurlanishning ko'payishi saraton xavfini oshiradi. Shu bilan bir qatorda, ko'krak qafasi va tananing boshqa qismlari, masalan miya kabi suratga olish uchun juda tez lazer pulslaridan foydalanish imkoniyati o'rganilmoqda.

OCT nafaqat ko'zlar uchun

Biologiya va tibbiyotda lazerlar optik kogerentsiya tomografiyasida (OCT) qo'llanilishini topdilar, bu esa ishtiyoq to'lqinini keltirib chiqardi. Vizualizatsiya qilishning ushbu usuli kvant generatorining xususiyatlaridan foydalanadi va real vaqtda biologik to'qima juda aniq (mikron), ko'ndalang va uch o'lchovli tasvirlarni berishi mumkin. OCT allaqachon oftalmologiyada qo'llaniladi va masalan, oftalmologga retinal kasalliklar va glaukoma tashxisini qo'yish uchun shox pardaning kesimini ko'rishga ruxsat berishi mumkin. Bugungi kunda texnologiyalar tibbiyotning boshqa sohalarida ham qo'llanilmoqda.
OCT tufayli hosil bo'lgan eng katta maydonlardan biri arteriyalarning optik-tolali tasvirlarini olish bilan shug'ullanadi. ko'z yoshga moyil beqaror blyashka holatini baholash uchun ishlatilishi mumkin.
Tirik organizmlarning mikroskopiyasi
Fan, texnologiya va tibbiyotda lazerlar mikroskopiyaning ko'p turlarida ham asosiy rol o'ynaydi. Ushbu sohada ko'plab rivojlanishlar amalga oshirildi, ularning maqsadi skalpelni ishlatmasdan bemorning tanasida nima sodir bo'lishini tasavvur qilishdir.
Saratonni olib tashlashning eng qiyin qismi bu jarroh hamma narsa to'g'ri bajarilganligiga ishonch hosil qilishi uchun mikroskop xizmatiga murojaat qilishdir. Jonli va real vaqtda mikroskopiya qilish qobiliyati muhim yutuqdir.
Muhandislik va tibbiyotda lazerlarning yangi qo'llanilishi optik mikroskopiyaning yaqin zonasida skanerlashdir, bu esa standart mikroskoplarga qaraganda ancha katta hajmdagi tasvirlarni ishlab chiqarishga qodir. Ushbu usul o'lchamlari yorug'lik to'lqin uzunligidan kam bo'lgan uchlarida iplar bo'lgan optik tolalarga asoslangan. Bu pastki to'lqinli tasvirlashga imkon berdi va biologik hujayralarni tasvirlash uchun asos yaratdi. Ushbu texnologiyani IR lazerlarida qo'llash Altsgeymer kasalligi, saraton va hujayralardagi boshqa o'zgarishlarni yaxshiroq tushunishga yordam beradi.
PDT va boshqa davolash usullari
Optik tolalar sohasidagi o'zgarishlar lazerlarni boshqa sohalarda qo'llash imkoniyatlarini kengaytirishga yordam beradi. Ular tanada tashxis qo'yishga imkon berishiga qo'shimcha ravishda, kogerent nurlanish energiyasi ehtiyoj bo'lgan joyga o'tkazilishi mumkin. Davolashda foydalanish mumkin. Tolali lazerlar yanada takomillashmoqda. Ular kelajak tibbiyotini tubdan o'zgartiradi.
Fotomeditsina sohasi, tanaga maxsus ta'sir ko'rsatadigan fotosensitiv kimyoviy moddalardan foydalangan holda bemorlarni tashxislash va davolash uchun kvant generatorlari yordamiga murojaat qilishi mumkin. Fotodinamik davolashda (masalan, lazer va fotosensitiv dori) 50 yoshdan oshgan odamlarda ko'rlikning asosiy sababi bo'lgan yoshga bog'liq bo'lgan makula buzilishining "ho'l" shakli bo'lgan bemorlarda ko'rish qobiliyatini tiklashi mumkin.
Onkologiyada ba'zi porfirinlar saraton hujayralarida to'planib, ma'lum bir to'lqin uzunligida yonib, o'simtaning joylashgan joyini ko'rsatadi. Agar o'sha birlashmalar boshqa to'lqin uzunligi bilan yoritilsa, ular toksik bo'lib, shikastlangan hujayralarni o'ldiradilar.
Tibbiyotda qizil rangli geliy-neon lazeri osteoporoz, psoriaz, trofik yaralarni va boshqalarni davolashda qo'llaniladi, chunki bu chastota gemoglobin va fermentlar tomonidan yaxshi so'riladi. Radiatsiya yallig'lanish jarayonlarini sekinlashtiradi, giperemiya va shish paydo bo'lishining oldini oladi, qon aylanishini yaxshilaydi.
Shaxsiy davolanish
Lazerlar ishlatiladigan yana ikkita yo'nalish - bu genetika va epigenetika.
Kelajakda hamma narsa nanoskalda bo'ladi, bu esa dori-darmonlarni hujayra miqyosida bajarishga imkon beradi. Femtosekundli impulslarni keltirib chiqaradigan va ma'lum to'lqin uzunligiga moslashtiradigan lazerlar shifokorlar uchun ideal sheriklardir.
Bu har bir bemorning genomiga qarab individual davolanish uchun eshiklarni ochadi.
Leon Goldman - lazer tibbiyotining asoschisi
Kvant generatorlarini odamlarni davolashda qo'llash haqida gap ketganda, Leon Goldmanni eslamaslik mumkin emas. U lazer tibbiyotining "otasi" sifatida tanilgan.
Birgalikda radiatsiya manbai ixtiro qilinganidan bir yil o'tgach, Goldman uni teri kasalliklarini davolashda qo'llagan birinchi tadqiqotchi bo'ldi. Olim tomonidan qo'llanilgan usul lazer dermatologiyasining keyingi rivojlanishiga yo'l ochdi.
Uning 60-yillarning o'rtalarida olib borgan tadqiqotlari retinali jarrohlikda yoqut kvant generatorini ishlatishga va kogerent nurlanishning terini bir vaqtning o'zida kesib tashlash va qon tomirlarini muhrlash, qon ketishini cheklash kabi kashfiyotlarga olib keldi.
Faoliyatining katta qismini Cincinnati universitetida dermatolog sifatida o'tkazgan Goldman Amerika Tibbiyot va Jarrohlik sohasida Lazerlar Jamiyatiga asos soldi va lazer xavfsizligi uchun asos yaratishga yordam berdi. 1997 yilda vafot etgan.
