¿Cuáles son las características del láser? Dé ejemplos de aplicaciones del láser en la vida diaria ~~~
Las fuentes de luz ordinarias emiten luz en todas las direcciones. Para que la luz emitida se propague en una dirección, es necesario instalar un determinado dispositivo condensador de luz en la fuente de luz. Por ejemplo, los faros de los automóviles, los reflectores, etc. están equipados con reflectores con funciones de captación de luz, de modo que la luz irradiada pueda captarse y emitirse en una dirección. La luz láser emitida por el láser se emite naturalmente en una dirección y la divergencia del haz es extremadamente pequeña, solo alrededor de 0,001 radianes, que es casi paralela. En 1962, el hombre iluminó por primera vez la Luna con luz láser. La distancia entre la Tierra y la Luna es de unos 380.000 kilómetros, pero el punto láser en la superficie de la Luna es de menos de dos kilómetros. Si el efecto de concentración de la luz es bueno, los rayos aparentemente paralelos del reflector apuntarán a la Luna y cubrirán toda la Luna según el diámetro de su punto.
(2) Brillo muy alto
Antes de la invención del láser, la lámpara de xenón pulsada de alto voltaje tenía el brillo más alto entre las fuentes de luz artificial, lo que equivalía al brillo de el sol, mientras que el brillo del láser de rubí podría superar el de la lámpara de xenón decenas de miles de millones de veces. Como el láser es extremadamente brillante, puede iluminar objetos distantes. La iluminación producida por el rayo láser de rubí en la luna es de aproximadamente 0,02 lux (unidad de iluminación), el color es rojo brillante y el punto del láser es claramente visible. Si se ilumina la Luna con el reflector más potente, la iluminación producida será sólo de aproximadamente una billonésima parte de un lux, lo cual es completamente indetectable para el ojo humano. La razón principal del alto brillo del láser es la emisión de luz direccional. Se emite una gran cantidad de fotones en un espacio muy pequeño y, naturalmente, la densidad de energía es extremadamente alta.
(3) El color es extremadamente puro
El color de la luz está determinado por la longitud de onda (o frecuencia) de la luz. Una determinada longitud de onda corresponde a un determinado color. El rango de distribución de longitud de onda de la luz solar es de aproximadamente 0,76 micrones a 0,4 micrones, y los colores correspondientes van del rojo al morado y hasta 7 colores, por lo que la luz solar no es monocromática. Una fuente de luz que emite luz de un solo color se llama fuente de luz monocromática y las ondas de luz que emite tienen una única longitud de onda. Como lámpara de criptón, lámpara de helio, lámpara de neón, lámpara de hidrógeno, etc. Todas son fuentes de luz monocromáticas que emiten solo un determinado color de luz. Aunque la fuente de luz monocromática tiene una única longitud de onda, todavía tiene un cierto rango de distribución. Por ejemplo, la lámpara de criptón solo emite luz roja y se dice que tiene la monocromaticidad más alta. El rango de distribución de longitud de onda sigue siendo de 0,0001 nm. Por lo tanto, si se identifica cuidadosamente la luz roja emitida por la lámpara de criptón, todavía contiene docenas de colores rojos. . Se puede observar que cuanto más estrecho sea el rango de distribución de longitudes de onda de la radiación óptica, mejor será la monocromaticidad.
El rango de distribución de longitudes de onda de la luz emitida por el láser es muy estrecho, por lo que el color es extremadamente puro. Tomando como ejemplo el láser He-Ne que emite luz roja, su rango de distribución de longitud de onda puede ser tan estrecho como 2×10-9 nm, que es dos diezmilésimas del rango de distribución de longitud de onda de la luz roja emitida por una lámpara de criptón. Se puede observar que la monocromaticidad de la luz láser supera con creces la de cualquier fuente de luz monocromática.
