Ексимерно оборудване. Какво е ексимерен лазер

В съвременната рефрактивна хирургия за лазерна корекция на зрението се използват 2 вида лазерни системи: това са ексимерни и фемтосекундни устройства, които имат редица отличителни характеристики и се използват за решаване на различни проблеми.

Ексимерни лазери

Ексимерният лазер се отнася до газови лазерни устройства. Работната среда в този лазер е смес от инертни и халогенни газове. В резултат на специални реакции се получава образуването на ексимерни молекули.

Думата ексимер е съкращение, което може да се преведе буквално като възбуден димер. Този термин се отнася до нестабилна молекула, която се образува при стимулиране от електрони. При по-нататъшно преминаване на молекулите в предишното състояние се излъчват фотони. В този случай дължината на вълната зависи от газа, който се използва в устройството. В медицинската практика обикновено се използват ексимерни лазери, които излъчват фотони в ултравиолетовия спектър (157-351 nm).

За медицински цели се използва импулсен светлинен поток с висока мощност, който води до тъканна аблация в засегнатата област. Така че ексимерният лазер в някои случаи може да замени скалпела, тъй като причинява фотохимично разрушаване на повърхностните тъкани. В същото време лазерът не води до повишаване на температурата и последващо термично разрушаване на клетките, което засяга по-дълбоките тъкани.

История на ексимерните лазери

През 1971 г. ексимерният лазер е представен за първи път във Физическия институт П. Н. Лебедев. в Москва от няколко учени (Басов, Попов, Даниличев). Това устройство използва би-ксенон, който се възбужда от електрони. Дължината на вълната на лазера е 172 nm. По-късно в устройството започват да се използват смеси от различни газове (халогени и инертни газове). Именно в тази форма лазерът е патентован от американците Харт и Сърлс от лабораторията на ВМС. Първоначално този лазер се използва за гравиране на компютърни чипове.

Едва през 1981 г. ученият Шривансън открива свойството на лазера да произвежда ултра-прецизни разрези на тъкани, без да причинява увреждане на околните клетки от високи температури. Когато тъканите се облъчват с лазер с дължина на вълната в ултравиолетовия диапазон, междумолекулните връзки се разрушават, в резултат на което тъканите от твърди вещества стават газообразни, тоест се изпаряват (фотоаблация).

През 1981 г. лазерите започват да се въвеждат в офталмологичната практика. В този случай лазерът е използван за въздействие върху роговицата.

През 1985 г. е извършена първата лазерна корекция по метода PRK с ексимерен лазер.

Всички ексимерни лазери, които се използват в съвременната клинична практика, работят в импулсен режим (честота 100 или 200 Hz, дължина на импулса 10 или 30 ns) със същия диапазон на дължината на вълната. Тези устройства се различават по формата на лазерния лъч (летящо място или сканиращ процеп) и състава на инертния газ. В напречно сечение лазерният лъч изглежда като петно или процеп, той се движи по определена траектория, премахвайки определени слоеве на роговицата. В резултат на това роговицата придобива нова форма, която е програмирана, като се вземат предвид индивидуалните параметри. Няма значително (повече от 6-5 градуса) повишаване на температурата в зоната на фотоаблация, тъй като продължителността на лазерното облъчване е незначителна. С всеки импулс лазерният лъч изпарява един слой от роговицата, чиято дебелина е 0,25 микрона (около петстотин пъти по-малко от човешка коса). Тази точност ви позволява да получите отлични резултати, когато използвате ексимерен лазер за корекция на зрението.

Фемтосекундни лазери

Офталмологията, както и много други области на медицината, се развива активно през последните години. Благодарение на това се подобряват методите за извършване на операции на очите. Около половината от успеха на операцията зависи от съвременната апаратура, която се използва по време на диагностиката и директно по време на интервенцията. По време на лазерната корекция на зрението се използва лъч, който контактува с роговицата и променя формата си с висока точност. Това ви позволява да направите операцията безкръвна и максимално безопасна. Именно в офталмологията, по-рано, отколкото в други области на медицинската практика, те започнаха да използват лазер за хирургични интервенции.

При лечението на очни заболявания се използват лазерни устройства от специален тип, които се различават по източник на изследване, дължина на вълната (криптонови лазери с червено-жълт обхват на излъчване, аргонови лазери, хелий-неонови инсталации, ексимерни лазери и др.) . Напоследък широко се използват фемтосекундните лазери, които се отличават с кратък импулс на луминесценция само от няколко (понякога няколкостотин) фемтосекунди.

Предимства на фемтосекундните лазери

Фемтосекундните лазери имат редица предимства, които ги правят незаменими за използване в офталмологията. Тези устройства са с висока точност, така че можете да получите много тънък слой от роговицата с предварително определени параметри на клапата.

