На что влияет длина волны лазера

Когда в 2007 году у производителей появилась возможность использовать зеленые диоды, то все думали, что зеленый лазер неминуемо в скорости полностью заменит красный. Прошло 7 лет, и что же мы видим? У редких производителей среди всей линейки остались 1-2 модели с зеленым лазером. Зеленому лазеру не удалось сместить лазер красный. Возможно, он не дал того эффекта, которого от него ждали. Чтобы разобраться, необходимо обратиться к физической стороне вопроса и выяснить, в чем различия и сходства красного и зеленого луча.

Главный плюс зеленых лазеров – 532 нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка или плоскость, так и сам луч очень хорошо видны. Даже 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на фото). Однако у зеленых лазеров есть и большая опасность. Излучение 1064 нм сфокусировано почти так же, как и зеленое и представляет основную опасность при попадании в глаз на большой дистанции, тогда как излучение 808 нм сильно расфокусировано и опасно только на расстоянии нескольких метров. Иными словами, поражающая способность зеленого лазера для глаза намного больше, чем кажется.

В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но это значительно увеличивает цену прибора, значит может присутствовать только в дорогих моделях. Так же стоит заметить, что зеленые диоды, устройства которые излучают зеленый луч, значительно дороже при производстве (в несколько раз по причине большего числа брака по сравнению с красным). А рабочий ресурс зеленого диода значительно ниже. Суммарно это отражается на конечной стоимости нивелира лазерного. В итоге получается следующая картина. Нивелир лазерный с зеленым лучом строит проекции, которые лучше видны, ресурс такого прибора ниже, стоимость выше (порой у один производитель за одинаковые модели отличающиеся лишь лазером выставляет цену отличающуюся в 1,5-2 раза).

Следует отметить, что по заявленным производителями нивелиров характеристикам мощность такого лазера до 2,7 мВт (у красного до 1,0 мВт), а безопасность по классу 3 (у красного 2).

Подведем итог, зеленый цвет лазера действительно лучше виден в условиях дневного света, чем красный, но нельзя забывать о том, что он значительно небезопаснее и неоправданно дорог.

Источник

Все о Лазерах

Вы все любите лазеры. Я то знаю, я от них тащусь больше вашего. А если кто не любит – то он просто не видел танец сверкающих пылинок или как ослепи- тельный крошечный огонек прогрызает фанеру

А началось все со статьи из Юного техника за 91-й год о создании лазера на красителях – тогда повторить конструкцию для простого школьника было просто нереально… Сейчас к счастью с лазерами ситуация проще – их можно доставать из сломанной техники, их можно покупать готовые, их можно собирать из деталей… О наиболее приближенных к реальности лазерах и пойдет сегодня речь, а также о способах их применения. Но в первую очередь о безопасности и опасности.

Почему лазеры опасны

Проблема в том, что параллельный луч лазера фокусируется глазом в точку на сетчатке. И если для зажигания бумаги надо 200 градусов, для повреждения сетчатки достаточно всего 50, чтобы кровь свернулась. Вы можете точкой попасть в кровеносный сосуд и закупорить его, можете попасть в слепое пятно, где нервы со всего глаза идут в мозг, можете выжечь линию «пикселей»… А потом поврежденная сетчатка может начать отслаиваться, и это уже путь к полной и необратимой потере зрения. И самое неприятное –вы не заметите по началу никаких повреждений: болевых рецепторов там нет, мозг достраивает предметы в поврежденных областях (так сказать ремапинг битых пикселей), и лишь когда поврежденная область становится достаточно большой вы можете заметить, что предметы пропадают при попадании в неё. Никаких черных областей в поле зрения вы не увидите – просто кое-где не будет ничего, но это ничего и не заметно. Увидеть повреждения на первых стадиях может только офтальмолог.

Опасность лазеров считается исходя из того, может ли он нанести повреждения до того как глаз рефлекторно моргнет – и считается не слишком опасной мощность в 5мВт для видимого излучения. Потому инфракрасные лазеры крайне опасны (ну и отчасти фиолетовые – их просто очень плохо видно) – вы можете получить повреждения, и так и не увидеть, что вам прямо в глаз светит лазер.

Потому, повторюсь, лучше избегать лазеров мощнее 5мВт и любых инфракрасных лазеров.