Además, el láser tiene otras características: buena coherencia. La frecuencia, la dirección de vibración y la fase del láser son muy consistentes, por lo que cuando las ondas de luz del láser se superponen en el espacio, la distribución de la intensidad de la luz en el área de superposición mostrará un fenómeno estable de intensidad e intensidad alternas. Este fenómeno se llama interferencia de la luz, por lo que la luz láser es luz coherente. La luz emitida por fuentes de luz ordinarias se denomina luz incoherente porque la frecuencia, la dirección de la vibración y la fase son inconsistentes.
El tiempo de flash puede ser muy corto. Por razones técnicas, el tiempo de destello de las fuentes de luz comunes no puede ser muy corto, y el tiempo de destello del flash fotográfico es de aproximadamente una milésima de segundo. El tiempo de destello del láser pulsado es muy corto, alcanzando los 6 femtosegundos (1 femtosegundo = 10-15 segundos). Las fuentes de luz con tiempos de destello extremadamente cortos tienen usos importantes en la producción, la investigación científica y el ejército.
(4) La densidad de energía es extremadamente alta.
La fórmula de cálculo de la energía del fotón es E=hf, donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia. Por tanto, cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la energía. El rango de frecuencia del láser es de 3,846 * 10 (14) Hz a 7,895 * 10 (14) Hz. El espectro de ondas electromagnéticas se puede dividir a grandes rasgos en: (1) Ondas de radio: longitudes de onda desde unos pocos kilómetros hasta aproximadamente 0,3 metros, televisión en general. (2) Microondas: el rango de longitud de onda es de 0,3 m ~ 10-3 m, estas ondas se utilizan principalmente en radares u otros sistemas de comunicación (3) La longitud de onda infrarroja es de 10-3 ma 7,8 × 10-7 m; - Esta es una banda muy estrecha de longitudes de onda a la que las personas pueden ser sensibles. Longitudes de onda de 780 a 380 nanómetros. La luz es una onda electromagnética que se emite cuando cambia el estado de movimiento de los electrones en átomos o moléculas. Porque es la parte de las ondas electromagnéticas que podemos sentir y percibir directamente; (5) Luz ultravioleta: el rango de longitud de onda es de 3×10-7 ma 6×10-10 m. Estas ondas tienen un origen similar a las ondas luminosas y suelen emitirse durante descargas eléctricas.
Debido a que su energía es equivalente a la energía involucrada en reacciones químicas generales, la luz ultravioleta tiene el efecto químico más fuerte (6) rayos Roentgen: esta parte del espectro electromagnético, con longitudes de onda de 2×10-9 metros a 6×10-12; metros. Los rayos roentgen (rayos X) se emiten cuando los electrones internos de un átomo eléctrico saltan de un estado energético a otro, o cuando los electrones se desaceleran en un campo eléctrico nuclear. (7) Rayos gamma: ondas electromagnéticas con una longitud de onda de 10 a 10 a 14 metros. Esta onda electromagnética invisible se emite desde el núcleo de un átomo y esta radiación suele ir acompañada de materiales radiactivos o reacciones nucleares. Los rayos gamma tienen un gran poder de penetración y son muy destructivos para los seres vivos. Desde este punto de vista, la energía del láser no es muy grande, pero la densidad de energía es muy alta (porque el rango de acción es muy pequeño, generalmente solo un punto), y es comprensible recolectar una gran cantidad de energía en un corto período de tiempo y usarlo como arma.
La tecnología de procesamiento láser es una tecnología que utiliza las características de la interacción entre rayos láser y materiales para utilizar corte, soldadura, tratamiento de superficies, perforación, microprocesamiento de materiales e identificación de objetos como fuentes de luz. El campo de aplicación más tradicional es la tecnología de procesamiento láser. La tecnología láser es una tecnología integral que involucra luz, maquinaria, electricidad, materiales, pruebas y otras disciplinas. Tradicionalmente, su ámbito de investigación se puede dividir generalmente en:
Sistemas de procesamiento láser. Incluyendo láseres, sistemas de guía de luz, máquinas herramienta de procesamiento, sistemas de control y sistemas de detección.