По време на операцията контактната леща на уреда е в контакт с роговицата за момент, в резултат на което се образува клапа от повърхностните слоеве. Уникалните възможности на фемтосекундния лазер помагат да се създаде клапа с всякаква форма и дебелина, в зависимост от нуждите на хирурга.

Областта на приложение на фемтосекундния лазер в офталмологията е корекция на аметропия (астигматизъм, миопия, хиперметропия), трансплантация на роговицата и създаване на интрастромални пръстени. Именно операциите, при които се използва фемтосекундният лазер, позволяват да се получи стабилен и висок резултат. След оперативната интервенция ламбото се поставя на първоначалното си място, така че повърхността на раната заздравява много бързо без зашиване. Също така при използване на фемтосекунден лазер се намалява дискомфортът по време на операцията и болката след нея.

7 факта в полза на фемтосекундния лазер

По време на хирургичната операция не се изисква използването на скалпел, а самата манипулация се извършва много бързо. Отнема само 20 секунди, за да създадете клапа с лазер. Лазерната скала е идеална за офталмологични интервенции. По време и след процедурата пациентът не изпитва болка, тъй като тъканите практически не са увредени (слоевете на ретината се ексфолират под въздействието на въздушни мехурчета).
Непосредствено след отстраняването на роговичния капак може да започне директна корекция на зрението чрез изпаряване на стромалното вещество. В този случай цялата операция отнема не повече от шест минути за едно око. Ако използвате друг лазер, може да отнеме време, докато всички въздушни мехурчета изчезнат (около час).
Операцията се извършва под контрола на Eye-tracking, която представлява система за проследяване на изместването на очната ябълка. Благодарение на това всички импулси на лазерния лъч попадат точно в точката, където е програмиран. В резултат на това зрението след операцията се възстановява до високи стойности.
Високи стойности достига и зрителната острота на тъмно по време на операция с фемтосекунден лазер. Тъмното зрение се възстановява особено добре след корекция по метода FemtoLasik, който отчита индивидуалните параметри на роговицата и зеницата на пациента.
Бързо възстановяване. След лазерна корекция на зрението можете веднага да се приберете вкъщи, но експертите препоръчват да останете в клиниката поне един ден. Това ще намали риска от инфекция и нараняване на роговицата по пътя. Визуалната функция се възстановява възможно най-бързо. Още на следващата сутрин зрителната острота достига максималните си стойности.
Инвалидност само за един ден. Пълното заздравяване на роговицата продължава около седмица, но в повечето случаи пациентът може да се върне на работа още на следващия ден след фемтосекундна лазерна операция. По време на периода на възстановяване трябва да се накапват специални капки, както и да се изключи физическата активност и повишеното зрително напрежение.
Техническото съвършенство в работата на FemtoLasik става възможно благодарение на богатия опит в подобни операции. Фемтосекундният лазер се използва от 1980 г., като през това време са коригирани всички грешки и неточности на техниката.
Предсказуемостта на резултатите при този вид лазерна корекция на зрението достига 99%. Изключително рядко, поради индивидуалните особености на пациента, се наблюдава подкорекция след операцията, която изисква многократна интервенция или корекция на очила.

(лазерна корекция на зрението) и производство на полупроводници.

Лазерното излъчване на ексимерна молекула възниква поради факта, че тя има "привлекателно" (асоциативно) възбудено състояние и "отблъскващо" (неасоциативно) основно състояние - тоест няма молекули в основното състояние. Това е така, защото благородните газове като ксенон или криптон са силно инертни и обикновено не образуват химически съединения. Във възбудено състояние (причинено от електрически разряд) те могат да образуват молекули помежду си (димери) или с халогени като флуор или хлор. Следователно, появата на молекули във възбудено свързано състояние автоматично създава инверсия на популацията между две енергийни нива. Такава молекула, която е във възбудено състояние, може да предаде енергията си под формата на спонтанно или стимулирано излъчване, в резултат на което молекулата преминава в основно състояние и след това много бързо (в рамките на пикосекунди) се разпада в съставната си част атоми.

Въпреки че терминът димерсе отнася само до свързването на идентични атоми, а повечето ексимерни лазери използват смеси от благородни газове с халогени, името е заседнало и се използва за всички лазери с подобен дизайн.