Также, никогда и ни при каких условиях не смотрите «в выход» лазера. Если вам кажется что «что-то не работает» или «как-то слабовато» — смотрите через вебкамеру/мыльницу (только не через зеркалку!). Это также позволит увидеть ИК излучение.

Есть конечно защитные очки, но тут много тонкостей. Например на сайте DX есть очки против зеленого лазера, но они пропускают ИК излучение- и наоборот увеличивают опасность. Так что будьте осторожны.

PS. Ну и я конечно отличился один раз – нечаянно себе бороду лазером подпалил 😉

650нм – красный

Это пожалуй наиболее распространенный на просторах интернета тип лазера, а все потому, что в каждом DVD-RW есть такой, мощностью 150-250мВт (чем больше скорость записи – тем выше). На 650нм чувствительность глаза не очень, потому хоть точка и ослепительно яркая на 100-200мВт, луч днем лишь едва видно (ночью видно конечно лучше). Начиная с 20-50мВт такой лазер начинает «жечь» — но только в том случае, если можно менять его фокус, чтобы сфокусировать пятно в крошечную точечку. На 200 мВт жгет очень резво, но опять же нужен фокус. Шарики, картон, серая бумага…

Покупать их можно готовые (например такой на первом фото красный). Там же продаются мелкие лазерчики «оптом» — настоящие малютки, хотя у них все по взрослому – система питания, настраиваемый фокус — то что нужно для роботов, автоматики.

И главное – такие лазеры можно аккуратно доставать из DVD-RW (но помните, что там еще инфракрасный диод есть, с ним нужно крайне аккуратно, об этом ниже). (Кстати, в сервис-центрах бывает негарантийные DVD-RW кучами лежат — я себе унес 20 штук, больше не донести было). Лазерные диоды очень быстро дохнут от перегрева, от превышения максимального светового потока – мгновенно. Превышение номинального тока вдвое (при условии не превышения светового потока) сокращает срок службы в 100-1000 раз (так что аккуратнее с «разгоном»).

Питание: есть 3 основных схемы: примитивнейшая, с резистором, со стабилизатором тока (на LM317, 1117), и самый высший пилотаж – с использованием обратной связи через фотодиод.

В нормальных заводских лазерных указках применяется обычно 3-я схема – она дает максимальную стабильность выходной мощности и максимальный срок службы диода.

Вторая схема – проста в реализации, и обеспечивает хорошую стабильность, особенно если оставлять небольшой запас по мощности (

10-30%). Именно её я бы и рекомендовал делать – линейный стабилизатор – одна из наиболее популярных деталей, и в любом, даже самом мелком радиомагазине есть аналоги LM317 или 1117.

И на последок, отлаживать схему стоит с обычным красным светодиодом, а припаивать лазерный диод в самом конце. Охлаждение обязательно! Диод «на проводочках» сгорит моментально! Также не протирайте и не трогайте руками оптику лазеров (по крайней мере >5мВт) — любое повреждение будет «выгорать», так что продуваем грушей если нужно и все.

А вот как выглядит лазерный диод вблизи в работе. По вмятинам видно, как близок я был к провалу, доставая его из пластикового крепления. Это фото также не далось мне легко

532нм – зеленый

Устроены они сложно – это так называемые DPSS лазеры: Первый лазер, инфракрасный на 808nm, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение на 1064нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» — т.н. KTP, и получаем 532нм. Кристаллы все эти вырастить непросто, потому долгое время DPSS лазеры были чертовски дороги. Но благодаря ударному труду китайских товарищей, теперь они стали всполне доступны — от 7$ штука. В любом случае, механически это сложные устройства, боятся падений, резких перепадов температур. Будьте бережными.

Основной плюс зеленых лазеров – 532нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка, так и сам луч очень хорошо видны. Я бы сказал, 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на первой фото как раз 5мВт зеленый, 200мВт красный и 200мВт фиолетовый). Потому, я бы не рекомендовал покупать зеленый лазер мощнее чем 5мВт: первый зеленый я купил на 150мВт и это настоящая жесть – с ним ничего нельзя сделать без очков, даже отраженный свет слепит, и оставляет неприятные ощущения.

Также у зеленых лазеров есть и большая опасность: 808 и особенно 1064нм инфракрасное излучение выходит из лазера, и в большинстве случаев его больше чем зеленого. В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но в большинстве зеленых лазеров до 100$ его нет. Т.е. «поражающая» способность лазера для глаза намного больше, чем кажется — и это еще одна причина не покупать зеленый лазер мощнее чем 5 мВт.

