Лазерно-плазменная обработка. Химико-термическая обработка материалов связана с инициированием поверхностной химической реакции при повышении температуры подложки, например реакции окисления.
Самостоятельный характер у лазерной обработки материалов в различных газах при повышенных и даже высоких давлениях, когда воздействие излучения сопровождается оптическим пробоем газа вблизи поверхности и образованием плазменного сгустка, взаимодействующего, с одной стороны, с лазерным излучением, а с другой — с поверхностью мишени. Обработка материалов лазерным лучом в таких условиях получила название лазерно-плазменной обработки. Она отличается от химико-термической наличием вблизи поверхности обрабатываемой мишени плазменного сгустка, роль которого в ряде процессов при изменении свойств поверхностного слоя вещества оказывается определяющей.
Обычная схема лазерно-плазменных процессов такова. Обрабатываемое изделие — пластина, стержень или другая геометрическая конфигурация — помещается в камеру, наполняемую газом (например, азотом, углекислым газом или другим) при повышенном или высоком давлении. Излучение лазера через окно в стенке камеры вводится в ее объем и с помощью оптической системы, находящейся внутри камеры, фокусируется на поверхности мишени. Мишень может перемещаться внутри камеры с помощью микродвигателей, что допускает многовариантность процесса и возможность обработки серии изделий, помещенных в обоймы кассеты. Возможны варианты лазерно-плазменной обработки и без камеры высокого давления, когда на поверхность изделия подается струя газа, который вблизи поверхности «пробивается» оптическим излучением, например излучением СО2-лазера.
Совместное действие лазерного излучения и плазменного сгустка из частиц окружающего мишень газа приводит к направленному изменению поверхностных свойств вещества мишени. Меняется газонасыщение поверхностного слоя вещества, например, при лазерно-плазменной обработке в атмосфере азота стальной пластины. Причем изменение микротвердости, в зависимости от давления азота, коррелируется с изменением газосодержания.
Интересно проследить за ролью давления окружающего обрабатываемую деталь газа при лазерно-плазменной обработке. Рассмотрим это на примере лазерно-плазменной обработки: пластины из молибдена толщиной 2 мм в атмосфере азота. Если давление газа в камере не превышает 10—20 атм., то в мишени за время продолжительности импульса 1 мс при удельной мощности 107 Вт/см2 образуется сквозное отверстие. При тех же условиях и давлении - 100 атм. поверхность мишени даже не плавится, а только обожжена. Таким образом, контролируемое изменение давления и газа дает в руки технологов дополнительный параметр, изменял который можно изменять характер воздействия лазерного излучения на вещество.
Следует подчеркнуть, что наличие газовой атмосферы приводит к качественно новым результатам. Так, с помощью лазерно-плазменной обработки можно производить локальное упрочнение участков на поверхности материалов, в том числе таких, которые не упрочняются обычной лазерной (или иной) термообработкой на воздухе.
Подбор вещества мишени, газа и давления сто позволяет синтезировать соединения, например, такие, как нитриды металлов, карбиды и другие вещества, восстанавливать окислы тугоплавких металлов (в атмосфере водорода или метана) или создавать в локальной зоне контролируемые слои окислов.
Лазерная металлургия. Производство металлов с различными физическими свойствами и различного назначения — одна из фундаментальных задач современной промышленности. Потенциальные возможности применения лазеров в металлургии связаны с высокой мощностью непрерывного излучения, локальностью воздействия и определенной универсальностью их как тепловых источников. Эффективность использования лазеров в металлургии связана, по сути дела, с теми же процессами, с которых начинались первые опыты по применению генераторов низкотемпературной плазмы: получение тугоплавких металлов при восстановлении окислов, синтез порошков и композиционных материалов.
Классическим, если можно так выразиться, возможным применением мощных непрерывных лазеров в металлургии может оказаться использование их как высоколокальных источников нагрева. Приведем некоторые примеры возможного применения.
Аналогично плазменным процессам или процессам при использовании сфокусированного солнечного излучения возможен переплав тугоплавких металлов или высокотемпературных керамик — рафинирование материалов и улучшение их эксплуатационных свойств. Преимуществами переплава с использованием излучения лазера могут быть высокие температуры при относительно небольшой мощности, гибкость в управлении плотностью потока, что в меньшей степени доступно другим методам нагрева, исключая электронный луч, а также возможность проведения процесса в широком интервале давлений окружающей среды. Правда, при высоких давлениях следует считаться с возможностью экранирования зоны воздействия образующимся плазменным облаком. Тогда обработка станет лазерно-плазменной.
