Г. Дубоссары
Скачать 0.67 Mb.
|
| 4.4.1. Лазерная стоматология Лазерная стоматология – высокоэффективный современный метод лечения заболеваний слизистой оболочки рта и пародонта. Лазер не затрагивает ткани зуба, а выпаривает воду, в них содержащуюся. При этом гибнут бактерии, уплотняется зубная эмаль. Лазер не действует на здоровые ткани, работает очень деликатно, не вибрирует и не шумит, не нагревается и не обжигает. После проведения лечебной процедуры пациенты не испытывают боли, неприятного онемения, которое появляется при применении анестетиков. Обычное состояние дискомфорта, которое возникает после проведения операции, им незнакомо. Лазер также способствует регенерации тканей. Область применения лазерной стоматологии универсальна и применяется в терапии, эндодонтии, парадонтологии, хирургии. Примеры направлений применения: лечение и профилактика заболеваний пародонта, отбеливания зубов, лечение кариеса и его осложнений, пластика уздечек губ и языка, при протезировании и установке брекетов, при вживлении имплантатов и др. 4.4.2. Лазерная хирургия ЛАЗЕРНАЯ ХИРУРГИЯ – хирургическое лечение, при котором используется луч ЛАЗЕРА. Высокая энергия в очень узком лазерном луче может прожигать ткани тела и делать тонкий «разрез». Высокая температура способствует тому, что кровеносные сосуды запаиваются и таким образом кровотечение значительно меньше, чем при операции со скальпелем. Менее мощный лазерный луч может убирать с кожи цветные метки, такие как татуировка. Высокая температура разрушает пигмент, т. к. он поглощает большое количество энергии луча, а кожа вокруг почти не затрагивается. Хирурги также используют лазер для лечения некоторых форм рака кожи и глазных заболеваний. 4.4.3. Лазерная коррекция зрения Развитие современной офтальмологии тесно связано с совершенствованием лазерных технологий и внедрением новых лазерных методов лечения. Лазеры нашли успешное применение в лечении офтальмологических заболеваний. Коагулирующий (тепловой) эффект лазерного воздействия на ткани используется для «приваривания» сетчатки, коагуляции сосудов и патологических очагов. Испаряющее действие, а также разрушающий эффект импульсов лазерного света используются в операциях на переднем отрезке глаза при пленчатых катарактах, в лечении глаукомы. Достоинствами лазерных вмешательств являются безболезненность и отсутствие вскрытия стенки глаза. Эти преимущества позволяют проводить лазерные микрохирургические операции амбулаторно и практически без осложнений. Зелено-желтое лазерное излучение (532 нм) наиболее часто применяется в офтальмологии, так как именно этот свет лучше всего поглощается гемоглобином крови. Область применения инфракрасного лазера с длиной волны 810 нм включает витреоретинальную патологию (дистрофические, травматические, диабетические и другие процессы), тяжелые формы глаукомы, а также онкологию. Основными областями применения YAG-лазера (1064 нм) являются вторичные катаракты, ретрогиалоидные кровоизлияния, а также глаукома. 4.4.4. Лазеры в дерматологии Лазерное излучение, воздействующее на биологический объект с лечебной целью, является внешним физическим фактором. При поглощении энергии лазерного излучения биообъектом все процессы, происходящие при этом, подчиняются физическим законам (отражение, поглощение, рассеивание). Степень отражения, рассеивания и поглощения зависит от состояния кожных покровов: влажности, пигментации, кровенаполнения и отечности кожи и подлежащих тканей. Глубина проникновения лазерного излучения зависит от длины волны, уменьшаясь от длинноволнового к коротковолновому излучению. Таким образом, инфракрасное (0,76–1,5 мкм) и видимое излучения обладают наибольшей проникающей способностью (3–5–7 см), а ультрафиолетовое и другие длинноволновые излучения сильно поглощаются эпидермисом и поэтому проникают в ткани на небольшую глубину (1–1,5 см). В дерматологии используется лазерное излучение двух типов: низкоинтенсивное — в качестве лазерной терапии и высокоинтенсивное — в лазерной хирургии. При воздействии НИЛИ на биоткань наблюдаются следующие основные эффекты:
Красный плоский лишай (КПЛ). При КПЛ обычно используется методика местного облучения высыпаний контактным способом, скользящими движениями от периферии к центру. Экспозиция – от 2 до 5 мин, в зависимости от площади поражения. Суммарная доза не должна превышать 60 Дж/смІ. Такие процедуры обеспечивают противовоспалительный и противозудный эффект. Для рассасывания бляшек экспозицию увеличивают до 15 мин. При локализации КПЛ на волосистой части головы лазерное облучение проводится с экспозицией до 5 мин. Кроме вышеупомянутых эффектов, достигается стимуляция роста волос в зоне облучения. При применении данных методов используется инфракрасное, гелий-неоновое и на парах меди лазерное излучение. При КПЛ также может проводиться облучение венозной крови. Вирусные дерматозы. Достаточно успешно лазерная терапия применяется при опоясывающем лишае. Проводится дистанционное посегментарное облучение очагов гелий-неоновым лазером мощностью 20–25 мВт, при котором луч лазера перемещается по ходу нервных стволов и на места высыпаний. Сеансы проводятся ежедневно, длятся от 3 до 20 дней. Псориаз. При псориазе используется облучение крови, применяется лазерная индуктотермия надпочечников, а также локальное воздействие на бляшки. Проводится обычно инфракрасным (0,89 нм, 3–5 Вт) или гелий-неоновым лазерами (633 нм, 60 мВт). Витилиго. Для лечения витилиго применяют излучение гелий-неонового лазера и наружные фотосенсибилизаторы, например анилиновые красители. Непосредственно перед процедурой на очаги наносят раствор красителя (бриллиантовый зеленый, метиленовый синий, фукорцин), после чего проводят локальное облучение расфокусированным лазерным лучом мощностью 1–1,5 мВт/смІ. Продолжительность сеанса оставляет 3–5 мин, ежедневно, курс 15–20 сеансов, повторные курсы возможны через 3–4 нед. ВИЛИ получают с помощью СО2, Er : YAG- лазера и аргонового лазера. СО2-лазер в основном используется для лазерного удаления (деструкции) папиллом, бородавок, кондилом, рубцов и дермабразии; Er:YAG-лазер — для лазерного омолаживания кожи. Существуют также комбинированные СО2-, Er:YAG-лазерные системы. Лазерная деструкция. ВИЛИ применяется в дерматологии и косметологии для деструкции новообразований, удаления ногтевых пластинок, а также для лазерной вапоризации папиллом, кондилом, невусов и бородавок. При этом мощность излучения может составлять от 1,0 до 10,0 Вт. В клинической практике применяют неодимовый и СО2-лазеры. При применении СО2-лазера меньше повреждаются окружающие ткани, а неодимовый лазер обладает лучшим гемостатическим эффектом. Помимо того, что лазер физически удаляет поражения, исследования показали токсическое действие лазерного излучения на вирус папилломы человека (ВПЧ). Путем изменения мощности лазера, размера пятна и времени экспозиции можно контролировать глубину коагуляции. Данный метод вызывает меньше послеоперационных побочных эффектов, включая менее выраженное рубцевание, дает хороший косметический эффект. Эффективность метода достигает 80–90% при терапии остроконечных кондилом. Лазеротерапию можно успешно применять для лечения распространенных, устойчивых к другой терапии бородавок. При этом проводится несколько курсов лечения, что позволяет повысить процент излечения с 55 (после 1 курса) до 85%. Лазерная эпиляция. В основе лазерной эпиляции (термолазерной эпиляции) лежит принцип селективного фототермолиза. Световая волна со специально подобранными характеристиками проходит через кожу и, не повреждая ее, избирательно поглощается меланином, содержащимся в больших количествах в волосяных луковицах. Это вызывает нагрев волосяных луковиц (фолликулов) с последующей их коагуляцией и разрушением. Для разрушения фолликулов требуется, чтобы к корню волоса было подведено необходимое количество световой энергии. Для эпиляции используется излучение мощностью от 10,0 до 60,0 Вт. Так как волосы находятся в разных стадиях роста, то для полной эпиляции требуется несколько процедур. Они проводятся на любом участке тела, бесконтактно, не менее 3 раз с интервалом 1–3 мес. Основными преимуществами лазерной эпиляции являются комфортность и безболезненность процедур, достижение стойкого и долговременного результата, безопасность, высокая скорость обработки (одним импульсом одновременно удаляются сотни фолликулов), неинвазивность, бесконтактность. Таким образом, этот метод на сегодня представляет собой самый эффективный и наиболее экономически выгодный способ эпиляции. Существенно снижает эффективность процедур длительное пребывание на солнце и загар (естественный или искусственный). Лазерное омоложение кожи. С помощью лазера проводится точная и поверхностная абляция с минимальным тепловым повреждением и без кровотечений, что приводит к быстрому заживлению и исчезновению эритемы. Для этого используют в основном Er:YAG-лазеры, которые хороши для поверхностного омоложения кожи (в том числе у темнокожих пациентов). Аппараты позволяют проводить быстрое и равномерное сканирование кожи, а также выравнивать цветовые границы после обработки CO2-лазером. Таким образом, лазерное излучение является мощным вспомогательным средством в лечении больных различными дерматологическими заболеваниями и методом выбора в хирургической дерматологии и косметологии. 