Miniaturizatsiya
Dastlabki 2 mikronli kvant generatorlari ikki kishilik to'shakning kattaligi va suyuq azot bilan sovutilgan. Bugungi kunda sizning kaftingizga to'g'ri keladigan diodlar mavjud va undan ham ko'proq miniatyuralar Ushbu turdagi o'zgarishlar yangi qo'llanilish va rivojlanish sohalarini ochib beradi. Kelajakdagi tibbiyotda miyani operatsiya qilish uchun kichkina lazerlar bo'ladi.
Texnologik taraqqiyot tufayli xarajatlar doimiy ravishda kamayib bormoqda. Maishiy texnikalarda lazerlar odatiy holga kelgani kabi, ular kasalxona jihozlarida asosiy rol
o'ynay boshladilar.
Agar ilgari tibbiyotda lazer juda katta va murakkab bo'lgan bo'lsa, unda ularni optik toladan ishlab chiqarish xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirdi va nanoskalaga o'tish xarajatlarni yanada kamaytiradi.
Boshqa dasturlar
Lazer yordamida urologlar siydik yo'llarining torayishini, yarani, siydik toshlarini, siydik pufagini va kattalashgan prostata davolashlari mumkin.
Tibbiyotda lazerdan foydalanish neyroxirurglarga aniq kesmalar qilish va miya va orqa miya endoskopik monitoringini o'tkazish imkonini berdi.
Veterinariya shifokorlari lazerlardan endoskopik muolajalar, o'smalarning koagulyatsiyasi, kesmalar va fotodinamik davolanish uchun foydalanadilar.
Stomatologlar teshiklarni teshishda teshiklarni ochishda, antibakterial muolajalarni amalga oshirishda, tishlarning emirilishini pasaytirishda va orofatsial tashxis qo'yish uchun nurlanishdan foydalanadilar.
Lazerli cımbızlar
Dunyo bo'ylab biotibbiyot tadqiqotchilari optik cımbızlar, hujayra singdirgichlari va boshqa ko'plab vositalardan foydalanadilar. Lazerli cımbızlar saraton kasalligini yaxshiroq va tezroq aniqlashni va'da qiladi va viruslar, bakteriyalar, mayda metall zarralari va DNK iplarini ushlash uchun ishlatilgan.
Optik cımbızlarda, metall yoki plastmassa cımbızlar kichik va mo'rt narsalarni olish qobiliyatiga o'xshash mikroskopik ob'ektlarni ushlab turish va aylantirish uchun kogerent nurlanish nurlari ishlatiladi. Shaxsiy molekulalarni mikron o'lchamdagi shisha sharlar yoki polistirolli sharlarga ulash orqali ularni boshqarish mumkin. Nur nur to'pga tegsa, u egilib, engil ta'sir ko'rsatadi, to'pni to'g'ridan-to'g'ri nurning o'rtasiga itarib yuboradi.
Bu yorug'lik nurida kichik zarrachani ushlab turishga qodir bo'lgan "optik tuzoq" ni yaratadi.
4.Tibbiyotda lazerlarning ijobiy va salbiy tomonlari
Tibbiyotda lazer: ijobiy va salbiy tomonlar
Kuchli nurlanish energiyasi, intensivligini o'zgartirish mumkin, biologik to'qimalarning hujayrali yoki hujayradan tashqari tuzilishini ajratish, yo'q qilish yoki o'zgartirish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, tibbiyotda lazerlardan foydalanish, qisqasi, infektsiya xavfini kamaytiradi va sog'ayishni rag'batlantiradi. Jarrohlik amaliyotida kvant generatorlarini qo'llash diseksiyonning aniqligini oshiradi, ammo ular homilador ayollar uchun xavflidir va fotosensitiv dorilarni qo'llash mumkin bo'lmagan holatlar mavjud.
To'qimalarning murakkab tuzilishi klassik biologik tahlil natijalarini aniq izohlashga imkon bermaydi. Tibbiyotdagi lazerlar (fotosurat) saraton hujayralarini yo'q qilish uchun samarali vositadir. Shu bilan birga, izchil nurlanishning kuchli manbalari bexosdan harakat qiladi va nafaqat zararlanganlarni, balki atrofdagi to'qimalarni ham yo'q qiladi. Ushbu xususiyat, ortiqcha hujayralarni tanlab yo'q qilish imkoniyati bilan, qiziqish uyg'otadigan joyda molekulyar tahlil qilish uchun ishlatiladigan mikroissektsiya usulining muhim vositasidir. Ushbu texnologiyaning maqsadi aniq belgilangan populyatsiyadagi tadqiqotlarni yengillashtirish uchun barcha biologik to'qimalarda mavjud bo'lgan heterojenlikni yengishdir. Shu ma'noda, lazer mikroississiyasi tadqiqotlarning rivojlanishiga, bugungi kunda populyatsiya va hatto bitta hujayra darajasida aniq namoyon bo'ladigan fiziologik mexanizmlarni tushunishga katta hissa qo'shdi.
Bugungi kunda funktsional to'qima muhandisligi biologiya rivojlanishining asosiy omiliga aylandi. Agar bo'linish paytida aktin tolalari kesilsa nima bo'ladi? Agar katlama paytida hujayra vayron bo'lsa, Drosophila embrioni barqaror bo'ladimi? O'simlikning meristemik zonasida qanday parametrlar mavjud? Ushbu muammolarning barchasini lazer yordamida hal qilish mumkin.
Nanomeditsin
So'nggi paytlarda bir qator biologik qo'llanmalar uchun mos xususiyatlarga ega bo'lgan ko'plab nanostrukturalar paydo bo'ldi. Ulardan eng muhimi:
kvant nuqta - juda sezgir hujayrali tasvirlashda ishlatiladigan nanometr o'lchamidagi yorug'lik zarralari;
tibbiy amaliyotda qo'llanilgan magnit nano-zarrachalar;
kapsüllü terapevtik molekulalar uchun polimer zarralari;
metall nanohissellar.