Лазерное излучение как источник локального нагрева может использоваться для создания и поддержания ванны при выращивании из расплава полупроводниковых материалов. В этом случае возможны различные технические схемы решения.
В технологии полупроводниковых материалов широко используется зонная очистка, или зонная перекристаллизация, с помощью перемещения расплавленной зоны по длине слитка. Лазерное излучение может быть использовано для создания расплавленной зоны. Ряд работ в этом направлении уже выполнен. Преимуществом перед индукционным нагревом, обычно используемым для создания зоны расплава, является более узкая тепловая зона, а перед электронно-лучевым нагревом - более дешевое оборудование, а также возможность использования газовой атмосферы в процессе, что может быть важным, если необходимо сохранить в веществе легколетучие примеси. Отметим, что электронно-лучевое плавление производится в вакууме 10-5—10-6 мм рт. ст. Оптимальность процесса и его экономическая целесообразность обусловливаются в существенной степени Оптическими характеристиками веществ. В литературе, в частности, описана установка для выращивания кристаллов ниобата бария и стронция, в которой для создания зоны нагрева используется лазер на СО2.
Перспективными процессами, которые практически не рассматривались в технической литературе, могут быть, восстановительные процессы, инициируемые в лазерной плазме. В определенной зоне реактора движущегося газа (например, газа восстановителя) образуется оптический пробой, создается плазменное облако, которое поддерживается непрерывным лазерным излучением; в него вводится дисперсная фаза вещества, которое обрабатывается в лазерной плазме. Такая схема близка к струйно-плазменным процессам и сейчас используется в плазменных технологиях для восстановления окислов и синтез веществ в низкотемпературной дуговой или ВЧ-плазме. Лазерная плазма может иметь более высокую температуру, как мы уже отмечали, что в ряде случаев термодинамически выгоднее. Кроме того, процесс можно проводить при более высоких давлениях, управление им более гибко.
3.3 ЛАЗЕРЫ В АВИАЦИИ
Лазерные системы управления оружием. Использование лазеров в системах наведения ракет и бомб является, по данным зарубежной печати, одной из наиболее широко распространенных областей применения лазерных средств, наряду с лазерными дальномерами.
Одной из побудительных причин интенсивного внедрения лазеров в системы наведения оружия явилась низкая эффективность применения стандартных боеприпасов для поражения рассредоточенных и постоянно маневрирующих наземных объектов.
Со времени окончания второй мировой войны появление оружия с лазерными системами было одним из наиболее важных шагов в области повышения точности поражения наземных целей авиационным оружием.
Точность наведения лазерных бомб проверялась авиацией США в боевых действиях в Лаосе, Вьетнаме, на Ближнем Востоке. За время боевых действий в Юго-Восточной Азии сброшено более 18000 бомб с лазерной системой наведения, 80% из них имели прямое попадание. По заявлениям специалистов министерства обороны США, применение бомб с лазерной системой наведения позволило повысить точность бомбометания на порядок, что обеспечило резкое сокращение наряда сил для поражения наземных объектов. Лазерная полуактивная система наведения состоит из лазерного целеуказателя (лазерной системы подсвета цели) и боеприпаса с лазерной головкой самонаведения.
Принцип работы лазерной полуактивной системы наведения состоит в следующем: цель облучается лучом лазера, работающего, как правило, в импульсном режиме; отраженная от цели энергия лазерного излучения воспринимается позиционно-чувствительным фотоприемником головки самонаведения боеприпаса, после соответствующего преобразования и обработки на выходе координатора вырабатывается сигнал управления, который подается на исполнительные механизмы.
В зависимости от расположения целеуказателя лазерные полуактивные системы можно разделить на два типа:
- Полуактивные системы наведения, в которых подсвет цели осуществляется с борта ударного самолета.
- Полуактивные системы наведения, у которых подсвет цели осуществляется либо с борта другого специального летательного аппарата, либо с наземного пункта (передового поста наблюдения).
