123356 (689444), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Чтобы обезопасить оператора от воздействия лазерного излучения при работе установки, работающей на длине волны 1.06 мкм, применяется специальный кварцевый световод, по которому лазерное излучение будет передаваться непосредственно на эпилятор, с помощью которого оно локализуется строго в точке фокусировки на коже, тем самым сводя к минимуму рассеивание и отражение лазерного излучения в пространство и снижая риск его попадания в глаза косметолога. Для удобства наведения лазера в нужную точку на коже человека, в установку был внедрён полупроводниковый «пилотный» лазер, на «красной» длине волны 0,63 мкм.

2.1.2 Описание принципа действия установки

Рис.2. Блок-схема прибора «КВАНТ-15».

Индикатор энергии ИЭ-3

Оптико-механический блок

Блок поджига

Источник дежурной дуги

Блок охлаждения

Оператор (косметолог)

Кожа человека

Синхронизатор

СХ-1

Разрядный коммутатор

Накопитель

Система управления

СУМ-10А

Выпрямитель

Источник тока

Описание блок-схемы прибора

Напряжение 220В силовой сети переменного двухфазного тока поступает на блоки питания лазера и щелевой лампы. Затем питание поступает на выпрямитель, и через выпрямитель на разрядный коммутатор. С помощью которого врач-офтальмолог задает следующие необходимые параметры: мощность лазерного излучения, время экспозиции и количество импульсов. После этого электрическая энергия W подаётся в оптико-механическую систему для питания лампы накачки. Для получения необходимой длительности импульса в разрядной цепи емкостного накопителя установлены катушки индуктивности. Для первоначальной ионизации разрядного промежутка импульсной лампы питания лазера и поддержания его в проводящем состоянии служит блок «поджига» и источник «дежурной дуги» соответственно.

Управление моментом начала разряда емкостного накопителя на импульсную лампу и отключение последней на период заряда накопителя производится разрядным коммутатором.

Лазер вырабатывает мощный световой импульс в виде параллельного пучка лучей, который поступает в оптическую систему оптико-механического блока, фокусирующего излучение на поверхность кожи пациента. Выпрямитель, источник тока и емкостной накопитель энергии служат для электропитания импульсной лампы питания лазера.

Система охлаждения поддерживает нормальный тепловой режим работы лазера. В системе охлаждения используется пластиковый бак, насосы и теплообменники зарубежного производства.

Для контроля энергии импульса лазера служит индикатор энергии ИЭ-ЗА.

Система управления СУМ-10А служит для управления источником питания.

Оптико-механический блок имеет основание, на котором установлен лазер, который вместе с оптической системой оптико-механического блока закрыты кожухами. К оптико-механическому блоку подсоединён кварцевый световод, по которому лазерное излучение подаётся на эпилятор, при помощи которого оператор (косметолог) удаляет волосы с кожи человека. Управление включением и выключением лазерного излучения косметолог производит нажатием ногой на педаль, подсоединённую к блоку управления СУМ-10А и установленную на полу, возле процедурного кресла.

2.2 Расчёт оптической системы

Расчет оптической системы ведется по эквивалентным схемам с учетом главных плоскостей, апертурных углов и увеличения.

2.2.1 Расчет плотности мощности падающего лазерного излучения

qпад. на кожу человека

(1.1)

(1.2)

Для установки «Квант-15М»

Длительность импульсов будет равна: τmin=5 мс=5*10-3с,

τmax=50 мс=5*10-2с, энергия импульса Е=20 Дж, длина волны лазера λ=1.064*10-5 см, диаметр пятна лазера dср=0.001 см.

[см2](1.3)

Подставляем в формулу (1.2):

Для минимальной длительности имульса τmin=5*10-3с:

(1.4)

Для эпидермиса, коэффициент поглощения α=31см-1, глубина слоя 0,01 см. получим:

(1.5)

Для дермы, коэффициент поглощения α=23см-1, глубина слоя 0,02 см. получим:

(1.6)

Для максимальной длительности имульса τmax=5*10-2с:

(1.7)

Для эпидермиса, коэффициент поглощения α=31см-1, глубина слоя 0,01 см, степень отражения R=0.32 получим:

(1.8)

Для дермы, коэффициент поглощения α=23см-1, глубина слоя 0,02 см. получим:

(1.9)

Для установки «Лазулет»

Длительность импульсов будет равна: τ=1*10-8с, энергия импульса

Е=3*10-4 Дж, длина волны λ=0.26*10-3 см, диаметр несфокусированного пятна (эпиляция волокном) d=0.06 см.