Nanotexnologiyaning rivojlanishi va tibbiyotda lazerlardan foydalanish, qisqasi, dorilarni qabul qilish usulida inqilob qildi. Nanopartikullarni o'z ichiga olgan dorilarni to'xtatib turish, ta'sirlangan to'qimalar va hujayralarga tanlab ta'sir ko'rsatib, ko'plab birikmalarning terapevtik indeksini oshirishi mumkin (eruvchanligi va samaradorligini oshiradi, toksiklikni kamaytiradi). Ular faol moddani etkazib berishadi, shuningdek tashqi stimulyatsiyaga javoban faol moddaning chiqarilishini tartibga soladi. Nanoteranostika - bu nano-zarrachalar, dori aralashmalari, terapiya va diagnostika tasvirlash vositalaridan ikki tomonlama foydalanishni ta'minlaydigan yana bir tajribaviy yondashuv bo'lib, bu shaxsiylashtirilgan davolanishga yo'l ochadi.
Tibbiyot va biologiyada lazerlardan mikrodissektsiya va fotoablatsiya uchun foydalanish turli darajalarda kasallikning fiziologik mexanizmlarini tushunishga imkon berdi. Natijalar har bir bemorni tashxislash va davolashning eng yaxshi usullarini aniqlashga yordam beradi. Vizualizatsiya sohasidagi yutuqlar bilan uzviy bog'liq holda nanotexnologiyalarni rivojlantirish ham ajralmas bo'ladi. Nanomeditsin saraton, yuqumli kasalliklar yoki tashxis qo'yishning ayrim turlarini davolashning istiqbolli yangi shaklidir.
"Zamonaviy klinik amaliyotda lazerlar" bu IOF RAS direktori ilmiy hisobotining nomi edi A.M. Proxorov akademigi Ivan Shcherbakov, u qildi Rossiya Fanlar akademiyasi Prezidiumining 2016 yil 16 fevraldagi yig'ilishida lazerli tibbiy asbob-uskunalarning yangi avlodi, turli kasalliklarni tashxislash va davolashda lazerli texnologiyalar, lazer fizikasi sohasidagi fundamental tadqiqotlar natijalariga asoslangan holda. IOF RAS ham tegishli tadqiqotlar bilan shug'ullanadi va ushbu tadqiqotlarning bir qator natijalari klinik amaliyotga kiritildi yoki joriy etilmoqda.
Lazerning tibbiy vosita sifatida ta'sir qilish mexanizmi shundaki, yo'naltirilgan infraqizil nurlari tirik to'qimalarga kiradi. 2-3 mikron kattalikdagi bir nuqtada katta energiya bir zumda konsentratsiyalanadi va mikroeksploziya sodir bo'ladi. Ushbu mikroekspoziyalar bir-birining ustiga bosib, butun ta'sir qilish zonasida katta chastotaga ega va shu bilan to'qimalarni yirtib tashlaydi. Lazer skalpel kabi ishlaydi, faqat to'qimaning ichki qismidan. Hozirgi vaqtda jarrohlar to'rt xil lazer effektidan foydalanadilar - termal, mexanik, fotokimyoviy va to'qimalarni payvandlash. Lazerlarni qo'llashning yana bir keng doirasi bu turli xil kasalliklarning tashxisi.
Xususan, lazerlardan foydalanish oftalmologiyada juda mashhur bo'lib, o'nlab yillar davomida lazer nurlari minimal invaziv va aniq jarrohlik asbobi sifatida ishlatilgan. Ko'z kasalliklarini davolashda turli xil manbalar va to'lqin uzunligi bo'lgan lazerlar qo'llaniladi. Lazer nurlanishining to'lqin uzunligi oftalmologiyada lazerning hajmini aniqlaydi.
Masalan, argon lazer gemoglobinning yutilish spektriga to'g'ri keladigan ko'k va yashil ranglarda yorug'lik chiqaradi. Bu sizga qon tomir patologiyasini davolashda argon lazeridan samarali foydalanishga imkon beradi: diabetik retinopatiya, retinal tomir trombozi, Gippel-Lindau angiomatozi, palto kasalligi va boshqalar.; Ko'k-yashil nurlanishning 70% melanin tomonidan so'riladi va asosan pigmentli birikmalarga ta'sir qilish uchun ishlatiladi. Kripton lazer, sariq va qizil ranglarda yorug'lik chiqaradi, ular pigment epiteliyasi va xoroid tomonidan iloji boricha so'riladi, retinaning asab qatlamiga zarar bermasdan, bu retinaning markaziy qismlarini ivish paytida juda muhimdir.
Yaqinda klinik amaliyotda qisqa impulsli lazerlardan foydalangan holda bir qator operatsiyalar ishlab chiqilgan - yurak urish davomiyligi 250, 300, 400 femtosekund. Ushbu operatsiyalar juda samarali va aniqdir, chunki yurak urishi qanchalik qisqa bo'lsa - siz diqqatni jamlashingiz kerak bo'lgan nuqta qanchalik kichik bo'lsa va shuning uchun invazivlik va travma kamroq bo'ladi. Femtosekond lazer yordamida shifokorlar ko'rish qobiliyatini tuzatish uchun turli xil operatsiyalarni amalga oshiradilar.
Lazerlardan tibbiy foydalanish juda mashhur bo'lgan tibbiyotning yana bir sohasi bu urologiya. Lazerning mexanik ta'siri, masalan, buyrak toshlariga duch kelganida, hatto eng xavfli va murakkab shaklda namoyon bo'ladi. Lazerdan foydalanish minimalinvaziv operatsiya paytida toshlarning parchalanishiga va ularni olib tashlanishiga olib keladi.
Bundan tashqari, lazer yordamida miya shishini olib tashlashingiz va ko'plab neyroxirurgik operatsiyalarni bajarishingiz mumkin. Zamonaviy neyro-onkologiyada lazer mikrojarrohligi, lazer stereotaksiyasi, lazer endoskopiyasi va interstitsial lazerli terapiya usullari qo'llaniladi. Neyroxirurgik lazer texnologiyasidan foydalanish miya tomirlarining anatomik va funktsional yaxlitligini saqlab turish bilan birga, miyaning qon aylanish tizimining muhim va ta'sirchan qismlariga ta'sir qiluvchi radikalizmni kuchaytirishi va jarrohlikning invazivligini kamaytirishi mumkin.
Kosmetologiya va dermatologiyada lazerli texnologiyalar juda mashhur va tez rivojlanmoqda. Bugungi kunda lazer nuridan foydalangan holda turli xil teri kamchiliklarini, shu jumladan chandiqlarni ham - yuzaki va chuqurdan olib tashlash mumkin. Bunday holda, chandiqni yashiradigan yangi kollagen hosil bo'lishining stimulyatsiyasi ro'y beradi. Boshqa tomondan, lazer jarrohligi, shuningdek, terining yoki shilliq qavatning yuzaki malign va prekanseroz lezyonlarini yo'q qilish uchun yangi yondashuv.