Дължината на вълната на ексимерния лазер зависи от състава на използвания газ и обикновено се намира в ултравиолетовата област:

Ексимерните лазери обикновено работят в импулсен режим с честота на повторение на импулса от 1 Hz до няколкостотин Hz, в някои модели честотата може да достигне 2 kHz; също така е възможно да се генерират единични импулси. Радиационните импулси обикновено имат продължителност от 10 до 30 ns и енергия от няколко до стотици mJ. Мощното ултравиолетово лъчение на такива лазери им позволява да се използват широко в хирургията (особено в окото), при фотолитографските процеси в производството на полупроводници, при микромеханичната обработка на материали, при производството на LCD панели, а също и в дерматологията. Днес тези устройства са доста обемисти, което е недостатък в широкото медицинско приложение (виж LASIK), но размерът им непрекъснато намалява поради съвременните разработки.

Вижте също

Напишете отзив за статията "Excimer laser"

Връзки

ЕКСИМЕР ЛАЗЕР - Физическа енциклопедия. В 5 тома. - М.: Съветска енциклопедия. Главен редактор А. М. Прохоров. 1988 г.
Ексимерни лазери, изд. гл. Родос, прев. от английски, М., 1981

Откъс, характеризиращ ексимерния лазер

Балашев с уважение си позволи да не се съгласи с мнението на френския император.
„Всяка страна има свои собствени обичаи“, каза той.
„Но никъде другаде в Европа няма нещо подобно“, каза Наполеон.
„Извинявам се на Ваше Величество – каза Балашев, – освен Русия има и Испания, където също има много църкви и манастири.
Този отговор на Балашев, намекващ за скорошното поражение на французите в Испания, по-късно беше високо оценен, според разказите на Балашев, в двора на император Александър и много малко оценен сега, на вечерята на Наполеон, и остана незабелязан.
По безразличните и недоумени лица на господата на маршалите се виждаше, че са недоумяващи, каква е остроумието, загатнато от интонацията на Балашев. „Ако беше, значи не я разбрахме или изобщо не е остроумна“, казаха израженията на лицето на маршалите. Този отговор беше толкова малко оценен, че Наполеон дори не го забеляза решително и наивно попита Балашев за кои градове има пряк път до Москва оттук. Балашев, който беше нащрек през цялото време на вечерята, отговори, че comme tout chemin mene a Rome, tout chemin mene a Moscou, [както всеки път, според поговорката, води към Рим, така че всички пътища водят към Москва,] че има много пътища и че сред тези различни пътища е пътят за Полтава, който е избран от Карл XII, каза Балашев, неволно се изчерви от удоволствие от успеха на този отговор. Преди Балашев да успее да каже последните думи: „Полтава“, Коленкур вече говореше за неудобството на пътя от Петербург до Москва и за петербургските си спомени.
След вечеря отидохме да пием кафе в кабинета на Наполеон, който четири дни по-рано беше кабинетът на император Александър. Наполеон седна, докосвайки кафето в севърска чаша, и посочи подло стол към Балашев.
В човека има известно настроение след вечеря, което по-силно от всички разумни причини кара човек да бъде доволен от себе си и да смята всички за свои приятели. Наполеон беше на това място. Струваше му се, че е заобиколен от хора, които го обожават. Той беше убеден, че Балашев след вечерята му е приятел и почитател. Наполеон се обърна към него с приятна и леко подигравателна усмивка.
- Това е същата стая, както ми казаха, в която е живял император Александър. Странно, нали, генерал? - каза той, очевидно не се съмнявайки, че този призив не може да не бъде приятен на събеседника му, тъй като доказва превъзходството на него, Наполеон, над Александър.
Балашев не можа да отговори на това и мълчаливо наведе глава.
„Да, в тази стая преди четири дни Вицингероде и Щайн се съветваха“, продължи Наполеон със същата подигравателна, уверена усмивка. „Това, което не мога да разбера – каза той, – е, че император Александър приближи всичките ми лични врагове до себе си. Не разбирам това. Мислеше ли, че и аз мога да направя същото? - попита той с въпрос Балашев и, очевидно, този спомен го бутна обратно в онази диря на утринния гняв, която беше още пресна в него.
„И нека знае, че ще го направя“, каза Наполеон, като се изправи и отблъсна чашата си с ръка. - Ще изгоня от Германия всичките му роднини, Виртемберг, Баден, Ваймар... да, ще ги изгоня. Нека им подготви убежище в Русия!
Балашев наведе глава, показвайки с външния си вид, че би искал да се оттегли и слуша само защото не може да не слуша какво му се казва. Наполеон не забеляза този израз; той се обръща към Балашев не като към посланик на своя враг, а като към човек, който сега му е напълно отдаден и трябва да се радва на унижението на бившия си господар.

В тази статия ще разгледаме предимствата на ексимерните лазери. Днес медицината разполага с широка гама от всякакъв вид лазерно оборудване за лечение на сложни заболявания в труднодостъпни зони на човешкото тяло. спомагат за постигане на ефекта на минимална инвазивност и безболезненост, което има огромно предимство пред онези хирургични интервенции, които се извършват ръчно по време на коремни операции, които са много травматични, изпълнени с висока загуба на кръв, както и дългосрочна рехабилитация след тях.

