Aplicatii ale Laserilor In Dermatologie

CUPRINS

Introducere

Prezentare lucrare

Cap.1 Despre laser

1.1 Ce este și conține un laser

1.2 Clasificarea laserilor

1.2.1 Laseri cu gaz

1.2.2 Laseri cu corp solid

1.3 Clasele laserilor

1.4 Proprietățile laserilor

Cap.2 Aplicații ale laserilor în domeniul dermatologiei

2.1 Generalități în dermatologie și cei mai utilizați laseri în acest domeniu

2.1.1 Laserul cu dioxid de carbon

2.1.2 Laserul cu rubin

2.1.3 Laserul cu neodim

2.2 – Întinderea pielii

2.3 – Înlăturarea părului

2.4 – Înlăturarea tatuajului

2.5 – Îndepărtarea acneei

2.6 – Îndepărtarea cicatricilor

Cap.3 Rezultate experimentale

Cap.4 Concluzii

Bibliografie

Lista acronimelor

oC – grade Celsius

Δλ – interval de lungimi de undă

λ (lambda) – lungime de undă

A – amperi

A/cm2 – amperi pe centimetru pătrat

ArF – fluorură de argon

Ar – argon

ArCl – clorură de argon

Br2 – brom

C2H4 – etilenă

CD – disc compact

CF4 – tetrafluorură de carbon

Cl2 – clor

cm – centimetri

CO – monoxid de carbon

CO2 – dioxid de carbon

COIL – laserul chimic cu iod oxigen

CVL (Copper Vapor Laser) – laserul cu vapori de cupru

dB/m – decibel pe milivolt

DPSSL – pompajul cu diode a laserilor cu corp solid

eV – electronvolt

F2 – fluor

FIR (Far Infrared) – infraroșu îndepărtat

GHz – gigahertz

GVL (Gold Vapor Laser) – laserul cu vapori de aur

GW – gigawatt

h – ore

HCl – acid clorhidric

He – heliu

He-Cd – heliu-cadmiu

HELSTF (High Energy Laser System Test Facility) – Sistem Laser ce Facilitează Testarea Energiei Înalte

HF+ – acid fluorhidric

HeNe – heliu-neon

Hz – hertz

IR – infraroșu

J – joule

J/m2 – jouli pe metru pătrat

Kr – kripton

KrCl – clorură de kripton

KrF – fluorură de kripton

KV – kilovolt

KW – kilowatt

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – amplificarea luminii prin emisie stimulată a radiației

m – metri

MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – amplificare de microunde prin emisie stimulată a radiației

MHz – megahertz

MIRACL (Mid Infra-Red Advanced Chemical Laser) – laserul chimic avansat de infraroșu mediu

μm – micrometru

mm – milimetri

mRad – miliradiani

W – microwatt

MW – megawatt

mW – milliwatt

mW/m2 – miliwatt pe metru pătrat

N2 – azot

Nd – neodim

Ne – neon

NF3 – trifluorură de natriu

NH3 – amoniac

nm – nanometri

nsec – nanosecunde

PDT (photodynamic therapy) – terapie fotodinamica

UV – ultraviolet

U235 – Uraniu235

URSS – Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste

W – watt

W/m – watt pe metru

WSMR (White Sands Missile Range) – baza de lansare de rachete de la White Sands

Xe2 – xenon

XeBr – bromură de xenon

XeF – fluorură de xenon

XeCl – clorură de xenon

YAG – cristal de granat de yttriu si aluminiu

YAG: Nd – cristal de granat de yttriu și aluminiu, dopat cu neodim

Introducere

Cuvântul Laser provine din limba engleză, el fiind ancronimul pentru "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", în traducere Amplificarea luminii prin emisie stimulată a radiației.

Laserul este un dispozitiv optic care generează un fascicul coerent de lumină. Acesta este un dispozitiv care transformă diverse forme de energie (energie electrică, energie chimică) în radiație electromagnetică (ceea ce include și radiația optică).