Tibbiyotda lazer tizimlari o'zlarining lazerli skalpel shaklida qo'llanilishini topdilar. Uning jarrohlik operatsiyalari uchun ishlatilishi quyidagi xususiyatlar bilan belgilanadi:
U nisbatan qonsiz kesma hosil qiladi, chunki shu bilan birga u to'qimalarni ajratish bilan birga juda katta bo'lmagan qon tomirlarini «demlemek» bilan yaraning chetlarini koagulyatsiya qiladi;
Lazerli skalpel kesish xususiyatlarining doimiyligi bilan ajralib turadi. Qattiq jism (masalan, suyak) bilan aloqa qilish skalpelga zarar bermaydi. Mexanik skalpel uchun bunday holat halokatli bo'lar edi;
Lazer nurlari, uning shaffofligi tufayli, jarroh operatsiya qilinayotgan hududni ko'rishga imkon beradi. Oddiy skalpelning pichog'i, shuningdek, elektr pichoqning pichog'i har doim ma'lum darajada jarrohning ish maydonini to'sib qo'yadi;
Lazer nurlari to'qimaga biron bir mexanik ta'sir ko'rsatmasdan masofani kesadi;
Lazerli skalpel mutlaq bepushtlikni ta'minlaydi, chunki faqat radiatsiya to'qima bilan o'zaro ta'sir qiladi;
Lazer nurlari qat'iy ravishda mahalliy darajada ishlaydi, to'qimalarning bug'lanishi faqat markazida bo'ladi. Qo'shni to'qima joylari mexanik skalpeldan foydalangandan kamroq zarar ko'radi;
Klinik amaliyot shuni ko'rsatdiki, lazerli skalpeldan olingan jarohat zarar qilmaydi va tezroq davolanadi.
Jarrohlik amaliyotida lazerlardan amaliy foydalanish SSSRda 1966 yilda A.V.Vishnevskiy institutida boshlangan. Ko'krak va qorin bo'shlig'ining ichki a'zolarida operatsiyalarda lazerli skalpel ishlatilgan. Hozirgi kunda plastik-plastik jarrohlik operatsiyalari, qizilo'ngach, oshqozon, ichak, buyraklar, jigar, taloq va boshqa a'zolar lazer nurlari yordamida amalga oshirilmoqda. Ko'p sonli qon tomirlari, masalan, yurak, jigarda joylashgan organlarda lazer yordamida operatsiyalarni bajarish juda jozibali.Ba'zi lazer turlarining xususiyatlari.
Hozirgi vaqtda faol vositalar, kuchlar, ish rejimlari va boshqa xususiyatlarda farq qiluvchi juda ko'p lazer mavjud. Ularning barchasini tasvirlashga hojat yo'q. Shuning uchun, bu erda lazerlarning asosiy turlari (ish rejimi, nasos usullari va boshqalar) xususiyatlarini to'liq ifodalaydigan lazerlarning qisqacha tavsifi.
Yoqut lazer. Birinchi kvant yorug'lik generatori 1960 yilda yaratilgan yoqut lazer edi.Ishlaydigan modda alyuminiy oksidi Al 2 O 3 (korund) ning kristalidir, unga Cr 2 Oz xrom oksidi o'stirilganda nopoklik sifatida kiritiladi. Yaqutning qizil rangi ijobiy Cr +3 ioniga bog'liq. Al 2 O 3 kristalining panjarasida Cr 3 + ioni Al + 3 ionini almashtiradi. Natijada kristalda ikkita yutilish bantlari paydo bo'ladi: biri yashil rangda, ikkinchisi spektrning ko'k qismida. Yaqutning qizil rangining zichligi Cr + 3 ionlarining kontsentratsiyasiga bog'liq: kontsentratsiya qancha ko'p bo'lsa, qizil rang qalinroq bo'ladi. To'q qizil qizil rangda Cr3 + ionlarining kontsentratsiyasi 1% ga etadi.
Ko'k va yashil assimilyatsiya bantlari bilan bir qatorda E 1 va E 1 'ikkita tor energiya sathlari mavjud bo'lib, ulardan o'tish vaqtida asosiy darajadagi to'lqin uzunligi 694,3 va 692,8 nm ga teng bo'ladi. Chiziqning kengligi xona haroratida taxminan 0,4 nm. 694.3 nm chiziq uchun majburiy o'tish ehtimoli 692.8 nm chizig'idan katta. Shuning uchun 694.3 nm chiziq bilan ishlash osonroq. Shu bilan birga, l \u003d 692,8 nm radiatsiya uchun katta ko'zgu koeffitsienti va l \u003d 694.3 nm uchun kichik nometall ishlatilsa, 692,8 nm chiziqlarni hosil qilish mumkin.
Yaqut oq yorug'lik bilan nurlantirilganda, spektrning ko'k va yashil qismlari so'riladi, qizil rang aks etadi. Yoqutli lazer ksenon chiroq yordamida optik nasosdan foydalanadi, bu esa tok pulsi orqali gazni bir necha ming Kelvingacha qizdirganda yuqori intensivlikdagi yorug'likni beradi. Uzluksiz nasos olish mumkin emas, chunki bunday yuqori haroratdagi chiroq doimiy ishlashga bardosh bermaydi. Olingan nurlanish o'zining xususiyatlariga ko'ra mutlaqo qora tananing nurlanishiga yaqin. Radiatsiya Cr + ionlari tomonidan so'riladi, natijada so'rilish bantlari mintaqasida energiya darajasiga o'tadi. Biroq, ushbu darajalardan Cr +3 ionlari nurlanishsiz o'tish natijasida juda tez E 1, E 1 'darajalariga ko'tariladi. Bunday holda, ortiqcha energiya panjaraga, ya'ni panjara tebranishlari energiyasiga yoki boshqacha qilib aytganda, fotonlar energiyasiga aylanadi. E 1, E 1 'darajalari metastazdir. E 1 da ishlash muddati 4,3 ms. E 1, E 1 'darajalarida nasosning pulsatsiyalanishi paytida qo'zg'atilgan atomlar to'planib, E 0 darajasiga nisbatan sezilarli teskari populyatsiyani hosil qiladi (bu aniqlanmagan atomlar darajasi).