Какво е лазер?

Лазерът е специален квантов генератор, който излъчва тесен лъч светлина. Лазерните устройства разкриват невероятни възможности за предаване на енергия на различни разстояния с висока скорост. Обикновената светлина, която може да бъде възприета от човешкото зрение, е малки лъчи светлина, които се разпространяват в различни посоки. Ако тези лъчи се концентрират с помощта на леща или огледало, ще се получи голям сноп от светлинни частици, но дори това не може да се сравни с лазерен лъч, който се състои от квантови частици, което може да се постигне само чрез активиране на атомите на среда, която е в основата на лазерното лъчение.

Сортове

С помощта на колосалните разработки на учени от цял свят, ексимерните лазери сега се използват широко в много области на човешката дейност и имат следните разновидности:

Произход

Този сорт е ултравиолетов, който се използва широко в областта на очната хирургия. С помощта на това устройство лекарите извършват лазерна корекция на зрението.

Терминът "ексимер" означава "възбуден димер" и характеризира вида на материала, който се използва като негов работен флуид. За първи път в СССР такова устройство е представено през 1971 г. от учените В. А. Даниличев, Н. Басов и Ю. М. Попов в Москва. Работното тяло на такъв лазер е ксенонов димер, който се възбужда от електронен лъч, за да се получи излъчване с определена дължина на вълната. След известно време за това започват да се използват благородни газове с халогени и това е направено през 1975 г. в една от изследователските лаборатории на САЩ от учените Дж. Харт и С. Сърлс.

Хората често питат защо ексимерният лазер се използва за корекция на зрението.

Неговата уникалност

Установено е, че ексимерната молекула произвежда поради факта, че е във възбудено "привлекателно" състояние, както и в "отблъскващо" състояние. Това действие може да се обясни с факта, че ксенонът или криптонът (благородни газове) имат висока инертност и като правило никога не образуват химически съединения. Електрически разряд ги поставя във възбудено състояние, в резултат на което те могат да образуват молекули или помежду си, или с халогени, например хлор или флуор. Появата на молекули във възбудено състояние създава, като правило, така наречената инверсия на популацията и такава молекула се отказва от енергията си, която е стимулирана или спонтанна емисия. След това тази молекула се връща в основно състояние и се разпада на атоми. Ексимерният лазер е уникален.

Терминът "димер" обикновено се използва, когато едни и същи атоми са свързани един с друг, но в повечето съвременни ексимерни лазери се използват съединения на благородни газове и халогени. Независимо от това, тези съединения, които се използват за всички лазери от този дизайн, също се наричат димери. Как работи ексимерният лазер? Това е, което сега ще разгледаме.

Принципът на действие на ексимерния лазер

Този лазер е главният герой на PRK и LASIK. Работната му течност е инертен и халогенен газ. Когато в сместа от тези газове се въведе високо напрежение, един халогенен атом и един инертен газов атом се комбинират, за да образуват двуатомна молекула. Той е в силно възбудено състояние и след една хилядна от секундата се разпада на атоми, което води до появата на светлинна вълна в UV диапазона.

Този принцип на действие на ексимерния лазер е намерил широко приложение в медицината, тъй като ултравиолетовото лъчение засяга органичните тъкани, например роговицата, по такъв начин, че връзките между молекулите се разкъсват, което води до прехвърляне на тъкани от твърдо вещество към газообразно състояние. Този процес се нарича "фотоаблация".

Вълнов диапазон

Всички съществуващи модели от този тип работят в една и съща дължина на вълната и се различават само по ширината на светлинния лъч, както и в състава на работния флуид. Ексимерният лазер е най-често използваният за корекция на зрението. Но има и други области на неговото използване.

Първият има диаметър на светлинния лъч, който е равен на диаметъра на повърхността, върху която се извършва изпаряването. Широкият обхват на лъча и неговата нехомогенност причиниха същата нехомогенност на горните слоеве на роговицата, както и повишаване на температурата на нейната повърхност. Този процес беше придружен от наранявания и изгаряния. Тази ситуация беше коригирана чрез създаването на ексимерен лазер. В МНТК "Микрохирургия на очите" го използват от много дълго време.

Лазерите от ново поколение са преминали през дълъг процес на модернизация, по време на който е намален диаметърът на светлинния лъч, а също така е създадена специална ротационно-сканираща система за доставяне на лазерно лъчение към окото. Помислете как ексимерните лазери се използват от лекарите.