Известно, что основную долю в суммарную ошибку стрельбы вносят ошибки в измерении координат цели, одной из которых является ошибка в измерении дальности. Поэтому увеличение точности измерения дальности до цели позволяет частично решить проблему уменьшения суммарной ошибки стрельбы и, следовательно, увеличивается вероятность поражения цели. Существенное повышение точности измерения дальности до цели с борта самолета позволяют осуществить авиационные лазерные дальномеры, действующие по принципу радиодальномеров, но отличающиеся от них высокой направленностью излучения и точностью.
Лазерные системы воздушной разведки. Принцип действия лазерной системы воздушной разведки заключается в следующем. Разведываемая местность вместе с объектами разведки освещается лазерным излучением. Отраженное от поверхности Земли (подстилающей поверхности и объектов разведки) лазерное излучение собирается приемной оптикой и направляется на фоточувствительный слой приемника. Фотоприемник преобразует отраженное от поверхности Земли излучение в электрический сигнал, промодулированный по амплитуде с учетом распределения яркости. В лазерных системах используется линейное сканирование. По принципу действия такие системы близки к однострочным телевизионным системам.
Узконаправленный луч лазера специальным устройством развертывается перпендикулярно направлению полета самолета. Одновременно с лучом лазера сканирует и диаграмма направленности приемника. Благодаря этому формируется строка изображения. Развертка по кадру осуществляется за счет движения летательного аппарата. Изображение местности в лазерных системах разведки может регистрироваться на фотопленку, информация при этом будет представляться с запаздыванием, но может воспроизводиться и на экране электронно-лучевой трубки в реальном масштабе времени.
Для регистрации изображения разведываемой местности на фотопленку в лазерную систему входят: лазер, работающий в режиме непрерывного излучения, сканирующее устройство, объектив, фотоприемник, усилитель, устройство регистрации информации, состоящее из модулятора, фотографической пленки и лентопротяжного механизма.
Лазер предназначен для облучения разведываемой местности и объектов разведки. Для систем разведки с линейным сканированием необходимы лазеры со средней мощностью не менее 100 Вт. Длина волны излучения лазера должна совпадать с окном прозрачности атмосферы и лежать в области максимальной контрастности объектов разведки и фонов. Поскольку характеристики отражения целей и фонов зависят от длины волны, то ведутся разработки многоспектральных лазерных систем воздушной разведки.
3.4 ЛАЗЕРЫ В ИССЛЕДОВАНИИ АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА
Основное средство для исследований или мониторинга – лидары – созданы с использованием лазеров. Они позволяют получать профили тех или иных параметров, скажем, в атмосфере – влажности, концентрации аэрозолей, а также температуры, скорости и направления ветра и др. Дело в том, что, распространяясь в среде, лазерный луч взаимодействует с ее составом, например, его излучение рассеивается аэрозолями во все стороны по известным законам. Часть этого излучения, возвращенную назад, и регистрирует лидар. Зарегистрированный им профиль сигнала после специальной обработки позволяет судить, допустим, о концентрации молекул водяного пара или влажности и иной информации.
Лидары состоят из лазера, приемного зеркала и электронного блока для обработки принятых сигналов. Все это может находиться стационарно на земле, на автомобиле, на борту корабля или самолета, а также на космическом носителе. Разработаны и внедрены в практику уникальные комплексы аппаратуры, в том числе не имеющие аналогов лидары для зондирования атмосферы, лазерные навигационные системы для посадки самолетов, проводки судов при отсутствии видимости стандартных маяков, лазеры на парах металлов, лазерные спектрометры высокого и сверхвысокого разрешения, лазерные газоанализаторы, обеспечивающие конценрационную чувствительность в тысячу и более раз выше, чем стандартные методы спектрального анализа и т.д.
В результате многолетних систематических экспериментальных и теоретических исследований в Институте оптики атмосферы СО РАН создан и применен на практике поляризационный мобильный аэрозольный лидар ЛОЗА-3 для исследования оптико-физического состояния нижних слоев атмосферы (на горизонтальных и наклонных трассах), в частности для определения наклонной дальности видимости в аэропортах, а также дистанционного контроля запыленности воздушного бассейна индустриальных центров. В отличие от традиционных приборов, он позволяет изучать оптические характеристики атмосферы оперативно и в любом направлении полусферы.