Жечь зелеными лазерами конечно можно, но нужны мощности опять же от 50мВт + если вблизи побочный инфракрасный луч будет «помогать», то с расстоянием он быстро станет «не в фокусе». А учитывая как он слепит – ничего веселого не выйдет.

405нм – фиолетовый

Это уже скорее ближний ультрафиолет. Большинство диодов – излучают 405нм напрямую. Проблема с ними в том, что глаз имеет чувствительность на 405нм около 0.01%, т.е. пятнышко 200мВт лазера кажется дохленьким, а на самом деле оно чертовски опасное и ослепительно-яркое – сетчатку повреждает на все 200мВт. Другая проблема – глаз человека привык фокусироваться «под зеленый» свет, и 405нм пятно всегда будет не в фокусе – не очень приятное ощущение. Но есть и хорошая сторона – многие предметы флуоресцируют, например бумага – ярким голубым светом, только это и спасает эти лазеры от забвения массовой публики. Но опять же, с ними не так весело. Хоть 200мВт жгут будь здоров, из-за сложности фокусировки лазера в точку это сложнее чем с красными. Также, к 405нм чувствительны фоторезисты, и кто с ними работает, может придумать зачем это может понадобиться 😉

780нм – инфракрасный

Такие лазеры в CD-RW и как второй диод в DVD-RW. Проблема в том, что глаз человека луч не видит, и потому такие лазеры очень опасны. Можно сжечь себе сетчатку и не заметить этого. Единственный способ работать с ними – использовать камеру без инфракрасного фильтра (в веб камерах её легко достать например) – тогда и луч, и пятно будет видно. ИК лазеры применять пожалуй можно только в самодельных лазерных «станочках», баловаться с ними я бы крайне не рекомендовал.

Также ИК лазеры есть в лазерных принтерах вместе со схемой развертки — 4-х или 6-и гранное вращающееся зеркало + оптика.

10мкм – инфракрасный, CO2

Это наиболее популярный в промышленности тип лазера. Основные его достоинства – низкая цена(трубки от 100-200$), высокая мощность (100W — рутина), высокий КПД. Ими режут металл, фанеру. Гравируют и проч. Если самому хочется сделать лазерный станок – то в Китае(alibaba.com) можно купить готовые трубки нужной мощности и собрать к ним только систему охлаждения и питания. Впрочем, особые умельцы делают и трубки дома, хоть это очень сложно (проблема в зеркалах и оптике – стекло 10мкм излучение не пропускает – тут подходит только оптика из кремния, германия и некоторых солей).

Применения лазеров

В основном – используют на презентациях, играют с кошками/собаками (5мвт, зеленый/красный), астрономы указывают на созвездия (зеленый 5мВт и выше). Самодельные станки – работают от 200мВт по тонким черным поверхностям. CO2 лазерами режут почти все, что угодно. Вот только печатную плату резать трудно – медь очень хорошо отражает излучение длиннее 350нм (потому на производстве, если очень хочется – применяют дорогущие 355nm DPSS лазеры). Ну и стандартное развлечение на YouTube – лопание шариков, нарезка бумаги и картона – любые лазеры от 20-50мВт при условии возможности фокусировки в точку.

Из более серьёзного — целеуказатели для оружия(зеленый), можно дома делать голограммы (полупроводниковых лазеров для этого более чем достаточно), можно из пластика, чувствительного к УФ печатать 3Д-объекты, можно экспонировать фоторезист без шаблона, можно посветить на уголковый отражатель на луне, и через 3 секунды увидеть ответ, можно построить лазерную линию связи на 10Мбит… Простор для творчества неограничен

Так что, если вы еще думаете, какой-бы купить лазер – берите 5мВт зеленый 🙂 (ну и 200мВт красный, если хочется жечь)

Источник

Влияние различных длин волн лазеров на клетки кожи (часть 2)

Продолжаю знакомить вас с публикацией, вышедшей в журнале «International Journal of Molecular Science» в марте 2021 года.

В прошлой статье мы кратко обсудили возможности применения лазеров и то, как они взаимодействуют с кожей.

Пришло время ознакомиться подробнее с основными видами излучения и тем, какое именно влияние они оказывают на клетки кожи.