Приложение в медицината

В напречно сечение такъв лазерен лъч изглежда като петно, движещо се в кръг, премахвайки горните слоеве на роговицата, както и придавайки й различен радиус на кривина. В зоната на аблация температурата не се повишава, тъй като ефектът е краткотраен. В резултат на операцията се наблюдава гладка и чиста повърхност на роговицата. Ексимерният лазер е незаменим в офталмологията.

Хирургът, извършващ оперативната интервенция, определя предварително каква част от енергията ще бъде подадена на роговицата, както и на каква дълбочина ще бъде ексимерният лазер. От тук специалистът може предварително да планира хода на процеса и да предположи какъв резултат ще бъде получен в резултат на операцията.

Лазерна корекция на зрението

Как действа ексимерният лазер в офталмологията? Популярната днес техника се основава на така нареченото компютърно препрофилиране на роговицата, която е основната оптична леща на човешкото око. Ексимерният лазер, който действа върху него, изглажда повърхността на роговицата, премахвайки горните слоеве и по този начин елиминирайки всички дефекти, които се намират върху нея. В този случай се появяват нормални условия за получаване на правилните изображения от окото, създавайки правилното пречупване на светлината. Хората, които са се подложили на такава процедура, виждат всички, които първоначално имат добро зрение.

Процедурата за оформяне на роговицата не предизвиква високи температури на повърхността й, които могат да бъдат вредни за живите тъкани. И както повечето хора вярват, няма така нареченото изгаряне на горните слоеве на роговицата.

Най-важното предимство на ексимерните лазери е, че използването им за корекция на зрението ви позволява да получите идеален резултат и да коригирате почти всички съществуващи аномалии на роговицата. Тези устройства са толкова прецизни, че позволяват "фотохимична аблация" на горните слоеве.

Например, ако този процес се извършва върху централната зона на роговицата, тогава формата й става почти плоска и това помага за коригиране на късогледството. Ако слоевете на роговицата в периферната зона се изпарят по време на корекция на зрението, тогава нейната форма става по-закръглена, а това от своя страна коригира далекогледството. Астигматизмът се коригира чрез дозирано отстраняване на горните слоеве на роговицата в различните й части. Съвременните ексимерни лазери, които намират широко приложение в рефрактивната очна микрохирургия, гарантират високото качество на повърхността, която е подложена на фотоаблация.

Характеристики на употреба в медицината

Ексимерните лазери във формата, която имат днес, се появиха съвсем наскоро, но сега помагат на хората по целия свят да се отърват от такива проблеми със зрението като късогледство, далекогледство, астигматизъм. Такова решение на проблема, за първи път от много години на създаване на такова оборудване, отговаря на всички изисквания за безболезненост, максимална безопасност и ефективност.

Очни заболявания, които се лекуват с

Областта на офталмологичната хирургия, която се занимава с елиминирането на тези аномалии на човешкото око, се нарича рефрактивна хирургия, а такива нарушения се наричат аметропия и рефракционни аномалии.

Според експерти има два вида пречупване:

Аметропията от своя страна включва няколко подвида:

миопия (късогледство);
астигматизъм - получаване на изкривено изображение от окото, когато роговицата има неправилна кривина и потокът от светлинни лъчи става неравномерен в различни части на повърхността му;
хиперметропия (далекогледство).

Астигматизмът е два вида – хиперметропичен, който се доближава до далекогледството, миопичен, подобен на късогледството и смесен.

За да се представи правилно същността на рефрактивните манипулации, е необходимо минимално да се познава анатомията на човешкото око. Оптичната система на окото се състои от три основни елемента - роговицата, лещата, които са пречупващите светлината части, и ретината, която е светловъзприемащата част. За да може полученото изображение да стане ясно и остро, ретината е във фокуса на топката. Ако обаче е пред фокуса, което се случва при далекогледство, или зад него, което се случва при късогледство, полученото изображение става размито и значително замъглено.

При хората оптиката на окото може да се променя през целия живот, по-специално от момента на раждането и до 16-20 години, тя се променя поради растежа и увеличаването на размера на очната ябълка, както и под влияние на някои фактори, които могат да доведат до образуване на определени аномалии. Така пациентите на очния рефракционен хирург най-често са възрастни.

Противопоказания за корекция на зрението с ексимерен лъч

Корекцията на зрението с ексимерен лазер не е показана за всички хора, страдащи от зрителни увреждания. Забраните за използване на тази процедура са:

Възможни усложнения след прилагане

Всички съществуващи днес методи за лечение с ексимер лазер са високо безопасни и особено ефективни. Въпреки това, има редица усложнения, които могат да възникнат след операция, използваща тези техники. Те включват:

Частичен или неправилен растеж на част от роговицата, след което не е възможно тази част да се разрасне отново.
Така нареченият синдром на сухото око, когато пациентът има зачервяване и болка в окото. Това усложнение може да възникне в случаите, когато нервните окончания, които са отговорни за производството на сълзи, са били повредени в процеса на корекция на зрението.
Разнообразие от зрителни нарушения, например двойно виждане или намалено зрение в тъмното, нарушено възприемане на цветовете или поява на светъл ореол.
Отслабване или омекване на роговицата, което може да се случи както няколко месеца след операцията, така и след няколко години.