На основе обширного класса нелинейных и когерентных оптических эффектов предложены новые, более эффективные методы зондирования. Они реализованы в таких основных аппаратурных разработках, как спектрохимический лидар для дистанционного экспресс-анализа вещества аэрозолей и подстилающей поверхности по эммисионным спектрам лазерной искры. Создан также оптико-аккустический локатор для измерения метеопараметров атмосферы.
С освоением солнечно-слепого ультрафиолетового диапазона спектра появилась возможность создания помехозащищенных устройств лазерного зондирования. Первым таким прибором стал лидар, основанный на комбинированном рассеянии излучения, с лазером на молекулах соединения криптона и фтора. Он определяет газовые микропримеси в атмосфере с концентрацией на уровне 10-5 атм. на дистанциях от 1 км в любое время суток. А для изучения влажности предназначен уникальный автоматизированный лидар «Диалог», с помощью которого впервые в мире осуществлено определение высотного профиля водяного пара ( до 10 км).
3.5 ЛАЗЕРЫ В МЕДИЦИНЕ
С первых дней создания оптических квантовых генераторов (1960) они вызвали огромный интерес у биологов и врачей. Получение большой мощности излучения на очень маленькой площади позволяет применять световой луч лазера в офтальмологии, хирургии, нейрохирургии, стоматологии и отоларингологии и других областях медицины.
Офтальмология. Особенно широкое применение излучение оптических квантовых генераторов получило в офтальмологической практике, где оно успешно используется для безоперационного лечения отслойки сетчатой оболочки и некоторых других патологических изменений глаз. Н. Г. Басов (1967), один из создателей оптических квантовых генераторов, отмечает, что в ряде клиник и институтов Академии медицинских наук освоена методика «приваривания» отслоившейся сетчатки к глазному дну строго дозированной вспышкой лазерного излучения. Больной даже не успевает увидеть и почувствовать эту вспышку — настолько она кратковременна. Эти операции постепенно становятся обычными. Лазер дает в руки хирургов совершенно уникальный «бескровный нож», которым можно делать операции на паренхиматозных органах. Дело в том, что, продвигаясь вглубь ткани, луч лазера одновременно как бы «заваривает» все капиллярные кровеносные сосуды.
Ряд отечественных и зарубежных авторов отмечают, что основанием для применения излучения лазером в офтальмологии послужил уже применявшийся в течение многих лет метод фотокоагуляции при лечении некоторых глазных заболеваний.
Известно, что интенсивное воздействие на открытый глаз инфракрасными лучами, сфокусированными на глазное дно и направленными на определенный его участок, вызывает термические повреждения сетчатки, ее ожог с последующим развитием некроза. Нa этом принципе был основан метод лечения фотокоагуляцией отслойки сетчатки. Этот метод в настоящее время широко применяется в офтальмологической практике. Показаниями к лечебному применению фотокоагуляци являются: макулярные разрывы сетчатки, периферические ее разрывы без отслойки сетчатки, ангиомы сетчатки, перифлебит сетчатки, периферические опухоли сетчатки, наружные заболевания коньюктивы, кожи век и др.
Хирургия. Несмотря на значительные достижения современной хирургии, техника хирургических вмешательств продолжает нуждаться в дальнейшем совершенствовании. В частности, хирурги постоянно и настойчиво ищут более щадящие и безопасные способы и новые принципы рассечения тканей, разрабатывают методы «бескровных операций», обеспечивающие минимальное кровотечение и кровопотерю, особенно при операциях, при которых остановка кровотечения до сих пор является далеко не решенной проблемой. Как известно, кровотечение и кровопотеря особенно опасны при операциях у лиц с пониженной свертываемостью крови (гемофилия, лучевая болезнь и др.). В борьбе с кровотечением и кровопотерей большие надежды в последние годы возлагаются на операции с помощью сфокусированного луча лазера или лазерного скальпеля.
По понятным причинам возможность использования лазерного луча в качестве нового и своеобразного режущего инструмента представляет определенный интерес для ряда хирургических специальностей. Не удивительно, что именно этому аспекту применения лазеров в медицине уделяется большое внимание.