4.5. Лазеры в связи и информационных технологиях 4.5.1. Волоконно-оптическая связь Передача информации с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. Идея Оптической связи известна человечеству давно (обыкновенные костры, с конца 18 века семафорная азбука), однако лишь с созданием лазеров появилась реальная возможность построения широкополосных систем Оптической связи. Особенностью оптико-ннформационных систем является большая пропускная способность, обусловленная высоким значением несущей частоты, и, следовательно, возможность передачи больших объёмов информации с большой скоростью. Малая угловая расходимость лазерного луча обеспечивает пространственную скрытность и высокую энергетичность Помехоустойчивость передачи информации по оптическому каналу связи при малых габаритах приёмопередающих устройств. Волоко́нно-опти́ческая связь – вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем – волоконно-оптические кабели. Благодаря высокой несущей частоте и широким возможностям мультиплексирования, пропускная способность волоконно-оптических линий многократно превышает пропускную способность всех других систем связи и может измеряться терабитами в секунду. Малое затухание света в оптическом волокне позволяет применять волоконно-оптическую связь на значительных расстояниях без использования усилителей. Волоконно-оптическая связь свободна от электромагнитных помех и труднодоступна для несанкционированного использования – незаметно перехватить сигнал, передаваемый по оптическому кабелю, технически крайне сложно Волоконно-оптическая связь находит всё более широкое применение во всех областях — от компьютеров и бортовых космических, самолётных и корабельных систем, до систем передачи информации на большие расстояния, например, в настоящее время успешно используется волоконно-оптическая линия связи Западная Европа — Япония, большая часть которой проходит по территории России. Кроме того, увеличивается суммарная протяжённость подводных волоконно-оптических линий связи между континентами.Волокно в каждый дом (англ. Fiber to the premises, FTTP или Fiber to the home, FTTH) – термин, используемый телекоммуникационными провайдерами, для обозначения широкополосных телекоммуникационных систем, базирующихся на проведении волоконного канала и его завершения на территории конечного пользователя путём установки терминального оптического оборудования для предоставления комплекса телекоммуникационных услуг, включающего:
Стоимость использования волоконно-оптической технологии уменьшается, что делает данную услугу конкурентоспособной по сравнению с традиционными услугами. 4.5.2. Лазерный принтер Ла́зерный при́нтер – один из видов принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обычной (не специальной) бумаге. Подобно фотокопировальным аппаратам лазерные принтеры используют в работе процесс ксерографической печати, однако отличие состоит в том, что формирование изображения происходит путём непосредственной экспозиции (освещения) лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высокое. Преимущества лазерного принтера по сравнению со струйным велико. Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками и более того сотнями сопел, из которых в момент печати с определённым интервалом выпрыскиваются микроскопические капельки чернил. Лазерные лучи ещё более точные и по причине компактной фокусировки позволяют обретать высокое разрешение. Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а вот чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять. Лазерные отпечатки более стойкие, четкость отпечатков не нарушается в условиях повышенной влажности. Тонер может слёживаться, что легко исправить лёгким встряхиванием картриджа, в отличие от струйных принтеров, чернила которых могут засыхать в дюзах, что требует их промывки и, иногда, замены. Промывку дюз можно сделать только в условиях сервисного центра. Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов. Скрытые метки – многие модели цветных принтеров при печати наносят на оттиск скрытое изображение, указывающее на дату и время печати, а также серийный номер устройства, что предположительно сделано с целью пресечь печать цветных копий денежных знаков и других документов и ценных бумаг. 4.5.3. Оптический компьютер Опти́ческий компью́тер – компьютер, основанный на использовании оптических процессоров. В отличие от обычных компьютеров, основанных на электронных технологиях, в оптических компьютерах операции выполняются путём манипуляции потоками оптического излучения, что позволяет достичь большей производительности вычислений. Преимущества оптических технологий:
Компанией «Lenslet» был выпущен единственный на данный момент коммерческий оптический процессор EnLight256. Особенностью его архитектуры является то, что в то время, как ядро основано на оптических технологиях, все входы и выходы — электронные. Этот процессор способен выполнять до 8×1012 операций в секунду. Компьютер на базе EnLight256 способен обрабатывать 15 видеоканалов стандарта HDTV в режиме реального времени и позволяет создать новое направление в голографическом 3D TV. В 2008 году исследователи из компании IBM представили оптический коммутатор, который обеспечивает пакетную передачу данных со скоростью более 1 Тбит/сек. В 2009 году профессорами Массачусетского технологического института Владимиром Стояновичем и Радживом Ремом было предложено использовать для создания оптоэлектронных устройств, в том числе и оптических процессоров, обычный технологический процесс изготовления полупроводниковых процессоров, основанный на 32-нм технологии. По их расчётам это позволит достигнуть большего прогресса. 4.5.4. Компакт-диск Компакт-диск (англ. Compact Disc) – оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD и Blu-ray, прообразом стала граммофонная пластинка. Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM – англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения, или КД-ПЗУ – «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»). В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW). Формат файлов на CD-ROM отличается от формата записи аудио-компакт-дисков и потому обычный проигрыватель аудио-компакт-дисков не может воспроизвести хранимую на них информацию, для этого требуется специальный привод (устройство) для чтения таких дисков (сейчас имеются практически в каждом компьютере). Компакт-диск (CD-ROM) длительное время был основным носителем для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он практически уступил эту роль более перспективным твердотельным носителям, которые работают существенно быстрее, и занимают меньше места. Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации (или 74 минуты звукозаписи). Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также синглы диаметром 8,9 см (не путать с минидисками диаметром 8 см), на которые вмещается около 140 или 210 Мбайт данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (так называемые диски-визитки). Увеличение ёмкости хранимой информации стало возможным благодаря полному использованию допусков на изготовление дисков. Так, например, расстояние между дорожками по стандарту ECMA-130 составляет 1,6 ± 0,1 микрометра, линейная скорость вращения диска 1,2 или 1,4 м/с ± 0,01 м/с с пропускной способностью 4,3218 Мбит/с. Ёмкость в 650 Мбайт соответствует скорости 1,41 м/с и расстоянию между дорожками, равному 1,7 мкм, а ёмкость в 800 Мбайт — скорости в 1,39 м/с и расстоянию между дорожками в 1,5 мкм.
Shaped CD (англ.) (фигурный компакт-диск) — диск CD-ROM, но не строго круглой, а произвольной формы, с очертанием внешнего контура в виде разнообразных объектов, таких как силуэты, машины, самолёты, сердечки, звёздочки, овалы, в форме кредитных карточек и т. д. Обычно применяется в шоу-бизнесе как носитель аудио- и видеоинформации. Был запатентован рекорд-продюсером Марио Коссом в Германии (1995). Обычно диски с формой, отличающейся от круглой, не рекомендуют применять в приводах CD-ROM, поскольку при высоких скоростях вращения диск может лопнуть и полностью вывести привод из строя. Поэтому перед вставкой Shape CD в привод следует принудительно ограничить скорость вращения диска с помощью специальных программ. Тем не менее, и эта мера не даёт гарантии безопасности CD-привода. Интересный факт: Словосочетание «CD-диск» является тавтологией, поскольку аббревиатура CD (англ. Compact Disc) уже включает в себя слово «диск» (в результате получается «компакт-диск-диск»). Аналогично с DVD-диском (англ. Digital Versatile Disc — Цифровой универсальный диск. 4.6. Лазеры в культуре 4.6.1. Лазерное шоу Лазерное шоу – это современное представление в виде оригинальных спецэффектов и визуальных рядов, производимых при помощи лазерной системы. Принцип производства лазерных эффектов основывается на действии лазера – высокоинтенсивного луча света, который не рассеивается, как обычный, а способен передаваться на большое расстояние. Лазерные установки или проекторы проецируют заданное изображение на подготовленную поверхность. Это может быть специальный экран из сетки, потолок помещения, дым или снег, поверхность водоема и т.д. По сути своей лазерный фейерверк или шоу – более привычное название – это изображения на заданную тему или сюжет, представляемые под специально подобранное музыкальное сопровождение. То есть, это синхронизация визуальных образов и музыки, производящая неизгладимое впечатление на зрителя. Лазерный проектор рождает самые разноплановые картины: красочные, выразительные, оригинальные - какие только может создать человеческое воображение. Это разноцветные или монохромные статичные или движущиеся изображения и сцены, объемные фигуры и разнообразные надписи, орнаменты и рисунки – огромное количество зрелищных эффектов.   