医用激光仪器绪论

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1、医用激光仪器郭世俊guosj@smic.edu.cn新四大发明之一：激光激光技术所依据的理论，最早来自爱因斯坦.1916年，爱因斯坦提出了受激发射理论:受激发处于高能级的原子，受外来光子的作用，若外来光子的频率正好与它的跃迁频率一致，就会诱导原子从高能级跳到低能级，发出与外来光子完全相同的另一光子.新发出的光子不仅频率与外来光子一样，而且发射方向、偏振态、位相也都一样.如果条件合适，光就可以象雪崩一样得到放大和加强.这样放大的光是一般自然条件下得不到的“相干光”.这年他37岁.不过爱因斯坦的理论并没有立即用来实现光的放大.因为根据玻尔兹曼统计分布，平衡态中低能级的粒子数总是比高能级多

2、，靠受激辐射来实现光的放大实际上是不可能的.因此在爱因斯坦提出受激辐射理论的许多年里，这个理论并没有实际应用.50年前，1960年5月16日，一名32岁的工程师TheodoreMaiman按了休斯(Hughes)实验室里的一个开关，从红宝石晶体里射出了一束光，人类历史上第一束激光就诞生了.经过二次大战之后，微波技术有了很大的发展.1952—1953年，美国哥伦比亚大学的Townes采用非相干抽运机制，形成原子系统两个能级间的粒子束反转，然后用长柱形介质腔内一对反射镜之间的反射，对共振频率的辐射进行放大，发明了微波激射.除了工作频率是位于微波波段以外，工作原理已和激光非常接近.Gord

3、onGould提出的发明权问题是激光发展史的一个插曲.当Townes和Schawlow在构思光学激光器之际，Gould正在哥伦比亚大学P.Kusch教授手下当博士研究生，做铊原子束共振实验.就在这时，Gould产生了用光泵方法实现粒子数反转的想法，认为需要用法布里-珀罗谐振腔，并为光学激射器起了一个名字叫LASER.他在笔记本上写下了自己的想法和计算，请人签字旁证后密封.他曾参加曼哈顿计划，由于政治观点左倾被解雇.他想成立公司研制激光器，又被军方认为不符合保密条件不许他参加.Gould心中不平，多次向专利局申请专利，遭到拒绝.于是请律师对专利局打官司，直到1987年11月4日终于得到

4、胜诉，但时光已经过去快30年.他被承认是激光的发明者，1991年被列入美国发明家名人堂，并得到一大笔专利费，但80%付给了律师.接着，大家自然考虑如何把受激发射对电磁波的放大推进到波长更短的可见光.由于光频远高于微波频率，这是很困难的一件事.1957—1958年，Townes和Schawlow提出了方案，建议采用开放式的法布里-珀罗谐振腔.Schawlow是Townes的同事和连襟，他由于对激光光谱学的贡献获得1981年诺贝尔物理学奖.他们的方案引发了研制激光器的热潮，终于在1960年由Maiman拔得头筹.同年底，贝尔实验室的A.Javan(伊朗人)制出首台发射连续激光的氦氖激光器

5、.还没有发行过Javan的邮票.差不多同时，苏联列别捷夫物理研究所的Prokhorov和Basov也独立进行同样的研究工作并获得成功.他们三人分享了1964年的诺贝尔物理学奖.课程的主要内容激光原理；激光与生物组织相互作用及生物学效应；常用医用激光仪器的原理、结构及一般的使用方法，概括介绍了一些当前临床中激光的具体应用；医用激光安全与防护本课程的特点是理论密切联系仪器与临床实际应用，结合物理学、临床医学等相关知识，是一门典型的交叉学科课程。激光Laser光受激辐射放大的简称lightamplificationbystimulatedemissionofradiation字面的意思是“

6、通过辐射的受激发射实现光放大”，实质是光的受激放大。l964年经钱学森教授建议取名为“激光”，而港澳台至今仍用译名“镭射”。激光是一个沿着一个方向传播、发散角极小的光束，振幅、频率、相位都是非常整齐而有序的，具有单色性好、方向性强、相干性高等特点。激光与生物学激光显微加工、控制激光分析、检测激光成像通过激光系统和显微镜的组合，产生一种无接触、无菌的光学控制和精密加工生物材料的工具。如“激光光镊”微观：例如激光基因分析宏观：例如激光流式细胞仪扫描近场光学显微、激光共焦扫描显微、时间分辨荧光显微激光与医学临床治疗医学测量和诊断显微外科手术激光治疗视网膜裂孔、眼底病变、矫正屈光不正，清除血

7、管堵塞物，激光结合光敏药物治疗恶性肿瘤，激光美容等。激光多普勒流速计可以用非接触地法测量血流速度；激光流式细胞计技术能对大量细胞的多项指标进行快速测定；激光光谱分析法大大提高了分辨率、灵敏度；激光全息、激光透照等有独特的检查效果。激光聚焦照射并摧毁活细胞体内的某个区域；激光诱导细胞融合；激光裁剪DNA生物大分子等。激光与医学回顾医学科学的每一步进展，无不是由于各时期的新兴的科学新技术的介入。医学科学进展的标志之一是科学新技术与医学科学相结合衍生出新的边缘学