Ексимерен лазер в дерматологията

Ефектът на нискочестотен лазер върху кожата е изключително положителен. Това се дължи на следните ефекти:

противовъзпалително;
антиоксидант;
анестетик;
имуномодулиращо.

Тоест има определен биостимулиращ механизъм на действие на лазерно лъчение с ниска мощност.

Витилигото се лекува успешно с ексимерен лазер. Пигментираните петна по кожата се изглаждат много бързо.

Ексимерният лазер е главният герой на PRK и LASIK. Той получи името си от комбинация от две думи: excited - развълнуван, dimer - двойно. Активното тяло на такива лазери се състои от смес от два газа - инертен и халогенен. Когато се приложи високо напрежение към смес от газове, атом на инертен газ и халогенен атом образуват двуатомна газова молекула. Тази молекула е във възбудено и силно нестабилно състояние. След миг, от порядъка на хилядни от секундата, молекулата се разпада. Разпадането на молекулата води до излъчване на светлинна вълна в ултравиолетовия диапазон (обикновено 193 nm.).

Принципът на ефекта на ултравиолетовото лъчение върху органично съединение, по-специално върху тъканта на роговицата, е да се разделят междумолекулните връзки и в резултат на това да се прехвърли част от тъканта от твърдо състояние в газообразно състояние (фотоаблация). Първите лазери имаха диаметър на лъча, равен на диаметъра на изпарената повърхност, и се отличаваха със значителен увреждащ ефект върху роговицата. Широкият профил на лъча, неговата нехомогенност причини нехомогенност на кривината на повърхността на роговицата, доста високо нагряване на роговичната тъкан (с 15-20˚), което доведе до изгаряния и помътнявания на роговицата.

Лазерите от ново поколение са модернизирани. Диаметърът на лъча беше намален и беше създадена ротационна сканираща система за доставяне на лазерно лъчение към окото за третиране на цялата необходима повърхност на роговицата. Всъщност тази система е създадена в края на 50-те години и все още се използва успешно при сканиране на самонасочващи се ракети. Всички ексимерни лазери работят в една и съща дължина на вълната, в импулсен режим и се различават само по модулацията на лазерния лъч и състава на активното тяло. Лазерният лъч, който в напречно сечение представлява процеп или петно, се движи по обиколката, като постепенно премахва слоевете на роговицата и й придава нов радиус на кривина. Температурата в зоната на аблация практически не се повишава поради краткотрайна експозиция. Гладката повърхност на роговицата, получена в резултат на операцията, позволява да се получи точен и стабилен рефракционен резултат.

Тъй като хирургът знае предварително каква част от светлинната енергия се подава към обекта (роговицата), той може да изчисли до каква дълбочина ще се извърши аблацията. И какъв резултат ще постигне в процеса на рефрактивната хирургия. И накрая, на прага на третото хилядолетие се появи нов метод за решаване на този проблем - това е ексимерната лазерна корекция, която спасява хората от късогледство, астигматизъм и далекогледство. Лазерната корекция за първи път отговаря на всички изисквания на човек с "лошо" зрение. Научна валидност, безболезненост, максимална безопасност, стабилност на резултатите - това са безусловните фактори, които го характеризират. Областта на офталмологичната хирургия, занимаваща се с корекцията на тези аномалии, се нарича рефрактивна хирургия, а самите те са рефракционни аномалии или аметропии.

Специалистите разграничават два вида пречупване:
- Еметропия- нормално зрение;
- Аметропия- анормално зрение, включващо няколко вида: миопия - миопия; хиперметропия - далекогледство, астигматизъм - изкривяване на образа, когато кривината на роговицата е неправилна и ходът на светлинните лъчи в различните й части не е еднакъв. Астигматизмът е миопичен (късоглед), хиперметропичен (далноглед) и смесен. За да разберем същността на рефракционните интервенции, нека накратко и схематично си припомним анатомичната - физика на окото. Оптичната система на окото се състои от две структури: светлопречупващата част - роговицата и лещата, и светоприемащата част - ретината, разположена на определено (фокусно) разстояние. За да бъде изображението рязко и ясно, ретината трябва да бъде във фокуса на оптичната сила на топката. Ако ретината е пред фокуса, което се случва при далекогледство или зад фокуса с миопия, изображението на обектите ще бъде замъглено и размито. В същото време от момента на раждането и до 18-20 години оптиката на окото се променя поради физиологичния растеж на очната ябълка и под въздействието на фактори, които често водят до образуване на определени рефракционни грешки. Следователно пациент на рефракционен хирург по-често става човек, който е навършил 18-20 години.

