激光及其医学应用ppt课件.pptxVIP

激光及其医学应用;教学基本要求;激光（laser）是受激辐射光放大（lightamplificationbystimulatedemissionofradiation）的简称，爱因斯坦在1916年提出了“受激辐射”的理论假设，预言受激辐射（stimulatedradiation）的存在和光放大的可能。汤斯于1954年制成受激辐射微波放大器，梅曼于1960年制成世界上第一台激光器——红宝石激光器。1961年9月我国第一台红宝石激光器在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生，1964年12月著名科学家钱学森给laser起了中文名字“激光”。;第一节激光的基本原理;（3）平均寿命与亚稳态：大量粒子在某激发态停留时间的平均值称为该激发态的平均寿命，一般约10-9s～10-7s。某些粒子的激发态平均寿命较长，约10-3s～10-2s，这种激发态称为亚稳态。;（6）受激辐射：一个处于高能级E2的粒子受到一个能量hv=E2-E1的光子“诱发”而跃迁到低能级E1，同时释放一个与“诱发”光子特性完全相同的光子的过程。;二、粒子数反转分布;2.粒子数反转分布;;;（2）损耗因素内损耗，由于介质对光的折射、散射、吸收等造成的损耗；镜损耗，由于反射镜产生的吸收、散射、衍射、透射(包括输出的激光)等造成的损耗。;2.激光的模式（电磁场在腔内的振荡方式）;每一种分布称为一个横模.常用TEMmn来表示激光横模，TEM表示电磁波，m、n为正整数（横模指数），m和n分别表示在x和y方向上（轴对称情况）光场为零的次数。;①使受激辐射光放大过程能在有限体积的激活介质中持续进行，且在满足阈值条件下形成光振荡，输出激光；

②对输出激光束的方向给予限定；

③有选频作用；

④调整激光的模式；

⑤通过调Q、锁模等技术以改善激光的输出波形。;四、激光器的基本结构;“三能级”系统（红宝石激光器为例）;Cr3+的能级图;;激励装置也称泵浦源，其作用就是向工作物质提供能量，使激活介质中的粒子被抽运到高能态上以便实现粒子数反转分布。;1951年莫茨（Motz）提出运动速度接近于光速的电子（称相对论电子）通过周期性变化的磁场或电场时会产生相干辐射,辐射的频率取决于电子的速率。自由电子激光器以真空中的相对论电子束为工作物质，通过泵浦场（周期磁场或电磁场）的相互作用产生激光。自由电子激光器可以同时具备高功率、高效率、宽波长可调谐范围等优点。

中国科学院高能物理研究所于1993年制成我国第一台红外自由电子激光装置。;第二节激光的特性;二、亮度高、强度大;三、单色性好;四、相干性好;五、偏振性好;第三节激光的医学应用;1.热作用;生物大分子吸收激光光子的能量受激活而引起生物组织内一系列的化学反应称之为光化反应。激光照射直接引起机体发生光化反应的作用称为光化作用。;5.生物刺激作用;二、激光在基础医学研究中的应用;（3）组织：激光照射组织，当剂量足够大时将造成对组织的损伤直至完全破坏。这种损伤分为热损伤与非热损伤两大类。;2.用于基础医学研究的激光技术;让染色细胞在稳定的液体流动中排队成行，逐个依次恒速通过激光束的焦斑区。用探测器检测细胞被激光照射后所发出的荧光与散射光并经计算机处理而自动显示结果。它可对细胞逐个进行定量分析与分选，其特点是分析速度快、灵敏度高、分选纯度高、可对一个细胞同时定量测定多种参数（如DNA、RNA含量、细胞体积等）等。;拉曼散射的频率与瑞利散射的频率之差称为拉曼频移，由于拉曼频移与物质分子的振动、转动能级结构有关，而与入射光频率无关，故可用拉曼光谱对生物分子进行结构分析。因拉曼散射的强度只有瑞利散射的万分之一，一般不易观测到。只有用高强度、高单色性以及谱线范围宽广的激光作激发光源，才使激光拉曼光谱具有实用意义。;激光多普勒血流计可用于对人体甲皱、口唇、舌尖微循环与视网膜微血管等的血流速度进行检测。

激光多普勒电泳是应用激光多普勒效应与电泳技术结合的一种分析、检测新技术，可快速自动准确地测量生物细胞及大分子的电泳迁移率、表面电荷、扩散系数等重要参量。

激光多普勒技术还用于对巨细胞质流、精子活力、眼球运动、耳听力等的测定。;激光具有高度的时间与空间相干性，以它作光源才使全息术得以实现。激光全息显微技术是激光全息术与光学显微系统结合的产物。它具有分辨率高、像差小、景深大、能对活标本进行动态观察等优点，被用于对细胞的观测分析。;三、激光的临床应用;2.激光治疗方法