(1.10)

Подставляем в формулу ( qпад ):

(1.11)

Для эпидермиса, коэффициент поглощения α=1000см-1, глубина слоя 0,01 см. получим :

(1.12)

Для дермы, коэффициент поглощения α=26см-1, глубина слоя 0,02 см. получим:

(1.13)

Для сфокусированного пятна d=1*10-3 см.

(1.14)

Подставляем в формулу ( qпад ):

(1.15)

Для эпидермиса, коэффициент поглощения α=1000см-1, глубина слоя 0,01 см. получим:

(1.16)

Для дермы, коэффициент поглощения α=26см-1, глубина слоя 0,02 см. получим:

(1.17)

В таблице 2 приведены рассчитанные характеристики для приборов «Квант-15» и «Лазулет», из которых видно как изменятся степень поглощения лазерного излучения в зависимости от изменения глубины кожного покрова человека.

Таблица 2. Сравнение изменения степеней поглощения, в зависимости от глубины слоя кожи.

Из полученных результатов видно, что с уменьшением времени воздействия лазерного излучения, и радиуса пятна лазера, повышается степень поглощения qпогл кожи, причём у каждого слоя кожи - по разному. Из приведённых в таблице 2, полученных результатов наглядно видно, как изменяется степень поглощения у эпидермиса и дермы.

2.2.2 Расчет параметров внедряемой в оптико-механическую

систему внутрирезонаторной диафрагмы

Рассчитаем диаметр отверстия внутрирезонаторной диафрагмы, с учётом заданных и требуемых параметров. Он находится из формулы для площади отверстия. (Площадь отверстия=5% от общей площади диафрагмы).

(1.18)

(1.19)

(1.20)

Из формулы (1.18) находим нужный диаметр отверстия:

(1.21)

Рассчитаем угол расходимости Θ для полученного отверстия диафрагмы:

[Рад](1.22)

Если лазер работает на моде высокого порядка, то его можно перевести на Гауссову (нулевую) моду (ТЕМ00), путём введения внутрь резонатора круглой диафрагмы.

Последовательно вводя в резонатор диафрагмы всё меньших диаметров, можно добиться работы только на ТЕМ00. Как правило, это связано с потерей мощности (что впрочем нам и нужно), однако получаемое снижение угла расходимости и упрощение пространственной диаграммы могут в некотором смысле компенсировать эти потери.

2.2.3 Расчет предельных характеристик ламп накачки ИНП3-7/80А

Рассчитаем напряжения, подаваемые на клеммы лампы накачки. Исходные данные: ёмкость конденсатора С=100мкФ, Предельная энергия импульса Епред=400 Дж.

(1.23)

(1.24)

(1.25)

Соответственно рассчитаем:

1. С=100 мкФ В(1.26)

2. С=150 мкФ В(1.27)

3. С=200 мкФ В(1.28)

4. С=250 мкФ В(1.29)

5. С=300 мкФ В(1.30)

6. С=350 мкФ В(1.31)

2.2.4 Расчет линзы для ввода лазерного излучения в световод

Данная линза является двояковыпуклой и выполнена из стекла марки К8. Она формирует пучок с круговым сечением и используется для трансформации ленточной формы пучка излучения, идущего с рабочего лазера, а также для фокусировки лазерного излучения в световод, для дальнейшей транспортировки его к эпилятору. Рассчитаем её параметры. Исходные данные: диаметр кварцевого световода d=0.6мм; входной световой диаметр Dсв=6,3мм (диаметр активного элемента); расходимость излучения Θ=0.001 рад; частота лазерного излучения λ=1.064*10-3м-1; кратность =3; Т.к. мы ввели внутрирезонаторную диафрагму, то считать будем фокусировку для центральной моды ТЕМ00, то m=0. Расчетные формулы для неё имеют следующий вид:

Находим фокус линзы из формулы:

(1.32)

(1.33)

[мм](1.34)

2.2.5 Расчет линзы для фокусировки лазерного излучения в

эпиляторе

Данная линза является двояковыпуклой и выполнена из стекла марки К8. Она формирует пучок с круговым сечением, а также фокусирует лазерное излучение, выходящее из световода, в эпиляторе на кожу человека. Рассчитаем её параметры. Исходные данные: диаметр кварцевого световода D=0.6мм; Считаем, что выходной световой диаметр d=0,3мм (диаметр пятна лазера), т.к. берём среднее значение; расходимость излучения Θ=0.1 рад; частота лазерного излучения λ=1.064*10-3м-1; кратность =3; Т.к. мы ввели внутрирезонаторную диафрагму, то считать будем фокусировку для центральной моды ТЕМ00, то m=0. Расчетные формулы для неё имеют вид:

Находим фокус линзы из формулы:

(1.35)

Характеристики

Список файлов курсовой работы