KavoKEY3Laser基本原理介绍pdf976KB.PDF

KaVoK.E.Y 激光器1242/1243 A 1 激光辐射对生物组织的物理效应 A 1.1 身体的光学特性 光在身体内部光辐射的分布基本上取决 于表面的反射以及组织的吸收和散射。对 于 KEY 激光器而言，由于身体组织对辐 射的吸收非常高，因此散射可以忽略。 图1 显示了在身体组织中的吸收、反射以 及散射。 ① 吸收的光 ② 反射的光 ③ 散射的光 反射 当激光束照射身体组织表面时，通常一小 部分辐射直接从表面反射，因而没有任何 医疗作用。 根据入射的角度，折射率以及表面结构的 不同，可能发生定向反射或者散射（图2.1 显示了反射表面上的定向反射）。 如果表面的不平坦度相对于波长较大（系 数2 至5 ），反射将以散射为主，表面看起 来就像毯子（图2.2 显示了出售表面上的 散射）。 KaVoK.E.Y 激光器1242/1243 在实际情况中，定向反射与散射在一起， 在可见范围内会产生有光泽的表面（图 2.3 显示了在发亮表面上混合的散射与定 向反射）。 光线的反射取决于波长这个原理也说明 在可见光范围内像毯子一样的表面，在红 外光范围内的反射大部分为定向反射。 在使用手术仪器、手持仪器以及镜子时必 须考虑到这一点。 除了表面特性以外，不同材料的反射程度 还会受到波长的影响；这种效应称为光谱 反射。金属表面（例如不锈钢、紫铜、铝、 抛光的汞齐、特别是黄铜）对于KEY 激 光的红外辐射反射率相对较高。尤其是银 以及金，与可见光范围相比，在红外范围 内是非常好的反射材料 （反射率达到 99% ）。陶瓷材料的反射率通常比金属低。 请注意，即使是黑色的表面，根据其表面 特性，在红外范围内也可能具有较高的反 射率。 KaVoK.E.Y 激光器1242/1243 通常只有在会聚光到达焦点之前照射反 射面（图3a 的示例），或者发散光通过凹 形反射面聚焦（图 3d 的示例）时，会聚 的激光束才会由于反射产生危险。 （图3 显示了在反射面上的聚焦。） 示例a： 反射平面－会聚光束 如果在照射表面之前光束会聚，其焦点将 位于反射面上方。 示例b ： 反射平面－发散光束 如果焦点位于表面上方，光束在反射之后 也会发散。 示例c： 反射凹面－会聚光束 反射凹形表面会使会聚的入射光束进一 步聚焦。 示例d ： 反射凹面－发散光束 在第一个焦点后发散的光束也可能第二 次聚焦（如果反射的表面凹度足够大）。 由于金属仪器具有较高的反射率，因此应 记住以下几点： - 对于平面而言，焦点的大小将保持不 变。 - 反射凹形表面的作用类似凸透镜。 - 凸面与散射透镜的作用相同。 KaVoK.E.Y 激光器1242/1243 散射 如果在介质中遇到不均匀的表面，光线就 会发生散射。由于组织具有复杂的结构， 因此这种散射非常明显。 一部分光线可从组织散射回去（再次发 射）。当导向光束过亮时，在可见光范围 内这现象很明显，因此能够照亮整个牙 齿。 （图4 ，身体内的散射） ① 入射光束 ② 散射 ③ 散射光线吸收 ④ 再次发射 KEY 激光束在身体组织内部的穿透深度 在 1 到 10ìm，因此2.94 ìm 的散射对于 组织造成的影响可以忽略。 吸收 激光束的作用主要取决于被辐射组织的 吸收特性。 水的吸收光谱（图5 ）表明KEY 激光器的 2.94 ìm 波长正好与水的最大吸收波长相 符。 图5 ① UV =紫外光 ② VIS =可见光 ③ IR =红外光 ④ 吸收系数（cm-1） ⑤ 水的吸收系数（cm-1） ⑥ 波长（ìm ） KEY 激光束在水中的穿透深度大约为 1 ìm 。羟磷灰石的吸收光谱最大值也在2.94 ìm 。 KaVoK.E.Y 激光器1242/1243 因此KEY 激光的波长对于生物组织的切 除而言已经预先确定（图6，7 ），因为这 些组织通常都含有水。辐射将被表层吸 收，无法穿过组织的内层。即使瓷釉只含 有少量水，也足以吸收辐射。由于聚焦激 光束的照射点很小，激光的作用将局限在 较小区域，因此尽可能降低了对周围区域 的加热作用。 图6 在不同牙齿组织中的水、有机基质 以及矿物质的重量百分比R [3] ， R [4]。 图7