Ексимер лазерната корекция на зрението се основава на програмата за "компютърно препрофилиране" на повърхността на основната оптична леща на човешкото око - роговицата. По индивидуална програма за корекция студеният лъч "изглажда" роговицата, елиминирайки всички съществуващи дефекти. В този случай се формират нормални условия за оптимално пречупване на светлината и получаване на неизкривен образ в окото, както при хора с добро зрение. Процесът на "препрофилиране" не е придружен от фатално повишаване на температурата на тъканите на роговицата и както мнозина погрешно смятат, не се получава "изгаряне". И най-важното е, че ексимерните лазерни технологии позволяват да се получи такъв "идеален нов предварително зададен профил" на роговицата, който направи възможно коригирането на почти всички видове и степени на рефракционни грешки с тях. Научно казано, ексимерните лазери са високоточни системи, които осигуряват необходимата "фотохимична аблация" (изпаряване) на слоевете на роговицата. Ако тъканта се отстрани в централната зона, тогава роговицата става по-плоска, което коригира късогледството. Ако изпарите периферната част на роговицата, тогава нейният център ще стане по-„стръмен“, което ви позволява да коригирате далекогледството. Дозирано отстраняване в различни меридиани на роговицата ви позволява да коригирате астигматизма. Съвременните лазери, използвани в рефрактивната хирургия, надеждно гарантират високото качество на "аблираната" повърхност.

Ексимерните лазери представляват интересен и важен клас молекулярни лазери, базирани на преходи между различни електронни състояния. Помислете за двуатомна

молекула, кривите на потенциалната енергия за основното и възбудените състояния на която са показани на фиг. 6.25. Тъй като основното състояние съответства на взаимното отблъскване на атомите, в това състояние молекулата не съществува (т.е. в основното състояние частиците съществуват само в мономерната форма А). Въпреки това, тъй като кривата на потенциалната енергия на възбудено състояние има минимум, молекулата може да съществува във възбудено състояние (т.е. във възбудено състояние, частиците съществуват в димерна форма. Такава молекула А се нарича ексимер (съкращение от Английски думи за възбуден димер). Нека сега да предположим, че в някакъв обем по някакъв начин се създават голям брой ексимери. След това може да се получи трайност при прехода между горно (свързано) и долно (свободно) състояние (свързано свободно преход). Съответният лазер се нарича ексимер. Тези лазери се характеризират с две необичайни, но важни свойства поради факта, че основното състояние съответства на взаимното отблъскване на атомите 1) Веднага след като молекулата премине в основно състояние в резултат на поколение, то веднага се дисоциира. Това означава, че долното лазерно ниво винаги ще бъде празно. 2) Няма ясно дефинирани ротационно-вибрационни преходи и преходът е относително широколентов.Трябва обаче да се отбележи, че при някои ексимерни лазери кривата на потенциалната енергия на основното състояние не съответства на чистото взаимно отблъскване, а има плитка минимум. В този случай преходът се осъществява между горно гранично състояние и долно (слабо) свързано състояние (свързано-свързан преход). Въпреки това, тъй като основното състояние е само слабо свързано, молекулата в това състояние претърпява бърза дисоциация, или сама по себе си (предиссоциация), или в резултат на първия сблъсък с друга молекула в газовата смес.

Ориз. 6.25. Енергийни нива на ексимерния лазер.

Нека сега разгледаме най-интересния клас ексимерни лазери, при които атом на инертен газ (например ) във възбудено състояние се комбинира с халогенен атом, което води до образуването на ексимер от халиди на редки газове. Като конкретни примери посочваме , които генерират всичко в UV диапазона. Защо халогенидите на редкия газ лесно се образуват във възбудено състояние, става ясно, когато се има предвид, че във възбудено състояние атомите на редкия газ стават химически подобни на атомите на алкални метали, за които е известно, че лесно реагират с халогени. Тази аналогия също така показва, че във възбудено състояние връзката има йонен характер; в процеса на образуване на връзка възбуден електрон преминава от атом на инертен газ към халогенен атом. Следователно, такова свързано състояние се нарича още състояние на пренос на заряд. Нека сега разгледаме γ-лазера по-подробно, тъй като той е един от най-важните лазери в тази категория. Фигура 6.26 показва диаграма на потенциалната енергия на молекула Горното лазерно ниво е състояние с пренос на заряд и йонна връзка, което при съответства на състоянието на положителен йон и състояние 5 на отрицателен йон. Следователно енергията at е равен на йонизационния потенциал на криптоновия атом минус електронния афинитет на флуорния атом. При големи междуядрени разстояния енергийната крива се подчинява на закона на Кулон. По този начин потенциалът на взаимодействие между два йона се простира на много по-голямо разстояние, отколкото в случая, когато преобладава ковалентното взаимодействие (вж. например с фиг. 6.24), Долното състояние има ковалентна връзка и при съответства на състоянието на атома на криптона и състоянието на флуорния атом, По този начин, в основното състояние, атомните състояния на инертния газ и халогена са обърнати. В резултат на взаимодействието на съответните орбитали, горното и долното състояние на малки междуядрени разстояния се разделят на състояния и генерирането настъпва при прехода, тъй като той има най-голямо напречно сечение.Обърнете внимание, че по време на прехода излъчващият електрон се прехвърля от йон към йон