Фото с сайта www.shutterstock.com

Особенности воздействия лазеров разных длин волн

Давайте подробно рассмотрим особенности воздействия УФ-света (10–400 нм), синего (450–495 нм), зеленого (495–570 нм), красного (620–740 нм) и инфракрасного (780 нм – 1 мм) спектров на клетки кожи.

УФ-свет 10–400 нм

УФ-излучение делится на три диапазона с различными биологическими свойствами: UVC (200–280 нм), UVB (280–320 нм) и UVA (320–400 нм).

Озоновый слой блокирует большую часть UVC, но только 5% UVB. Часть UVB, не блокируемая озоновым слоем, проникает через поверхностные слои эпидермиса и может достигать верхних слоев дермы. UVA поглощается более глубокими слоями дермы.

Есть три основных типа УФ-лазеров. Во-первых, измененный неодимовый лазер, в котором длина волны 1064 нм понижается до 353 нм с помощью специального кристалла.

Доказано, что УФ-излучение оказывает неблагоприятное воздействие на кожу, в том числе повреждение клеток, фотостарение и канцерогенез.

УФ-излучение влияет в основном на кератиноциты, которые, в свою очередь, начинают выделять противовоспалительные цитокины: IL-1α, IL-1β и IL-6.

UVB облучение вызывает в фибробластах значительно более высокую продукцию АФК, повреждение ДНК и нарушение митохондрий, что приводит к апоптозу, снижению пролиферации клеток и фиброзу кожи.

Однако фототерапия УФ-светодиодами 310 и 340 нм ослабляет секрецию белков, ответственных за атопический дерматит, что снижает инфильтрацию тучных клеток и воспалительные процессы, зуд, сухость, эритему и отек.

Синий свет 450–495 нм

Ученые предполагают, что прямое и продолжительное воздействие синего света, как и УФ-излучения, способствует старению кожи и канцерогенезу.

Однако некоторые данные говорят о том, что синий свет может использоваться в терапии келоидов и фиброза. В основном же лазеры синего света используются для лечения акне.

В Японии были проведены исследования о влиянии лазера (450 нм, 84 Дж/см2) на устойчивый к метициллину грибок Staphylococcus aureus. Оказалось, что синий свет может уничтожить 70% бактерий, не затрагивая кератиноциты человека.

Несмотря на эти многообещающие результаты, предполагающие противогрибковые свойства голубого лазера, синие светодиоды увеличивают производство активных форм кислорода, ингибируют пролиферацию и снижают скорость миграции человеческих фибробластов.

Совместная работа голландских и британских учёных показала способность синего света активировать опсины для заживления кожных ран и восстановления функции эпидермального барьера человека.

В последние годы использование лазеров находит применение в различных дерматологических методах лечения, включая фотодинамическую терапию при дневном свете (d-PDT).

Этот метод широко используется при лечении актинического кератоза (АК), поскольку он значительно снижает боль. Кроме того, d-PDT-терапия позволяет обрабатывать большой участок кожи, лечить несколько поражений у одного и того же пациента или нескольких пациентов одновременно.

D-PDT также была одобрена в США и европейских странах в качестве терапии болезни Боуэна, поверхностной базально-клеточной и в некоторых случаях тонкой узловой карциномы.

Фотодинамическая терапия также возможна для лечения вульгарных угрей. В последнее время исследователи пытаются улучшить эту технику и заменить дневной свет искусственными источниками.

Зеленый свет 495–570 нм

Зеленые лазеры обычно используются для лечения кожи в сочетании с красным и желтым светом, особенно у пациентов с акне.

Зеленый свет также оказывает лечебный эффект на хронический склеротический лишай, базально-клеточную карциному и винные пятна (PWS).

Другие исследования, проведенные с участием 20 пациентов с актиническим кератозом головы, показали, что всего 3 сеанса фотодинамической терапии с красным или зеленым светом вызвали ремиссию заболевания.

Однако пациенты, которые лечились красным светом, испытывали большую боль, чем пациенты, лечившиеся зеленым светом. Вероятно, это вызвано тем, зеленый свет не проникает в кожу так глубоко, как красный, и не раздражает нервные волокна.

Исследования показывают, что облучение зеленым светом достаточно безопасно и дает более многообещающие результаты, чем облучение красным или инфракрасным светом.

