Применение импульсных гольмиевых лазеров для разрушения твердых тел

Авторы

  • Виктория Александровна Щербакова (Viktoria Scherbakova) ПАО "Пермская научно-производственная приборостроительная компания"
  • Игорь Львович Вольхин (Igor Volkhin) Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Юрий Александрович Конин (Yuri A. Konin) ПАО "Пермская научно-производственная приборостроительная компания"
  • Андрей Иванович Гаранин (Andrew I. Garanin) ПАО "Пермская научно-производственная приборостроительная компания"

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-1-65-72

Аннотация

Изготовлены два импульсных гольмиевых лазера, на основе которых собраны две экспериментальные установки для дробления камней и выжигания костных тканей. Лазеры выполнены с использованием волоконно-оптических компонентов по схемам: твёрдотельный лазерный диод накачки – волоконно-оптический иттербиевый лазер накачки – маломощный волоконно-оптический импульсный трёхуровневый гольмиевый лазер – волоконно-оптический гольмиевый усилитель мощности; твёрдотельный лазерный диод накачки – волоконно-оптический иттербиевый лазер накачки – волоконно-оптический затвор на основе катушки легированного гольмием оптического волокна и отражающих брэгговских решёток – волоконно-оптический импульсный трёхуровневый гольмиевый лазер. Преимуществом изготовленных волоконно-оптических лазеров является наличие тонкого гибкого волоконно-оптического кабеля позволяющего проводить энергетическое воздействие на разрушаемые объекты, расположенные в труднодоступных местах. Проведены эксперименты по дроблению камней, близких по свойствам к почечным и по выжиганию костных тканей. Результаты проведенных экспериментов подтвердили возможность разрушения твёрдых тел путём воздействия на них импульсным излучением гольмиевого лазера на длине волны λ = 2050 нм. Показано, что разрушение возможно за счёт двух механизмов воздействия: ударного кавитационного дробления камней в жидких средах и термического выжигания костных тканей методом “светового скальпеля”. Установлено, что кавитационное дробление наиболее эффективно для менее плотных образований, а термическое выжигание – для более плотных. Созданные экспериментальные установки могут быть использованы в медицинских целях, а также для разрушения и резки других материалов.

Библиографические ссылки

Volkonskaya K. O. Mochekamennaia bolezn': Prichiny, simptomy i lechenie (Urolithiasis: factors, signs and treatment). Medical Journal, 2016. URL: http://www.medicalj.ru/diseases/urology/53-urolithiasis (In Russian)

Chang J., Chen K., Zhou G., Lv G., Zhu C., Wang Zh., Song F., Song H., Tian Ju., Hou W., Huang J. Water vapor absorption spectrum meas-urements and its application in concentration measurement. Proceedings SPIE, 2012, vol. 8351, 835126.

Tunc B., Gulsoy M. Tm:Fiber laser ablation with real-time temperature monitoring for minimizing collateral thermal damage: ex vivo dosimetry for ovine brain. Lasers in Surgery and Medicine, 2013, vol. 45, pp. 48–56.

Beaghier M., Poon M., Ruckle H., Stewart S. Holmium laser lithotnpsy of urinary calculi: initial experience with the 200 micron holmium laser fiber. Proceedings SPIE, 1997, vol. 2970, 275076

Hanna D. C., Percival R. M., Smart R. G. Continuous-wave oscillation of holmium-doped silica fibre laser. Electronics Letters, 1989, vol. 25, pp. 593–594.

Eljashevich M. A. Spektry redkikh zemel' (Spectra of the rare earth). Moscow: Technical and Theoretical Literature, 1953. 456 p. (In Russian)

Verdaasdonk R., Blanken J., van Heeswijk H., de Roode R., Klaessens J. High speed imaging of an Er,Cr:YSGG laser in a model of a root canal. Proceedings SPIE, 2007, vol. 6425, 64250O

Загрузки

Опубликован

2018-04-14

Выпуск

Раздел

Статьи (Regular articles)