Применение лазерного скальпеля для рассечения различных тканей и органов основано главным образом на термическом эффекте воздействия на биологические объекты лазерного излучения непрерывного действия: углекислотного (длина волны 10,6 мкм), аргонового (длина волны 0,4880 и 0,5145 мкм) и др. В технике оперативных вмешательств применяются специальные лазерные хирургические установки.
Нейрохирургия. Весьма эффективным оказалось использование лазерного скальпеля в нейрохирургической практике. Ф. Хепнер и П. Ашер (1978) произвели с помощью лазерной установки «Шарплан 791», работающей на основе СО2, оперативные вмешательства у 127 больных по поводу менингиом, астроцитом, нейрином, метастазов злокачественных опухолей в мозг, кровоточащих кистозных образований, экстрамедуллярных опухолей спинного мозга и др. Достаточно большой объем клинических наблюдений позволил авторам наметить пути использования лазерного излучения в нейрохирургии. Были отмечены очень важные для нейрохирургов положительные качества лазерного скальпеля: высокая топографическая точность разрезов, особенно при сочетании лазера с операционным микроскопом, и коагулирующая способность лазерного луча. Максимальная выходная мощность лазерной установки составляла 50 Вт. Воздействие расфокусированным лучом лазера при оперативных вмешательствах позволяло быстро коагулировать ткань и останавливать кровотечения.
Первые клинические наблюдения по использованию лазерного излучения в нейрохирургии показали перспективность этого метода при оперативных вмешательствах. Весьма необходимо в настоящее время проведение комплекса экспериментальных разработок по созданию специальных лазерных установок для нейрохирургических целей и обучение специалистов-нейрохирургов работе с лазерными установками
Оториноларингология. Использование лазерного излучения в оториноларингологии развивается по двум направлениям: для иссечения или рассечения тканей — лазерная хирургия и для облучения тканей с целью достижения противовоспалительного эффекта — лазерная терапия. В 1972 г. М. Strong и G. Jako сообщили о первых 15 успешных оперативных вмешательствах на гортани с использованием лазерного скальпеля. Оперативное лечение было проведено по поводу певческих узелков, полипов, кист, кератоза, папиллом и карциномы in situ. В 1976 г. М. Strong с соавторами сообщили об эффективных результатах лечения 110 больных с рецидивирующим папилломатозом гортани. Операции были проведены под наркозом с использованием хирургического микроскопа при прямой ларингоскопии
О высокой результативности использования лазерного излучения при лечении различных заболеваний гортани (папилломы, полипы, гемангиомы, певческие узелки, лейкоплакии, гиперкератозы, карцинома in situ и опухоли гортани) сообщили G. Lyons с соавторами (1976) у 67 больных и A. Andrews, H. Moss (1974) у 41 больного. Благодаря высокой точности воздействия лазерного луча сравнительно легко удалялись патологические образования Рубцовых мембран в области передней комиссуры. Глубина ожога тканей при этом контролировалась с учетом мощности лазерного излучения и длительности экспозиции (от 0,1 до 0,5 с). При необходимости разрушения небольших поражений на свободном крае голосовой складки можно использовать только часть луча, при этом операционное поле, не подлежащее разрушению, прикрывают ватным тампоном, смоченным изотоническим раствором. Для подведения патологического очага под лазерное облучение, а также с целью одновременно и защиты окружающих тканей обычно используется набор специальных ннструментов-ретракторов. С их помощью легко, например, подвести кпереди одну из голосовых складок и одновременно защитить противолежащую. В тех случаях, когда невозможно пользоваться прямым воздействием лазерного луча при сложных топографических особенностях патологического очага, следует применять метод непрямого воздействия луча путем его зеркального отражения. Комбинация ретракторов и зеркал позволяет при достаточном навыке производить лазерное облучение практически любого отдела гортани. С целью хирургического лечения различных заболеваний уха, горла и носа создаются и начинают применяться в клиниках специальные лазерные установки, совмещенные с операционным микроскопом.