Yaqutli kristall yumaloq silindr shaklida o'stiriladi. Lazer uchun odatda kristallar o'lchamda ishlatiladi: uzunligi L \u003d 5 sm, diametri d \u003d 1 sm, ksenon chiroq va yoqut kristalli yaxshi yorituvchi ichki yuzasi bo'lgan elliptik bo'shliqqa joylashtirilgan. Barcha ksenon chiroq nurlari yoqilg'ida sodir bo'lishiga ishonch hosil qilish uchun yoqut kristalli va dumaloq silindrsimon shaklga ega bo'lgan chiroq ham uning generatorlariga parallel ravishda bo'shliqning elliptik qismining markaziga joylashtirilgan. Shu sababli, nasos manbaidagi radiatsiya zichligiga deyarli teng bo'lgan zichlikka ega nurlanish yoqutga yo'naltiriladi.

Yoqut kristalining uchlaridan biri kesilib, shunday qilib nurning aksi kesmaning chetidan qaytariladi. Ushbu kesish lazer nometalllaridan birini almashtiradi. Yoqut kristalining ikkinchi uchi Brewster burchagida kesiladi. Bu mos keladigan chiziqli polarizatsiya bilan nurli aks etmasdan yoqut kristalidan chiqishni ta'minlaydi. Ikkinchi nurlanish yo'liga ikkinchi rezonator oynasi joylashtirilgan. Shunday qilib, yoqut lazerining nurlanishi chiziqli polarizatsiyalanadi.

Helium neon lazeri. Faol vosita geliy va neonning gazsimon aralashmasidir. Avlod neonning energiya sathlari orasidagi o'tish tufayli amalga oshiriladi va geliy vositachi rolini o'ynaydi, bu orqali energiya neon atomlariga teskari populyatsiyani hosil qilish uchun uzatiladi.
Aslida, neon 130 dan ortiq turli xil o'tishlar natijasida lazer tadqiqotini yaratishi mumkin. Biroq, to'lqin uzunligi 632,8 nm, 1,15 va 3,39 mikron bo'lgan chiziqlar eng qizg'in hisoblanadi. 632,8 nm to'lqin spektrning ko'rinadigan qismida, va 1,15 va 3,39 mikron to'lqinlari infraqizil nurlardadir.
Elektr toki geliy-neon gaz aralashmasidan oqim o'tkazganda, geliy atomlari metastaz holatdagi 2 3 S va 2 2 S holatlarga qo'zg'aladi, chunki ulardan er holatiga o'tishni kvant-mexanik tanlash qoidalari taqiqlaydi. Oqimning o'tishi bilan bu darajalarda atomlar to'planib boradi. Hayajonlangan geliy atomi o'rganilmagan neon atomi bilan to'qnashganda, qo'zg'alish energiyasi ikkinchisiga o'tadi. Ushbu o'tish mos keladigan energiya energiyasining yaxshi mos kelishi tufayli juda samarali. Natijada, 2P va 3P darajalariga nisbatan teskari populyatsiya neonning 3S va 2S darajalarida hosil bo'ladi, bu lazer nurlanishining paydo bo'lishiga olib keladi. Lazer doimiy ravishda ishlashi mumkin. Geliy-neon lazerining nurlanishi chiziqli polarizatsiyalanadi. Odatda kameradagi geliyning bosimi 332 Pa, neonning bosimi esa 66 Pa ni tashkil qiladi. Quvurdagi doimiy kuchlanish taxminan 4 kV ni tashkil qiladi. Ko'zgularning birida 0,999 tartibining aks ettirish koeffitsienti mavjud, ikkinchisida lazer nurlanishi chiqishi taxminan 0,990 ga teng. Ko'p qatlamli dielektriklar nometall sifatida ishlatiladi, chunki quyi aks ettirish koeffitsientlari nasl berish darajasiga erishishni ta'minlamaydi.
5.Gaz lazerlari.
Gaz lazerlari. Ular hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan lazer turidir va ehtimol bu borada yoqut lazerlardan ham ustundir. Gaz lazerlari ham olib borilgan tadqiqotlar mavzusidir. Gaz lazerlarining har xil turlaridan har doim lazerga qo'yilgan deyarli har qanday talabni qondiradigan birini topish mumkin, pulsatsiya holatida spektrning ko'rinadigan mintaqasida juda yuqori quvvat bundan mustasno. Katta kuchlar materiallarning chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlarini o'rganishda ko'plab tajribalar uchun zarurdir. Hozirgi vaqtda gaz lazerlarida yuqori kuchlar ularda atom zichligi etarlicha yuqori emasligi sababli olinmadi. Biroq, deyarli barcha boshqa maqsadlar uchun siz ikkala optik nasosli qattiq holatli lazerlardan ham, yarimo'tkazgichli lazerlardan ham ustun turadigan maxsus lazer turini topishingiz mumkin. Ushbu lazerlar gaz lazerlari bilan raqobatlashishini ta'minlash uchun ko'p kuch sarflandi va ba'zi hollarda ba'zi yutuqlarga erishildi, ammo u har doim ham imkoniyatlar yoqasida edi, shu bilan birga benzin lazerlari mashhurlikning pasayishi belgilarini ko'rsatmadi.
Gaz lazerlarining xususiyatlari ko'pincha qoida tariqasida ular atom yoki molekulyar spektrlarning manbalari ekanligi bilan bog'liq. Shuning uchun o'tish to'lqin uzunligi aniq ma'lum. Ular atom tuzilishi bilan belgilanadi va odatda atrof-muhit sharoitlariga bog'liq emas. Muayyan kuchlardagi avlod to'lqin uzunligining barqarorligi spontan emissiya barqarorligiga nisbatan sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin. Hozirgi vaqtda monoxromatik xususiyatlarga ega lazerlar mavjud, bu boshqa qurilmalarga qaraganda yaxshiroq. Faol vositani to'g'ri tanlash bilan avlodni spektrning istalgan qismida, ya'ni ultrabinafsha (~ 2OOO A) dan infraqizilgacha (~ 0,4 mm), qisman mikroto'lqinli hududni egallab olish mumkin.
Kelgusida spektrning vakuumli ultrabinafsha mintaqasi uchun lazerlar yaratish mumkinligiga shubha qilish uchun hech qanday sabab yo'q. Ishlaydigan gazning siyrakligi past refraktiv indeks bilan muhitning optik bir hilligini ta'minlaydi, bu rezonator rejimlarining tuzilishini tasvirlash uchun oddiy matematik nazariyadan foydalanishga imkon beradi va chiqish signalining xususiyatlari nazariy jihatdan yaqinligiga ishonch beradi. Gaz lazeridagi elektr energiyasini stimulyatsiya qilingan emissiya energiyasiga aylantirish samaradorligi yarimo'tkazgichli lazerdagidek katta bo'lmasligi mumkin, ammo chiqindilarni boshqarishning soddaligi tufayli gaz lazeridan laboratoriya asboblaridan biri sifatida foydalanish juda qulaydir. Uzluksiz rejimdagi yuqori quvvatga (puls kuchidan farqli o'laroq) kelsak, gaz lazerlarining tabiati bu borada lazerlarning barcha turlaridan ustun turishga imkon beradi.