2. Tecnología de procesamiento láser. Incluyendo corte, soldadura, tratamiento de superficies, perforación, trazado, marcado, ajuste y otras tecnologías de procesamiento.
Soldadura láser: placas gruesas de carrocerías de automóviles, piezas de automóviles, baterías de litio, marcapasos, relés sellados y otros dispositivos sellados, así como diversos dispositivos que no permiten la contaminación y deformación de la soldadura. Los láseres utilizados actualmente incluyen láseres YAG, láseres de CO2 y láseres de bombas semiconductoras.
Corte por láser: corte de diversas piezas metálicas y materiales especiales en la industria automotriz, computadoras, gabinetes eléctricos, industrias de moldes de herramientas para carpintería, hojas de sierra circular, acrílico, arandelas elásticas, placas de cobre para piezas electrónicas de menos de 2 mm, y algunos metales Placa de malla, tubería de acero, placa de hierro estañado, placa de acero con revestimiento de plomo, bronce fosforado, tablero de baquelita, aleación de aluminio delgada, vidrio estacional, caucho de silicona, placa de cerámica de alúmina de menos de 1 mm. Los láseres utilizados son láseres YAG y láseres de CO2.
Marcado láser: muy utilizado en diversos materiales y en casi todas las industrias. Los láseres utilizados actualmente incluyen láseres YAG, láseres de CO2 y láseres de bombas semiconductoras.
Perforación por láser: La perforación por láser se utiliza principalmente en la industria aeroespacial, fabricación de automóviles, instrumentos electrónicos, industria química y otras industrias. El rápido desarrollo de la perforación láser se refleja principalmente en la potencia de salida promedio del láser YAG para perforación, que aumentó de 400w hace cinco años a 800w y alcanzó 1000w. En la actualidad, la aplicación relativamente madura de la perforación láser en China es artificial. Troqueles de trefilado de diamantes y diamantes naturales Producción y producción de cojinetes de piedras preciosas para relojes e instrumentos de relojería, palas de aviones, placas de circuito impreso multicapa y otras industrias. La mayoría de los láseres utilizados actualmente son láseres YAG y láseres de CO2, pero también existen algunos láseres excimer, láseres de isótopos y láseres de bomba semiconductora.
Tratamiento térmico con láser: ampliamente utilizado en la industria automotriz, como el tratamiento térmico de camisas de cilindros, cigüeñales, anillos de pistón, conmutadores, engranajes y otras piezas, así como en la industria aeroespacial, de máquinas herramienta y otras. industrias mecánicas. El tratamiento térmico con láser se utiliza mucho más en mi país que en el extranjero. La mayoría de los láseres utilizados actualmente son láseres YAG y láseres de CO2.
Prototipado rápido por láser: Se forma combinando tecnología de procesamiento láser con tecnología de control numérico por ordenador y tecnología de fabricación flexible. Se utiliza principalmente en la industria de moldes y modelos. La mayoría de los láseres utilizados actualmente son láseres YAG y láseres de CO2.
Recubrimiento láser: muy utilizado en la industria aeroespacial, de moldes y electromecánica. La mayoría de los láseres utilizados actualmente son láseres YAG de alta potencia y láseres de CO2.
Sistemas láser utilizados en odontología
Según las diferentes funciones de los láseres en aplicaciones dentales, se pueden dividir en varios sistemas láser diferentes. Una característica importante que distingue a los láseres es que la longitud de onda de la luz tiene diferentes efectos sobre el tejido. La tasa de absorción de luz de la luz visible y el espectro del infrarrojo cercano es baja, la penetrabilidad es fuerte y puede penetrar profundamente en el tejido dental, como el láser de iones de argón, el láser de diodo o el láser Nd: YAG (Figura 1). Er: el láser YAG y el láser CO tienen poca penetración de la luz y solo pueden penetrar el tejido dental aproximadamente 0,01 mm. La segunda característica importante que distingue a los láseres es la intensidad (es decir, la potencia) del láser. Por ejemplo, los láseres de diodo que se utilizan para el diagnóstico sólo tienen unos pocos milivatios y, en ocasiones, se pueden utilizar para pantallas láser.