Онкология. Целенаправленные исследования по изучению возможностей применения лазерного излучения при лечении злокачественных новообразований ведутся с 1964 г. Первые же работы, выполненные в эксперименте на культурах тканей, показали, что лазерное излучение оказывает разрушающее действие на опухолевые клетки. Эти обнадеживающие результаты привлекли внимание широкого круга ученых к новому виду изучения, вследствие чего увеличился диапазон этих исследований. Появились работы о влиянии лазерного излучения на различные перевиваемые и индуцированные опухоли: меланома Клаумана-91, Гардинг-Пасси, В-16, карцинома РМС, карцинома Уокера, саркома Льюиса Т-241, карцинома щитовидной железы, карцинома Брауна — Пирс. При анализе полученных данных авторы пришли к единому мнению, что под воздействием лазерного излучения происходит разрушение опухоли, а животное-опухоленоситель выздоравливает. Характер и степень выраженности изменений, вызываемых излучением лазеров, во многом зависят от параметров самого излучения: длины волны, мощности в выходном пучке, плотности энергии на объекте, способности проникать в те или иные биологические среды и др. В ходе экспериментов было установлено, что лазерное излучение не оказывает ионизирующего воздействия на организм. Это положение является очень важным при применении лазеров в клинических условиях, так как дает возможность лечить больных, у которых лучевая терапия была безуспешной или приводила к осложнениям. Факторами, приводящими к гибели опухолевых клеток при воздействии луча лазера, по мнению исследователей, являются: некроз цитоплазмы злокачественных клеток, разрушение клеточных мембран, изменение биосинтетических и ферментативных процессов, нарушение кровообращения в опухоли и др.
Дерматология. При лечении злокачественных и доброкачественных новообразований кожи в основном используются неодимовый, рубиновый и углекислотный лазеры. О хороших терапевтических результатах лечения доброкачественных и злокачественных новообразований кожи лучами неодимового лазера сообщали А. П. Козлов, К. Г. Москалик (1976, 1980). Облучение очагов поражения проводилось без предварительной анестезии. Под воздействием лазерного излучения опухоль и окружающая ее здоровая ткань в пределах 0,5—1 см разрушалась от коагуляционного некроза, полное отторжение некроза и рубцевание наступало через 2—5 недели после проведенной терапии. Наблюдения за больными от 2 до 36 мес. показали, что рецидивов за это время не наступило.
Р. И. Вагнер с соавторами (1977) провели анализ результатов лечения онкологических заболеваний кожи лучами лазеров и нашли, что в 85,6% случаев были получены хорошие или удовлетворительные результаты. При этом отмечалось, что лазеротерапия назначалась в тех случаях, когда общепринятые методы лечения оказывались недостаточными. Лазеротерапия должна проводиться в дозах, достаточных для разрушения патологического очага, обязательно тщательное наблюдение за ходом терапии и состоянием больного.
При лечении многих заболеваний кожи наряду с высокоэнергетическими лазерами с успехом применяется низкоинтенсивное лазерное излучение. К настоящему времени имеются сообщения о хорошем терапевтическом эффекте излучения гелий-неоновых, небольших мощностей углекислотных и рубиновых лазеров при лечении трофических язв различного генеза, зудящих дерматозов, склеродермии.
Отмечается, что под влиянием излучения лазеров активизируется регенераторный процесс, уменьшаются и исчезают боли в очагах поражения, происходит активация обмена клеточных элементов. Наряду с местными выявляются и общие изменения в обмене и реакциях организма. Повышается содержание белка в сыворотке крови, ферментативная активность, общая реактивность организма. Анализ данных литературы показывает, что взаимодействие лазерного излучения с кожей носит комплексный характер. Ответная реакция зависит от физических факторов излучения и биологических свойств облучаемого участка кожи. Основополагающим фактором лазерного излучения является величина энергии. В зависимости от ее уровня в коже отмечаются изменения от едва заметных до глубокого некроза и распада тканей облученного участка.
Особенностью низкоинтенсивного лазерного излучения является то, что после облучения в коже не возникает грубых деструктивных изменений, однако в облученном участке и в организме в целом наблюдается активация обменных и регенераторных процессов.
Стоматология. Применение излучений лазеров в стоматологической практике открывает большие перспективы. Оптические квантовые генераторы можно использовать для препарирования зубов, сваривания пломб, глазирования эмали и качестве вспомогательного средства для диагностики различных заболеваний зубов. Разработанные экспериментально-теоретические обоснования и анализ результатов позволили определить нозологические формы поражения слизистой оболочки полости рта, при которых целесообразно использование излучения гелиево-неонового лазера в терапевтических целях. К ним относятся: пародонтоз, герпес губ и герпетический стоматит у взрослых и детей, синдром Мелькерссона — Розенталя, хронический рецидивирующий афтозный стоматит, десквамативный глоссит, травматические повреждения слизистой оболочки полости рта, многоформная экссудативная эритема.