C02 yopiq hajmli lazer. Karbonat angidrid molekulalari, boshqa molekulalar singari, tebranish va aylanish energiya sathining mavjudligi sababli chiziqli spektrga ega. CO 2 lazerida ishlatiladigan o'tish to'lqin uzunligi 10,6 mkm, ya'ni spektrning infraqizil mintaqasida joylashgan nurlanishni keltirib chiqaradi. Vibratsiyali darajadan foydalanib, radiatsiya chastotasini 9,2 dan 10,8 mikrongacha bir oz o'zgartirish mumkin. Energiya N 2 azot molekulalaridan CO 2 molekulalariga o'tkaziladi, ular aralashma orqali oqim oqibatida elektron ta'sirida o'zlarini qo'zg'atadilar.
Azot molekulasining N 2 hayajonlangan holati metastabil bo'ladi va er sathidan 2318 sm -1 masofada ajralib chiqadi, bu CO 2 molekulasining energiya darajasiga (001) juda yaqin. Hozirgi vaqt o'tishi bilan N 2 hayajonlangan holatning metastabilitesini hisobga olgan holda, qo'zg'atilgan atomlar soni ko'payib boradi. N 2 CO 2 bilan to'qnashganda, qo'zg'alish energiyasini N 2 dan CO 2 ga rezonansli o'tkazish sodir bo'ladi. Natijada, CO 2 molekulalarining (001), (100), (020) darajalari o'rtasida populyatsiyalarning teskari harakati sodir bo'ladi. Odatda geliy qo'shilib, umr bo'yi umr ko'rish davomiyligiga ega bo'lgan (100) darajadagi populyatsiyani qisqartirish uchun ushbu darajaga o'tishda naslni pasaytiradi. Oddiy sharoitlarda lazerdagi gazlar aralashmasi geliy (1330 Pa), azot (133 Pa) va karbonat angidriddan (133 Pa) iborat.
CO 2 lazerining ishlashi paytida, CO 2 molekulalari CO va O ga parchalanadi, buning natijasida faol muhit zaiflashadi. So'ngra, C va O ga parchalanadi va uglerod naychaning elektrodlari va devorlariga birikadi. Bularning barchasi CO 2 lazerining ishlashini yomonlashtiradi. Ushbu omillarning zararli ta'sirini bartaraf etish uchun reaktsiyani qo'zg'atadigan yopiq tizimga suv bug'lari qo'shiladi
CO + O ® CO 2.
Platin elektrodlari ishlatiladi, ularning materiallari bu reaktsiyaning katalizatoridir. Faol muhitni etkazib berish hajmini oshirish uchun rezonator eng maqbul lazer ishlash sharoitlarini saqlab turish uchun bo'shliq hajmiga kerakli miqdorda qo'shilgan CO 2, N 2 va He ni o'z ichiga olgan qo'shimcha idishlarga ulanadi. Bunday yopiq CO 2 lazer minglab soatlab ishlashga qodir.
Oqim CO 2 lazer. Muhim modifikatsiya - bu oqayotgan CO 2, N 2 gazlari aralashmasi doimiy ravishda rezonator orqali pompalanadigan oqayotgan CO 2 lazeridir. Bunday lazer o'zining faol muhitining uzunligi metriga 50 Vt dan oshadigan doimiy kogerent nurlanishni yaratishi mumkin.
Neodimiy lazer. Ism adashtirishi mumkin. Lazer tanasi bu neodimiy metall emas, lekin neodimiy aralashmasi bo'lgan oddiy oynadir. Neodimiy atomlari ionlari kremniy va kislorod atomlari orasida tasodifiy ravishda taqsimlanadi. Chaqmoq lampalar tomonidan ishlab chiqarilgan nasos. Yoritgichlar 0,5 dan 0,9 mikrongacha to'lqin uzunligi oralig'ida nurlanish beradi. Hayajonlangan holatlarning keng doirasi paydo bo'ladi. Atomlar yuqori lazer darajasiga radiatsion bo'lmagan o'tishlarni amalga oshiradilar. Har bir o'tish boshqa energiya beradi, bu butun atomlarning "panjarasi" ning tebranish energiyasiga aylanadi.
Lazer nurlanishi, ya'ni. bo'sh pastki darajaga o'tish to'lqin uzunligi 1,06 mikronga teng.
T-lazer. Ko'pgina amaliy dasturlarda CO 2 lazeri muhim rol o'ynaydi, bunda ishchi aralash atmosfera bosimi ostida va ko'ndalang elektr maydoni (T lazer) tomonidan qo'zg'atiladi. Rezonatorda elektr maydon kuchining katta qiymatlarini olish uchun elektrodlar rezonatorning o'qiga parallel bo'lgani uchun elektrodlar orasidagi nisbatan kichik potentsial farqlar talab qilinadi, bu esa rezonatorda CO 2 kontsentratsiyasi yuqori bo'lganida atmosfera bosimida pulsli rejimda ishlashga imkon beradi. Shu sababli, odatda 10 mVt va undan ko'p bo'lgan, bitta nurlanish pulsida davomiyligi 1 ms dan kam bo'lgan katta quvvatni olish mumkin. Bunday lazerlarda pulsning takrorlanish tezligi odatda daqiqada bir necha pulsni tashkil qiladi.
Gaz-dinamik lazerlar. Yuqori haroratga (1000-2000 K) qadar qizdirilgan CO 2 va N 2 aralashmasi kengayadigan ko'krak orqali yuqori tezlikda tugaydi va juda soviydi. Yuqori va pastki energiya sathlari har xil darajada issiqlik izolatsiyasi natijasida teskari populyatsiyaning shakllanishiga olib keladi. Shuning uchun, ko'krak chiqish joyida optik rezonator hosil qilib, bu teskari populyatsiya tufayli lazer nurlanishini hosil qilish mumkin. Ushbu printsip bo'yicha ishlaydigan lazerlar gaz-dinamik deyiladi. Ular uzluksiz rejimda juda katta nurlanish kuchlarini olish imkoniyatini beradi.