Обръщайки се към механизмите на възбуждане, отбелязваме, че електрическото възбуждане води основно до образуване на възбудени атоми и йони.И двете частици веднага водят до образуване на възбудени молекули. Всъщност възбуден атом може да реагира с молекула съгласно следната реакция:

Използвайки разгледаната по-горе аналогия между възбудените атоми на инертен газ и атомите на алкални метали, може веднага да се предположи, че скоростта на реакцията (6.12) ще бъде сравнима със скоростта на реакцията между (атом на алкален метал, съответстващ на и молекула

Ориз. 6.26. Криви на потенциалната енергия, отразяващи молекулярната структура

Йонът, напротив, реагира с йони, които се образуват в реакцията на добавяне на електрони с дисоциация:

Имайте предвид, че за едновременното изпълнение на законите за запазване на енергията и импулса, рекомбинацията на два йона трябва да протича чрез сблъсък на три частици:

където M е атом на буферния газ (в този случай, като правило, това е хелий). Поради голямото разстояние на взаимодействие между двата йона, тази реакция също протича с много висока скорост, ако налягането на буферния газ е достатъчно високо (газовата смес обикновено се състои от при налягане от около 120 mbar, при налягане от 6 mbar и He при налягане от 2400 mbar).

Ексимерните лазери, базирани на халогениди на редки газове, обикновено се изпомпват чрез електрически разряд в съответствие с общата схема, показана на фиг. 6.21.

Ориз. 6.27, Енергия на импулс, излъчван от TEA лазер с UV прейонизация на електрически разряд. Всеки от тези лазери използва същата лазерна тръба, както на фиг. 6.21, но напълнен със съответния газ.

Обикновено се постига прейонизация, както е на фиг. 6.21, излъчващи искрови разряди в UV диапазона. Тъй като дълбочината на проникване на UV лъчение в газовата смес е ограничена, за големи инсталации (напречните размери на разряда са по-големи от 2–3 cm), понякога се използва рентгенова предйонизация. За лабораторни устройства и най-големите инсталации понякога се използва и изпомпване от външен електронен лъч.Във всички случаи усилването се оказва много голямо, така че в лазерен резонатор обикновено се монтира стандарт без покритие като огледало на един край, а в другия край се използва огледало със 100% рефлектор (например задното огледало на фиг. 6.21), Тъй като животът на горното ниво е сравнително кратък, а също и за да се избегне образуването на дъга, е необходимо осигуряват бързо изпомпване (продължителност на импулса на помпата 10-20 ns). В случая, показан на фиг. 6.21, това се постига, както при азотния лазер, чрез намаляване на индуктивността на веригата доколкото е възможно и чрез

неиндуктивни кондензатори, свързани към разрядните електроди чрез къси проводници. Всъщност същият лазер от типа, показан на фиг. 6.21 може да се използва като TEA лазер, азотен лазер или ексимерен лазер просто чрез смяна на газовата смес. 6.27 показва изходната енергия на единичен импулс, получен по този начин за различни лазери. Ексимерните лазери се предлагат с честота на повторение до около 500 Hz и средна изходна мощност до 100 W. В момента се създават и по-големи инсталации със средна мощност над 1 kW. Поради големия квантов добив (вж. Фиг. 6.26) и високоефективни процеси на изпомпване, ефективността на тези лазери обикновено е доста висока (2-4%).

Ексимерните лазери се използват за много прецизно ецване на различни материали в приложенията на електронни печатни схеми, както и за изгаряне на тъкани в биологията и медицината (например радиална кератомия на ириса). Ексимерните лазери също се използват широко в научните изследвания и вероятно ще намерят множество приложения, където се изисква източник на високомощно UV лъчение с висока ефективност (например във фотохимията).