Неврология. В течение последних 10 лет в невропатологии с успехом используется низкоэнергетическое лазерное излучение. Уже накоплен достаточный опыт и получены удовлетворительные результаты лечения многих неврологических заболеваний периферического и центрального генеза: радикулит, неврит лицевого нерва, невралгия тройничного нерва, параличи центрального происхождения, мигрени, сирингомиелия, диэнцефальный синдром, рассеянный склероз и др. В основу лечения был положен принцип воздействия лазерным излучением на рефлексогенные зоны и точки акупунктуры. Наилучший результат лечения был получен при сочетанном воздействии лазерным излучением на точки акупунктуры и на кожу соответственно пораженным сегментам спинного мозга, а также и на участки кожи больной конечности. Положительный эффект воздействия лазерным излучением был получен при лечении энцефалопатии и диэнцефального синдрома, рассеянного склероза и некоторых других заболеваний нервной системы. Очень хороший результат был получен при лечении таких пограничных заболеваний, как неврозы и реактивные депрессивные состояния.
Н. К. Мингарт с соавторами (1974) применили лазеротерапию у больных с невралгией тройничного нерва, невритом лицевого нерва, пояснично-крестцовым радикулитом и гипертонической болезнью. Воздействие производили на рефлексогенные зоны и точки акупунктуры при помощи лазерной установки ЛГ-75 и мощностью излучения 20 мВт. Было отмечено, что после 12—20 сеансов лазеротерапии снимается болевой синдром, улучшается общее самочувствие, нормализуется артериальное давление у большинства больных в начальной стадии гипертонической болезни.
Хорошие результаты в случаев были получены Н. Stemp-linger (1978) у больных с такими заболеваниями, как невралгии различной этиологии, при нервнфункциональном синдроме нарушения сна, бронхиальной астме, ночном недержании мочи, поясничпо-крестцовом и шейном остеохондрозе, стрессовых реакциях и депрессивных состояниях, истерии, мигрени и др. Больным была проведена лазерная акупунктура точек тела и ушной раковины. В настоящее время на основании достаточного количества клинических наблюдений можно с уверенностью рекомендовать лазерную терапию при указанных выше патологиях нервной системы.
3.6 ЛАЗЕРНАЯ ЛОКАЦИЯ И СВЯЗЬ
Локация Луны с помощью рубиновых лазеров и специальных уголковых отражателей, доставленных на Луну, позволила увеличить точность измерения расстояний Земля - Луна до нескольких см. Полная затрата энергии при этом порядка энергии, выделяющейся при сгорании десятка спичек. С помощью полупроводникового лазера осуществлена связь со спутником. Разрабатываются лазерные методы геодезических измерений и регистрации сейсмических явлений. Созданы и используются лазерные гироскопы и дальномеры.
С помощью лазерной техники интенсивно разрабатываются оптические методы обработки передачи и хранения информации методы голографической записи информации, цветное проекционное телевидение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Лазерное оборудование сегодня широко пошло в нашу жизнь. Доля энергии, употребляемой индустриально развитыми странами в форме лазерного луча, бистро растет — настолько быстро, что у экспертов появились основания говорить о начале третьей промышленной революции. Лазеры, выйдя за стены лабораторий, находят широчайшее применение практически во всех отраслях экономики, и число лазерных методик и технологий постоянно растет. Вспомним, какую важную роль играют сегодня систем и оптоволоконной связи, ставшие основой мировой сети телекоммуникации, Интернета и даже современной банковской системы, обеспечивающей клиенту мгновенный доступ к своему счету из любой точки мира, позволяющей использовать пластиковые карты вместо наличных, и так далее. Миллионы владельцев оптических дисков пользуются системами записи, хранения и считывания информации, подчас и не подозревая об их «лазерной» сущности. Вся современная электронная аппаратура изготавливается с массовым использованием лазерных технологий обработки и контроля, а одна из таких технологий — лазерная фотолитография — напрямую определяет плотность упаковки элементов в чипах, в кубиках, из которых строится электронная схема, и соответственно определяет компактность этой техники.