Красный лазер (620–740 нм)

Теодор Майман сконструировал первый лазер красного света (рубиновый лазер) ещё в 1960 году, однако он до сих пор используется для удаления татуировок, родинок и эпиляции волос.

Облучение красным лазером усиливает синтез проколлагена, экспрессию коллагена и высвобождение основного фактора роста фибробластов.

Довольно необычное исследование эффектов красного и синего лазеров было проведено в Китае. В нём эффекты облучения лазером 405 нм и 630 нм были протестированы на кератиноцитах, обработанных куркумином. Авторы заявляют, что эта необычная комбинация может быть эффективной в регулировании скорости пролиферации и апоптоза обработанных клеток.

В Корее было проведено исследование о защитном воздействии на кожу красного света от UVB-излучения. Было показано, что красный свет модулирует нормальные фибробласты, увеличивая экспрессию генов, ответственных за усиление адаптивного ответа на окислительно-восстановительный баланс, и тех генов, которые играют важную роль в процессах восстановления ДНК.

Ученые из Гонконга показали, что эффекты облучения красным светом на клетки фибробластов человека зависят от многих факторов, таких как доза энергии, длина волны лазера и условия культивирования клеток.

ИК-лазер (780 нм – 1 мм)

Как и во всех лазерах, биологические эффекты светового излучения зависят от молекулы фотоакцептора. Двумя основными типами хромофоров для ИК-света являются внутриклеточная вода и цитохромоксидаза.

Поскольку спектр электромагнитного поглощения воды в основном находится в ИК-области, поглощение фотонов в этих спектрах приводит к увеличению внутриклеточной температуры. Следовательно, биологический ответ клетки или ткани на ИК-излучение частично вызван генерируемым тепловым эффектом.

Лазеры ближнего инфракрасного диапазона предлагаются в качестве вероятного инструмента для будущей синергетической фототерапии рака.

Также исследователи считают, что модулированный Nd: YAG-лазер можно использовать для борьбы с фотостарением.

Оценивалось также влияние фотобиомодуляции (PBM) на заживление ран и микробную флору. PBM (890 нм) значительно снижет колониеобразующие единицы (КОЕ), улучшает скорость заживления ран и подвижность суставов в пораженной конечности.

Ученые полагают, что PBM поддерживает заживление ран за счет того, что иммунные клетки, в основном нейтрофилы и макрофаги, снижают локальное потребление кислорода, стимулируя лейкоциты для повышения их фагоцитарной активности и кератиноциты для их дифференцировки.

Заключение

Патрик Биттер, доктор медицины из Калифорнии, в 2016 году представил безопасный протокол лечения акне с помощью лазера, который включал 6-8 сеансов, каждый из которых состоит из трех этапов с использованием только одного устройства, но с разными длинами волн на каждом этапе.

На первом этапе использовался мощный синий свет с широкой зоной действия для уничтожения бактерий, вызывающих прыщи.

Во втором случае одновременно желтый и красный свет с меньшей площадью действия применялись для стимуляции неоколлагенеза и оказания противовоспалительного действия.

На последнем этапе использовался ИК-свет для поддержания эффекта лечения и предотвращения рецидивов.

Этот протокол привел к тому, что 80% пациентов полностью избавились от акне или достигли, по крайней мере, 75% улучшения их состояния.

Первые видимые улучшения появились уже через 2–3 дня, а через 1–3 недели после лечения исчезли 1-2-летние рубцы.

Итак, как мы увидели, лазеры имеют широкий спектр применения в медицине, особенно в дерматологии, где требуется стимуляция заживления, сокращение апоптоза и некроза, а также омоложение кожи.

Однако до сих пор ведутся споры о том, какие длины волн лазерного излучения и/или их комбинация дают самые лучшие результаты, и как их применять с наибольшей эффективностью при наименьших рисках.

Статья подготовлена: Aleksandra Cios et al.

Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»

Cios, A., Cieplak, M., Szymański, Ł., Lewicka, A., Cierniak, S., Stankiewicz, W., Mendrycka, M., & Lewicki, S. (2021). Effect of Different Wavelengths of Laser Irradiation on the Skin Cells. International journal of molecular sciences, 22(5), 2437.

Источник

• ← Наколка бабочка на ноге что означает у девушки
• Монамур перевод с французского на русский что значит →