准分子激光及其应用

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所谓准分子激光，是指受激二聚体所产生的激光。之所以称为准分子，是因为它不是稳定的分子，是在激光混合气体受到外来能量的激光所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒，准分子激光是一种脉冲激光，因谐振腔内充入不同的稀有气体和卤素气体的混合物而有不同波长的激光产生。波长范围为157－353nm。    准分子激光是由压缩的惰性气体和卤素气体结合的、化学键不稳定的二聚体受到激活而发出的高 能紫外线光子束，为脉冲式准分子气体激光，激光的波长居于157～353纳米范围的远紫外线光谱区。不同的惰性气体与不同的卤素相结合，受激后发出的激光的波长各不相同。比如，氪和氟结合发波长为248纳米的激光，氙与氟发出的激光的波长为353纳米，而氩与氟的准分子激光波长为193纳米。波长不同的激光产生的生物学效应差别很大。??激光屈光性角膜手术所用的工作气体为ArF，所产生的是193nm的准分子激光，它是一种超紫外线光波，每一发激光到组织时，可以使组织分子气化，因此它的准确度非常高，而且因为它是一种冷激光，所以对于被照射部位旁边的组织不产生热效应， 靠着这种准确的气化，可以把眼角膜精确的切去一层，但对角膜的构造不会产生不良的效应。  (准分子激光在头发上雕刻) 准分子激光的生物学特性      凡激光和生物组织相互作用后所引起的生物组织方面的任何改变，都称为激光的生物效应。准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应。所谓光化反应，是指组织受到远紫外光作用时，会断裂分子之间结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，对周围的组织则没有影响。??准分子激光的光能量几乎完全被角膜上皮细胞、Bowman`s膜和基质吸收。英国Marshall用氢氟准分子激光对动物角膜作光解切除，并进行了超微结构检查，实验发现光解切口边界清晰，周围无热损伤现象。??193nm的氩氟准分子激光有许多特点适合应用于角膜屈光手术。其每一个脉冲具有高达6.4eV的能量，这个能量远超过结合分子碳和碳键的结合能量3.5eV，因此光子可以打断分子之间的结合键，将组织分离成挥发性的碎片，此波长的，激光吸收范围极窄，大约介于3.7-3.9μm之间，也就是超过这个范围的组织还会吸收到激光，每一发激光可以切削0.2-0.25μm厚度的生物组织，而且每次一致性良好，还会有忽深忽浅的情况产生，因此，切割深度和激光发射数目成正比。由于激光的整个脉冲只有10－20μs，因此其热扩散效应非常小，周围仅有0.3-0.8μm的组织会受到伤害。??另外，由于电磁波对于角膜的穿透力随着波长的缩短而减少。在400nm以下，穿透力减至零。故193nm波长的远紫外线导致无角膜穿透力。因此对于眼球内部的组织没有任何不良副作用。准分子激光切削角膜的能力，具有超细微的精密度和超细微的损伤程度。193nm波长远紫外光只产生很少的热效应，从而对周围组织损伤限制在很小的范围。而且还提供了特别平滑的切削平面。切削速度约为每个脉冲0.25μm，相当于头发丝的1/200及红细胞的1、28。尽管这种远紫外线产生的热效应非常少，但也不等于零，每个激光脉冲的切削面上会造成小于1μm的微小损伤。因此准分子激光要比任何其他眼科激光精确50－1000倍。激光脉冲频率可以增加，但热能和切削产生的羽烟散逸需要一些时间。