Лазерный раскрой металлического листа, точечная и шовная сварка, маркировка, модифицирование поверхностного слоя металла и другие лазерные технологии быстро осваиваются машиностроительными и приборостроительными заводами, обеспечивая им высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.
В медицине лазерная аппаратура давно стала применяться очень широко, и количество используемых врачами методов диагностики и лечения заболеваний с помощью лазерного луча продолжает стремительно увеличиваться. Фотодинамическая и фототермическая терапия, коррекция зрения, косметологические и пластические операции, термопластика хрящевых тканей, диагностика капиллярного кровотока — только немногие примеры новых лазерных технологий в медицине. Японские специалисты прогнозируют, что к 2005 году каждая третья медицинская процедура будет проводиться с использованием лазера.
Перечень областей применений лазерного луча в наши дни был бы не полон, если бы мы не вспомнили полиграфию с ее лазерными принтерами и настольными печатными машинами, экологический мониторинг с помощью лидаров и диодных спектроанализаторов, навигацию, использующую лазерные гироскопы, маяки и локаторы. На службе пауки примеры использования лазеров просто не сосчитать: лазерный луч и препарирует клетку, и создает экстремально плотную плазму, и измеряет скорость дрейфа материков... Вот почему объем производства лазерной техники в мире стабильно увеличивается на 15—20% в год.
К сожалению, сегодня в России лазерные технологии используются недостаточно. И это весьма огорчительно еще потому, что в результате бурного развития работ по лазерной физике и технике, возглавлявшихся в СССР нобелевскими лауреатами Н. Г. Басовым и Л. М. Прохоровым, многие эти технологии именно в нашем отечестве были придуманы и впервые освоены на практике. В 1969 году на московском АЗЛК под руководством главного сварщика завода А. Хины создана и внедрена в основное производство технологическая установка на базе отечественного серийного киловагтного СО2-лазера «Кардамон», которая использовалась для поверхностного локального упрочнения коробки дифференциала заднего моста автомобиля. В 1977 году на заводе «Красный пролетарий» совместными усилиями группы специалистов завода во главе с его будущим главным технологом В. Дауге и сотрудников ФИАН и НПО «Астрофизика» отработана лазерная сварка ступенчатого блока шестерен серийного токарного станка 16К20. К концу 70-х годов предприятия Минэлектронпрома выпустили более 4000 лазерных технологических установок «Квант», полностью оснастив собственную отрасль и многие смежные предприятия. В 1965 году М. Ф. Стельмах организовал в НИИ «Полюс» первую в мире лабораторию лазерной техники для медицины, а уже в начале 70-х у нас в стране были запущены в серию лазерные скальпели. Лазерные диоды на гетероструктурах, являющиеся основой сегодняшней информационной фотоники, тоже появились в нашей стране; признанием этого стала Нобелевская премия, присужденная в 2000 году Ж. И. Алферову.
Сегодня отечественные лазерщики предлагают более трех тысяч моделей лазерного оборудования, в России производятся лазерные источники излучения, приборы и установки практически всех известных в мире типов. Российский лазерный экспорт составляет, по разным оценкам, от 30 до 50 миллионов долларов в год и постоянно растет. А вот внутренний спрос очень невелик. Внедрение лазерных технологий не отвечает ни нашим реальным потребностям, ни реальным возможностям. Не последнюю роль здесь играет слабая информированность пользователей. Очень многие из них уверены, что хорошая лазерная техника производится только за рубежом.
ЛИТЕРАТУРА
1) Зуев В.Е. Роль лазеров в исследовании атмосферы и океана // Наука в России №3, 1999.
2) Кавецкий Р.Е., Чудаков В.Г. Лазеры в биологии и медицине, 1969.
3) Лазерная техника сегодня и завтра // Наука и жизнь №6, 2002.
4) Лазерная технология: подписная научно-популярная серия Техника №3/сост. Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, 1983.
5) Матвеев А.Н. Лазеры в общем физическом практикуме, 1981.
6) Плетнев С.Д. Лазеры в клинической медицине, 1981.
7) Сидорин В.М. Лазеры в авиации, 1982.
8) Толанский С. Революция в оптике, 1968.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