Данные приборы позволяют проецировать изображения с монитора, компьютера, телефона, DVD-устройства. Принцип работы прибора вкратце заключается в том, что при подключении к цифровому устройству оно преобразует сигнал в поток световых лучей, который воспринимается человеком как целостное изображение. Оптическая система лазерного проектора является конвертером, который меняет угол отклонения луча. Эти приборы могут создавать спецэффекты, как с музыкальной активацией, так и без нее. Лазерные проекторы без музыкальной активации могут быть статичными, которые светят одним или множеством лучей, а также могут менять цвет лучей, и динамичными, которые перемещают лучи в пространстве и также могут менять цвета. Эти устройства широко используются на концертных площадках, в кафе, на дискотеках, на домашних вечеринках и т.п. Принцип работы лазерного проектора заключается в том, что он подключается к цифровому источнику сигнала и преобразовывает сигнал в поток световых лучей. Источником сигнала могут выступать компьютер, мобильный телефон, фотокамера, сканер и другие подобные устройства. К преимуществам лазерных проекторов относится то, что луч практически не рассеивается при трансляции, благодаря чему обеспечивается четкое изображение высокой яркости, качество которого не зависит от формы экранной поверхности. Кроме того, лазерные проекторы могут воспроизводить изображения как в освещенных, так и затемненных помещениях, что не будет влиять на яркость и контрастность.   4.6.2. Лазерная арфа Существует две основные разновидности этого инструмента: фреймовая арфа (или закрытая арфа, арфа в рамке) и открытая арфа (безрамочная арфа). Фреймовая лазерная арфа представляет собой замкнутую конструкцию, у которой снизу вверх идут лучи лазера, и они «упираются» в верхний край этой рамки, на котором смонтированы фотоприемники (как в системах лазерной сигнализации или в турникетах метро). При прерывании луча рукой фотоприемник выдает сигнал о потере света, и система издает определенный звук. Иногда фреймовые арфы выполняются в виде реальных арф. Открытая лазерная арфа (иногда ее называют еще системой с бесконечными лучами) – это обычно ничем не огороженный лазерный «веер», исходящий из лазерного проектора той или иной конструкции. Она потому и называется «открытой», что ни с боков, ни тем более сверху, она ничем не закрыта. При использовании в помещении лучи просто достигают потолка, на открытых же площадках лучи вообще могут свободно уходить в небо. И, соответственно, ни о каких примитивных фотоприемниках тут речь не идет. Принцип работы таких лазерных арф гораздо сложнее и основную роль тут играют специальные сенсоры, расположенные снизу, у ног исполнителя. Эти сенсоры регистрируют световые вспышки от рук исполнителя: когда музыкант накрывает своей ладонью тот или иной луч, его ладонь вспыхивает ярким светом. По принципу работы этих сенсоров открытая лазерная арфа подразделяется на чисто аппаратную и на программно-аппаратную. Во первых сигналы от фоточувствительных элементов обрабатываются приборами на основе микроконтроллеров, во вторых сенсорами обычно выступают скоростные видеокамеры (от 60 кадров в секунду и выше), изображение от которых обрабатывается специальными программами на компьютерах в реальном времени. В дальнейшем и те и другие открытые лазерные арфы могут выдавать сигнал на программный или «железный» синтезатор, который, в конечном счете, и воспроизводит звучание того или иного инструмента.   ЗАКЛЮЧЕНИЕ За последние несколько лет в России и за рубежом были проведены обширные исследования в области квантовой электроники, созданы разнообразные лазеры, а также приборы, основанные на их использовании. Лазеры теперь применяются в локации и связи, в космосе и на земле, в медицине и строительстве, в вычислительной технике и промышленности, в военной технике. Человек получил в свое распоряжение новый универсальный и эффективный инструмент для повседневной научной и производственной деятельности. Молодому поколению нужно знать об этом интересном приборе, переделывающем мир, как можно больше, и быть готовым к его использованию в учебной, научной и военной деятельности. Проводя свою исследовательскую работу, я пришла к выводу, что в современном мире лазерные технологии нашли широкое применение во всех сферах жизнедеятельности человека. Литература
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