El láser utilizado para el tratamiento suele ser un láser de intensidad media, de varios vatios. El efecto de la luz láser sobre el tejido también depende de cómo se emiten los pulsos del láser. Los métodos típicos de emisión de pulsos continuos son el láser de iones de argón, el láser de diodo, el láser de CO2 y el láser. Hay láseres Er:YAG o muchos láseres Nd:YAG que emiten en pulsos cortos. La intensidad (es decir, la potencia) de los láseres de pulso corto puede alcanzar más de 1.000 vatios. Estos láseres de alta intensidad y alta absorción de luz solo son adecuados para eliminar tejido duro.
Aplicación del láser en el diagnóstico de caries
1. Desmineralización y caries superficial
2. Caries ocultas
Aplicaciones del láser en el tratamiento
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1. Corte
2. Polimerización del relleno y tratamiento de fosas
(1) El láser se utiliza cada vez más en la industria de la belleza. El láser genera luz monocromática con alta energía, enfoque preciso y cierto poder de penetración, que actúa sobre el tejido humano para generar alto calor localmente, eliminando o destruyendo así el tejido objetivo. Los láseres pulsados de diferentes longitudes de onda pueden tratar diversas enfermedades vasculares de la piel y pigmentación, como nevo de Ota, manchas de vino de Oporto, pecas, manchas de la edad, telangiectasias, eliminación de tatuajes, lavado de delineador de ojos, lavado de cejas, tratamiento de cicatrices, etc. En los últimos años, algunos instrumentos láser nuevos, como el láser de CO2 de superpulso de alta energía, el láser de erbio, etc., han logrado buenos resultados en la eliminación de arrugas, descamación de la piel, tratamiento de ronquidos, blanqueamiento dental, etc., abriéndose cada vez más. Campos más amplios para el campo de la cirugía láser.
(2) La cirugía láser tiene ventajas que la cirugía tradicional no puede igualar. En primer lugar, la cirugía láser no requiere hospitalización, la incisión es pequeña, no hay sangrado durante la operación, el trauma es leve y no quedan cicatrices. Por ejemplo, los métodos quirúrgicos tradicionales para tratar las bolsas de los ojos tienen desventajas tales como un amplio rango de descamación, sangrado intraoperatorio excesivo, curación postoperatoria lenta y cicatrización fácil. La aplicación del láser de CO2 de ultrapulso de alta energía para tratar las bolsas de los ojos tiene las ventajas de no sangrar intraoperatoriamente, no necesita sutura, no afecta el trabajo normal, tiene un edema mínimo en el sitio quirúrgico, una recuperación rápida y no deja cicatrices, lo cual es incomparable con la cirugía tradicional. Algunas cirugías endoscópicas que no se pueden realizar debido a un sangrado excesivo se pueden completar con corte por láser. (Nota: existe un cierto margen de adaptación)
(3) El láser ha logrado resultados notables en el tratamiento de enfermedades vasculares de la piel y pigmentación. El tratamiento con láser de colorante pulsado de las manchas de vino de Oporto es muy eficaz, causa poco daño al tejido circundante y casi no deja cicatrices. Su aparición se ha convertido en una revolución en la historia del tratamiento de las manchas en vino de Oporto, porque en la historia del tratamiento de las manchas en vino de Oporto, la radiación, la congelación, el electrocauterio, la cirugía y otros métodos tienen una alta incidencia de cicatrices y, a menudo, pérdida o deposición de pigmento. ocurre. El tratamiento con láser de las enfermedades vasculares de la piel consiste en la absorción selectiva de la luz láser de una determinada longitud de onda por la hemoglobina que contiene oxígeno, lo que da como resultado un alto grado de destrucción del tejido vascular. Tiene alta precisión y seguridad y no afectará a los tejidos vecinos circundantes. Por tanto, el tratamiento con láser de las telangiectasias también es eficaz.