Bo'yoq lazerlari. Bo'yoqlar - bu yuqori tebranadigan energiya darajasiga ega bo'lgan juda murakkab molekulalar. Spektr diapazonidagi energiya darajasi deyarli doimiy ravishda joylashgan. Mushak ichidagi o'zaro ta'sir tufayli molekula juda tez (10 -11 -10 -12 s tartibida) har bir diapazonning energiya darajasiga nisbatan radiatsiyaviy ravishda o'tadi. Shuning uchun, molekulalar qo'zg'algandan so'ng, juda qisqa vaqt o'tgach, barcha qo'zg'atilgan molekulalar E 1 tasmasining pastki darajasida to'planadi. Bundan tashqari, ular pastki tasmaning har qanday energiya sathiga radiatsion o'tish imkoniyatiga ega. Shunday qilib, nol tasmaning kengligiga mos keladigan intervalda deyarli har qanday chastotani nurlantirish mumkin. Bu shuni anglatadiki, agar biz bo'yoq molekulalarini lazer nurlanishini hosil qilish uchun faol modda sifatida olsak, unda rezonator parametrlariga qarab siz hosil bo'lgan lazer nurlanishining chastotasini deyarli doimiy ravishda sozlashingiz mumkin. Shuning uchun bo'yoqlarda sozlanishi lizing chastotasi bo'lgan lazerlar yaratiladi. Bo'yoq lazerlari deşarj lampalar yoki boshqa lazerlardan nurlanish orqali pompalanadi.
Avlod chastotalarini tanlash naslning chegarasi faqat tor chastota diapazoni uchun yaratilganligi bilan amalga oshiriladi. Masalan, prizma va oynaning pozitsiyalari shu tarzda tanlanganki, ko'zgudan aks etgandan so'ng, dispersiya va turli xil sinish burchaklar tufayli, faqat to'lqin uzunligi bo'lgan nurlar muhitga qaytariladi. Faqatgina bunday to'lqin uzunliklari uchun lazer ishlab chiqariladi. Prizmani aylantirib, bo'yoq lazer nurlanishining chastotasini doimiy ravishda o'zgartirish mumkin. Avlod ko'plab bo'yoqlar yordamida amalga oshirildi, bu nafaqat optik diapazonda, balki spektrning infraqizil va ultrabinafsha mintaqalarida ham lazer nurlanishini olish imkonini berdi.
Yarimo'tkazgich lazerlari.Yarimo'tkazgichli lazerlarning ishlashining asosiy namunasi magneto-optik saqlash moslamasi (MO).
MO drayverining ishlash printsiplari.
MO drayveri ma'lumotni saqlashning magnitli va optik printsipi kombinatsiyasi asosida qurilgan. Ma'lumotlar lazer nurlari va magnit maydon yordamida yoziladi va faqat bitta lazer yordamida o'qiladi.
MO diskida yozib olish jarayonida lazer nurlari disklardagi ma'lum nuqtalarni isitadi va harorat ta'sirida kutuplulardagi o'zgarish qarshiligi qizdirilgan nuqta uchun keskin pasayadi, bu esa magnit maydonning nuqtaning polaritesini o'zgartirishiga imkon beradi. Isitgandan keyin qarshilik yana ortadi. Isitilgan nuqtaning kutupluluğu isitish vaqtida unga qo'llaniladigan magnit maydonga muvofiq qoladi.
Hozirgi vaqtda mavjud MO drayverlari ma'lumotni yozish uchun ikkita tsikldan foydalanadilar: o'chirish va yozish tsikli. O'chirish paytida magnit maydon ikkilik nollarga mos keladigan bir xil kutupluluğa ega. Lazer nurlari ketma-ket butun ketma-ket isitiladi va shu bilan diskka nollarning ketma-ketligini yozadi. Yozish tsiklida magnit maydonning kutupluluğu teskari bo'lib, bu ikkilik birlikka to'g'ri keladi. Ushbu tsiklda lazer nurlari faqat ikkilik birliklarni o'z ichiga olishi kerak bo'lgan sohalarda yoqiladi va ikkilik nollari bo'lgan joylarni o'zgarishsiz qoldiradi.
MO diskidan o'qish jarayonida, aks ettiruvchi elementning magnit maydoni yo'nalishiga qarab, aks ettirilgan lazer nurining polarizatsiya tekisligini o'zgartirishdan iborat bo'lgan Kerr effekti qo'llaniladi. Bu holda aks ettiruvchi element diskning sirtiga yozib olish vaqtida saqlanadigan ma'lumotning bir bitiga mos keladigan magnitlangan nuqta. O'qish paytida past intensivlikdagi lazer nuridan foydalaniladi, bu o'qish maydonini isitishga olib kelmaydi, shuning uchun saqlangan ma'lumotni o'qiyotganda yo'q qilinmaydi.
Ushbu usul, optik disklarda ishlatiladigan odatdagidan farqli o'laroq, diskning sirtini deformatsiya qilmaydi va qo'shimcha jihozlarsiz takroriy yozib olishga imkon beradi. Ushbu usul ishonchlilik nuqtai nazaridan an'anaviy magnit yozuvdan ham ustunlikka ega. Disk bo'limlarini remagnetizatsiya qilish faqat yuqori harorat ta'sirida mumkin bo'lganligi sababli, tasodifiy magnit maydonlarning yo'qolishi natijasida paydo bo'ladigan an'anaviy magnit yozuvlardan farqli o'laroq, tasodifiy remagnetizatsiya ehtimoli juda past.
MO disklarining hajmi ishonchliligi, hajmi va o'zaro almashinuvi jihatidan uning yuqori xususiyatlari bilan belgilanadi. MO disk katta hajmdagi bo'sh joyni talab qiladigan vazifalar uchun zarur. Bular tovushli tasvirlarni qayta ishlash kabi vazifalardir. Biroq, ma'lumotlarga kirishning past tezligi tizimlarning kritik reaktivligi bo'lgan vazifalar uchun MO disklaridan foydalanishni imkonsiz qiladi. Shu sababli, bunday vazifalarni bajarishda MO disklaridan foydalanish ularda vaqtincha yoki zaxira ma'lumotlarni saqlash uchun kamayadi. MO disklari uchun qattiq disklarni yoki ma'lumotlar bazalarini zaxiralash juda foydali foydalanish hisoblanadi. An'anaviy ravishda ushbu maqsadlar uchun ishlatiladigan oqimlardan farqli o'laroq, MO disklarida zaxira ma'lumotlarini saqlashda, ishdan chiqqandan keyin ma'lumotlarni tiklash tezligi sezilarli darajada oshadi. Buning sababi, MO disklari tasodifiy kirish moslamalari bo'lib, ular faqat buzilish aniqlangan ma'lumotlarni qayta tiklashga imkon beradi. Bundan tashqari, ushbu tiklash usuli bilan ma'lumotlar to'liq tiklanmaguncha tizimni to'liq to'xtatishga hojat yo'q. Ushbu afzalliklar, ma'lumotni saqlashning yuqori ishonchliligi bilan birgalikda, MO disklaridan zaxira uchun foydalanishni foydali qiladi, lekin lenta disklariga qaraganda qimmatroq.
