Bài giảng Laser và ứng dụng trong y học - ĐHYK Thái Nguyên

Bài giảng Laser và ứng dụng trong y học nhằm giúp người học trình bày được cơ chế phát xạ photon cưỡng bức, mô tả được nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phát xạ tia laser, trình bày được các ứng dụng của laser trong chuẩn đoán và điều trị. Chúc bạn học tốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Laser và ứng dụng trong y học - ĐHYK Thái Nguyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA BỘ MÔN LÝ SINH Y HỌC LASER VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC6/3/2014 1 MỤC TIÊU1. TRÌNH BÀY ĐƯỢC CƠ CHẾ PHÁT XẠ PHOTON CƯỠNG BỨC2. MÔ TẢ ĐƯỢC NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT XẠ TIA LASER3. TRÌNH BÀY ĐƯỢC CÁC ỨNG DỤNG CỦA LASER TRONG CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ 6/3/2014 2 1. Khái niệm Laser là viết tắt gồm chữ cái đầu của cụm từ tiếng Anh: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (sự khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức).6/3/2014 3 Mẫu hành tinh nguyên tử6/3/2014 4 2. Hiện tượng phát xạ cưỡng bức Nguyên lý phát xạ Laser Khi chiếu một chùm ánh sáng vào một môi trường vật chất sẽ có 3 hiện tượng quang học cơ bản xảy ra : hấp thụ, phát xạ tự do và phát xạ cưỡng bức. Khi ta chiếu vào môi trường vật chất một chùm ánh sáng đơn sắc với năng lượng của mỗi photon = h thì chùm photon sẽ tương tác với các quang điện tử và cưỡng bức các quang điện tử này phát xạ photon thứ cấp có cùng năng lượng, hướng truyền, độ phân cực, pha... với photon đã gây ra cưỡng bức. Hiện tượng phát xạ cưỡng bức mang tính chất khuyếch đại theo phản ứng dây chuyền: 1 sinh 2, 2 sinh 4...Như vậy bức xạ cưỡng bức làm tăng số photon, tức là có khả năng khuyếch đại ánh sáng qua môi trường. Đó chính là nguyên lý của hiện tượng phát tia laser. 6/3/2014 5 2. Cơ chế phát xạ cưỡng bức: E4 E3 E2 Laser E1Hấp thụ Phát quang 6/3/2014 6 3. Nguyên lý máy phát xạ tia LaserMáy phát tia Laser có 3 bộ phận chính:* Môi trường hoạt chất: Để có hiệu ứng laser (chùm ánh sáng được khuyếch đại) ta phải tạo môi trường đặc biệt mà ở đấy hiện tượng phát xạ cưỡng bức phải mạnh hơn hiện tượng hấp thụ. Hiệu ứng này chỉ xảy ra ở môi trường mà các điện tử ở mức trên n2 lớn hơn số điện tử ở mức dưới n1 ( n2  n1 ). Môi trường đặc biệt như vậy gọi là môi trường đảo ngược độ tích luỹ. Môi trường này là thành phần cơ bản của mọi máy laser, có tên là hoạt chất laser. 6/3/2014 7 3. Nguyên lý máy phát xạ tia Laser* Nguồn kích thích: Ngoài hoạt chất, Máy phát tia Laser còn có một bộ phận quan trọng là nguồn kích thích (hay còn gọi là bơm năng lượng ), nhằm cung cấp năng lượng cho hoạt chất của laser. Nguồn kích thích có thể là bộ nguồn phát sáng (đèn Xênôn), máy phát cao tần, hoặc là nguồn phát điện với mật độ dòng điện rất lớn ( hàng ngàn A/ cm2) . 6/3/2014 8 3. Nguyên lý máy phát xạ tia Laser* Buồng cộng hưởng: - Buồng cộng hưởng có chức năng tăng cường sự khuyếch đại ánh sáng bằng cách làm cho ánh sáng phản xạ nhiều lần qua hoạt chất. 6/3/2014 9 SƠ ĐỒ MÁY PHÁT LASER: Các tia laser đầu tiên Bơm năng lượng sinh ra trong môi trường hoạt chất phản xạ đi lại trong môi Lối ra của trường, kích thích môi chùm laser trường làm phát ra các tia khác. Các tia laser đi qua gương phản xạ Môi trường laser một phần đi ra ngoàiGương phản xạ Gương phản xạ tạo thành lối ra của 1 phần(70-98%) chùm laser. Chùm Toàn phần laser có thể phát liên tục hoặc phát thành 6/3/2014 xung. 10 Cấu trúc điển hình của laser và quá trình hình thành tia laser6/3/2014 11 4. Tính chất của chùm laserBản chất của tia laser là ánh sáng, cho nên tia lasercó đầy đủ các tính chất của chùm sáng: giao thoa,nhiễu xạ, phản xạ , khúc xạ... Ngoài ra chúm ánh sáng Laser còn có những tínhchất sau: a. Độ đơn sắc rất cao. b. Độ kết hợp rất cao. c. Độ định hướng cao. d. Phát liên tục và phát xung cực ngắn. 6/3/2014 ...