Además, gracias a la llegada de los láseres de pulso variable, se han logrado importantes avances en la eliminación de tatuajes insatisfactorios y en el tratamiento de diversas enfermedades pigmentadas de la piel, como el nevo de Ota y las manchas de la edad. Según la teoría del efecto fototérmico selectivo (es decir, láseres de diferentes longitudes de onda pueden actuar selectivamente sobre lesiones cutáneas de diferentes colores), este láser utiliza su potente potencia instantánea, su energía radiante altamente concentrada y su selectividad de pigmentos, y su ancho de pulso extremadamente corto para La energía del láser se concentra en las partículas de pigmento, se vaporiza y tritura directamente y se excreta a través del tejido linfático sin afectar los tejidos normales circundantes. Está profundamente arraigado en los corazones de las personas debido a su precisa eficacia, seguridad y confiabilidad, sin dejar cicatrices. y dolor mínimo.
(4) La cirugía láser ha creado una nueva era de belleza médica. El peeling y el rejuvenecimiento con láser de CO2 de ultrapulso de alta energía han abierto una nueva tecnología en la cirugía estética. Utiliza un láser de pulso ultracorto de alta energía para vaporizar instantáneamente el tejido de la piel envejecido y dañado sin dañar el tejido circundante. Casi no hay sangrado durante el proceso de tratamiento y la profundidad de la acción se puede controlar con precisión. Sus efectos han sido plenamente reconocidos por la comunidad internacional de cirugía plástica médica y se le conoce como "la creación de una nueva era de belleza médica". Además, también existe un láser de CO2 de superpulso de alta energía que puede tratar las bolsas de los ojos; ronquidos e incluso blanqueamiento dental con láser. Con su eficacia segura y precisa, su tratamiento simple y rápido, ha creado un milagro tras otro en el campo de la belleza médica. La cosmetología láser ha dado un gran paso adelante a la cosmetología médica y le ha dado una connotación actualizada.
Lidar se refiere al radar que utiliza láser como fuente de radiación. Lidar es una combinación de tecnología láser y tecnología de radar. Consta de transmisor, antena, receptor, marco de seguimiento y procesamiento de información. Los emisores son varios tipos de láseres, como láseres de dióxido de carbono, láseres de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio, láseres semiconductores y láseres de estado sólido sintonizables en longitud de onda.
La antena es un telescopio óptico; el receptor utiliza diversas formas de fotodetectores, como tubos fotomultiplicadores, fotodiodos semiconductores, fotodiodos de avalancha, dispositivos multidetectores de luz visible e infrarroja, etc. LiDAR funciona en dos modos: pulso u onda continua. Los métodos de detección se dividen en detección directa y detección heterodina.
Lidar se refiere al radar que utiliza láser como fuente de radiación. Lidar es una combinación de tecnología láser y tecnología de radar. Consta de transmisor, antena, receptor, marco de seguimiento y procesamiento de información. Los emisores son varios tipos de láseres, como láseres de dióxido de carbono, láseres de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio, láseres semiconductores y láseres de estado sólido sintonizables en longitud de onda. La antena es un telescopio óptico; el receptor utiliza diversas formas de fotodetectores, como tubos fotomultiplicadores, fotodiodos semiconductores, fotodiodos de avalancha, dispositivos multidetectores de luz visible e infrarroja, etc. LiDAR funciona en dos modos: pulso u onda continua. Los métodos de detección se dividen en detección directa y detección heterodina.