Katta hajmdagi shaxsiy ma'lumotlar bilan ishlashda MO disklaridan foydalanish ham tavsiya etiladi. Disklarni almashtirish osonligi sizga ularni faqat ish paytida ishlatishga imkon beradi, kompyuteringizni soatlab himoya qilish haqida qayg'urmasdan, ma'lumot alohida, himoyalangan joyda saqlanishi mumkin. Xuddi shu mulk katta hajmdagi joylarni boshqa joyga, masalan, ishdan uyga va orqaga tashish kerak bo'lganda, MO disklarini ajralmas holga keltiradi.
MO disklarini rivojlantirishning asosiy istiqbollari, birinchi navbatda, ma'lumotlarni yozish tezligining oshishi bilan bog'liq. Sekin tezligi asosan ikki o'tishli yozuv algoritmi yordamida aniqlanadi. Ushbu algoritmda nol va nollar turli xil o'tishlarda yozilgan, chunki diskdagi muayyan nuqtalarning qutblanish yo'nalishini o'rnatadigan magnit maydoni o'z yo'nalishini etarlicha tez o'zgartira olmaydi.
Ikki pog'onali yozuvning eng haqiqiy alternativasi bu faza holatini o'zgartirishga asoslangan texnologiya. Bunday tizim allaqachon ba'zi ishlab chiqarish kompaniyalari tomonidan joriy etilgan. Ushbu yo'nalishda polimer bo'yoqlari va magnit maydonning modulyatsiyasi va lazer nurlanish kuchi bilan bog'liq yana bir nechta o'zgarishlar mavjud.
Faza holatini o'zgartirishga asoslangan texnologiya moddaning kristal holatidan amorf holatga o'tish qobiliyatiga asoslanadi. Disk yuzasida ma'lum bir nuqtani ma'lum bir kuchning lazer nurlari bilan yoritish kifoya qiladi, chunki bu nuqtadagi modda amorf holatga o'tadi. Bu hozirgi vaqtda diskning aks ettirilishini o'zgartiradi. Ma'lumot tezroq yoziladi, ammo diskning yuzasi deformatsiyalanadi, bu esa qayta yozish siklini cheklaydi.
Hozirgi vaqtda magnit maydonining polaritesini bir necha nanosekundlarda aksincha o'zgartirishga imkon beradigan texnologiya ishlab chiqilmoqda. Bu magnit maydonni yozib olish uchun ma'lumotlarni qabul qilish bilan sinxron ravishda o'zgartirishga imkon beradi. Lazer nurlanishining modulyatsiyasiga asoslangan texnologiya ham mavjud. Ushbu texnologiyada drayver uchta rejimda ishlaydi: past intensivlikdagi o'qish rejimi, o'rtacha intensivlikli yozuv rejimi va yuqori intensivlikdagi yozib olish rejimi. Lazer nurlari intensivligini modulyatsiya qilish yanada murakkab disk tuzilishini va yo'naltirish magnitining oldida o'rnatilgan va qarama-qarshi polariteyaga ega bo'lgan boshlang'ich magnitlangan haydovchi mexanizmini qo'shishni talab qiladi. Eng oddiy holatda, diskda ikkita ishchi qatlam mavjud - boshlang'ich va yozib olish. Ishga tushirish qatlami shunday materialdan tayyorlanganki, boshlang'ich magnitlangan qo'shimcha lazer ta'sirisiz uning polaritesini o'zgartirishi mumkin.
Albatta, MO disklari katta hajmdagi ma'lumotlar bilan yuzaga keladigan muammolarni hal qila oladigan va tez rivojlanayotgan qurilmalardir. Ammo ularning keyingi rivojlanishi nafaqat ularga yozib olish texnologiyasiga, balki boshqa axborot tashuvchilar sohasidagi taraqqiyotga ham bog'liq. Agar ma'lumotni saqlashning yanada samarali usuli ixtiro qilinmasa, ehtimol MO disklari dominant rol o'ynaydi.
Foydalanilgan adabiyotlar
1. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение.- М.: ДОСААФ, 1988.
2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Оптика и атомная физика.-М.: Просвещение, 1981.
3. Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1-2, М., 1978;
4. Аникиев Ю. Г., Жаботинский М. Е., Кравченко В. Б., Лазеры на неорганических жидкостях, М., 1986. М. Е. Жаботинский.
5. Елисеев П. Г., Введение в физику инжекционных лазеров, М., 1983;
6. Химические лазеры, под ред. Н. Г. Басова, М., 1982;
7. Химические лазеры, под ред. Р. Гросса и Дж. Ботта, пер. с англ., М., 1980;
8. Карлов Н. В., Лекции по квантовой электронике, 2 изд., М., 1988;
9. Красносельский, М.А., Покровский А.В. Системы с гистерезисом.- М.: Наука, 1983.- 272 с.
10. Hauser, H., Fulmek, P.L., Grössinger, R. Hysteresis modeling and measurement for two-dimensional particle assembles // J. of magnetism and magnetic materials.- 2002.- V. 242-245.- Р.1067-1069.
11. Bottauscio, O., Chiampi, M., Chiarabaglio, D., Repetto, M. Preisach-type hysteresis models in magnetic field computation // Physica B.-2000.- V. 275.- P. 24-39.
12. Lapshin, R.V. Analytical model for the approximation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope// Rev. Sci. Instr.- 1995.- V. 66, № 9.- P. 4718-4730.
13. Лукичев, А.А., Ильина, В.В. Простая математическая модель петли гистерезиса для нелинейных материалов // Известия Самарского научного центра РАН.- 2011.- Т. 13, № 4.- C. 39-44.
14. Kalashnikov S.G. Elektr ‖O`qituvchi‖, Toshkent, 1979.
15. Savelev I.V.. Umumiy fizika kursi, 2-tom, ―O`qituvchi―, Toshkent, 1973