Presentazione di PowerPoint - Istituto Nazionale di Fisica...
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LaserSviluppo moderne tecniche di comunicazione
fasci molto intensi di onde radio coerenti in bande di frequenza molto collimate
• MASER: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation
• LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Perché possano funzionare occorre:- inversione di popolazione tra livelli energetici
- emissione stimolata di fotoni coerenti
Emissione stimolataDue livelli energetici
ν
ν
ν = (E2 – E1) / h
νE1
E2 ν ν
due fotoni coerenti
fenomeno statistico in condizioni normaliNecessità sovrappopolare il livello più alto (E2)Un solo fotone incidente più dare inizio ad una reazione a catena
producendo tutti fotoni della stessa frequenza
parete completamente
riflettente
parete riflettente al
99%
Stato E1
Stato E2
Effetto pulsato
“pompa di energia”
inizio emissione accumulo fotoni coerenti
riflessione fotoni accumulati
emissione (1%)
Radiazione continuaLaser ad elio - neon (632.8 nm)Passaggio dell’He dallo stato 1s allo stato metastabile 2s
Quando l’He urta il Ne
- decadimento dell’He nello stato fondamentale - salto del Ne allo stato 4s
E (eV)
Elio Neon
emissione laser 4s → 3p
emiss. laser
Apparato laser
stimolando l’emissione di fotonicontinua ad eccitare gli atomi di Cr
Laser a rubino (cristallo Al2O3) con Cr diffuso
Lampada flash con inneschi sucessivi
emissione mono
cromatica!(stessa λ)
Spettro ottico
infrarosso lontano3 µm < λ < 1 mmIRCinfrarosso medio1.4 µm < λ < 3 µm IRBinfrarosso vicino780 nm < λ < 1400 nmIRA
visibile400 nm < λ < 780 nmotticaultravioletto vicino315 nm < λ < 400 nmUVAultravioletto medio 280 nm < λ < 315 nmUVB
ultravioletto lontano100 nm < λ < 280 nmUVCNome comuneLunghezza d’ondaBanda
UVA vengono assorbiti dal cristallinoUVB e UVC sono assorbiti in cornea e congiuntiva
Rischi retinici nel visibile e nel vicino infrarosso
r = 8 mm
pupilla
lente biconvessa 10mm, rp = 6 mm n = 1.44
n =1.33
n =1.33
focalizzazione dei raggi luminosi
tessuto nervoso fotosensibile
trasmettitore impulsi nervosi al cervello
Occhio
Effetti della luce laser• Tempo di applicazione• Potenza• Lunghezza d’onda•Modo di emissione (pulsato o continuo)• Assorbimento, riflessione e trasmissione tessuti
CO2 fortemente assorbito dall’acqua(incisione per vaporizzazione)
Ar fortemente assorbito dal pigmento ematico(autocoagulazione per rottura globuli rossi e piastrine)
OftalmologiaCura distacco
della retinaimpulsi brevi
concentrati in un fascio di 50 µm
Fotocoagulazionesu aree
microscopicheCorrezione della miopiaablazione molto precisa della superficie della cornea modificandone il raggio di curvatura
Chirurgia e dermatologiaInterventi precisi di “resezione”
ginecologiagastroenterologiaurologia
Come con il bisturi elettrico taglio/coagulazione mediante azione del calore
Terapia in profonditàeffetti termici, chimici, elettromeccanicinon vi sono solo effetti diretti sull’occhio
protezione del paziente e degli operatori!
Utilizzo in medicina
allineamento laser11 mW632.8He-Ne
dermatologia oftalmologia2503 J
(in 30 s)694.4Rubino (Al2O3)
gastroenterologia30070 W1064.0Nd-YAG
oftalmologia1001 W647.1Kr
oftalmologia gastroenterologia1003 – 10 W488 - 514.5Ar
ginecologia75025 W1060.0CO2
ApplicazioneDiametro medio (µm)
Potenza media λ (nm)Tipo di
laser
visibile infrarosso
Definizioni di classe
Laser pericolosi anche per riflessioni diffuse (danni alla pelle e pericolo d’incendio)Classe 4
Radiazioni nel visibile con potenza fino a 500 mW(emissione continua: pericolo riflessione diretta)Classe 3B
Radiazioni nel visibile con potenza tra 1 e 5 mWClasse 3A
Radiazioni nel visibile a bassa potenza (<1 mW) Classe 2
Laser sicuri in condizioni di funzionamento usualiClasse 1
Rischi per la classe 3B e la classe 4• prescrizioni della costruzione• norme di sicurezza per l’utilizzatore
Normativa
XXXXUsare precauzioni per laser non visibile
XEvitare esposizione dell’occhio e della pelle
XXEvitare esposizione diretta dell’occhio
XXXNon utilizzare ottiche di osservazione
XXXXNon osservare direttamente il fascio
43B
3A21Precauzioni di base
Indossare occhiali e maschere specificheEvitare riflessioni (non indossare orologi)