“Dispozitivele cuantice de emisie și amplificare a radiației în regiunea optică și cea a microundelor a spectrului electromagnetic, denumite laseri respectv maseri,” funcționează pe interacțiunea a două sisteme fizice: câmpul electromagnetic și mediul activ. Câmpul electromagnetic este format dintr-o cavitate rezonantă, iar mediul activ este situat în aceeași cavitate rezonantă formată din atomi. Prin excitarea mediului activ prin diverse procedee “în mediul activ se acumulează o mare cantitate de energie electromagnetică, care în anumite condiții poate fi eliberată prin emisie stimulată sub forma radiației laser”.

Principiul efectului laser a fost anticipat și studiat teoretic în anul 1917 de către Albert Einstein într-o lucrare celebră în care s-a ridicat problema posibilității de a se realiza amplificarea luminii prin emisie stimulată. Au trebuit să treacă aproape 40 de ani pentru ca tehnic să se poată realiza primul dispozitiv care amplifică stimulat microundele (MASER-ul) de către Charles Hard Townes și Arthur Leonard Schawlow.

Posibilitatea realizării dispozitivelor laser a fost arătată de Charles Townes în anul 1958. În anul 1960 Theodore Maiman și Aleksandr Mikhailovich Prohorov realizează primii laseri din lume. Laserul realizat de Maiman a avut ca mediu activ rubinul și care folosea drept sursă de energie o lampă cu descărcare. În anul 1961, Ali Javan, a fost realizat primul laser cu gaz, respectiv cu He-Ne, în timp ce la sfârșitul anului 1962 M. Nathan, R. Hall și T. Quist au produs emisie de radiație laser prin semiconductori și nu în cele din urmă, în anul 1966, a fost realizat primul laser cu lichid de către Peter Sorokin.

Townes (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA), Nicolay Gennadiyevich Basov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR) și Alexander Mikhaylovich Prokhorov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR) au împarțit premiul Nobel atribuit în anul 1964 pentru “cercetările fundamentale în dome- niul electronicii cuantice care au condus la construirea oscilatoarelor și a amplificatorilor bazați pe principiul maser-laser”.

În România, în anul 1962, primul laser a fost realizat sub conducerea profesorului Ion. I. Agârbiceanu la Institutul de Fizică Atomică.

Trebuie remarcat faptul că pentru descoperirea laserilor și pentru dezvoltarea aplicațiilor bazate pe laser au fost acordate înca două premii Nobel pe lângă cel mai sus menționat: în anul 1981 premiul a fost acordat lui Nicolaas Bloembergen și Arthur Leonard Schawlow pentru ”contribuția lor la dezvoltarea spectroscopiei laser” și în anul 1997 câștigătorii premiului Nobel pentru fizică au fost Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji și William D. Phillips pentru ”dezvoltarea unor metode pentru răcirea și traparea atomilor folosind radiația laser”.

Încă de la început laserul a fost considerat o soluție pentru multe probleme. La început problemele nu existau, dar în timpul, acestea au început sa apară în numar tot mai mare. Nu ne-am putea imagina lumea de astăzi fără lasere, folosite de la CD playere la imprimante cu laser, fibre optice, comunicații, tratamente și operații medicale, cercetare în mai multe domenii, tăierea și sudura industrială, chiar și armament. Caracteristicile unice ale unui laser – (monocormacitatea, coerența și paralelismul razei) – îl fac potrivit pentru multe aplicații.

“Atomii, moleculele sau ionii mediului activ posedă două nivele energetice a căror diferență de energie corespunde unei frecvențe care este în rezonanță cu una din frecvențele proprii ale cavității rezonante, respectiv ale rezonatorului optic”.

CAP.1 Despre laser și clasificarea laserilor

Ce este și conține un laser

Deși laserul este un dispozitiv pentru mărirea puterii unui semnal, majoritatea sunt de fapt niște oscilatoare sau surse de lumină. Cu toate acestea, lasere în adevăratul sens al cuvântului există. Puterea unui laser poate varia de la mai puțin de un mW până la milioane de W. Acesta poate lucra în impulsuri sau continuu. Toate laserele au cateva lucruri în comun: un mediu activ, un mod de energizare laser (sau sistem de excitare) și un rezonator.

Un mediu activ este partea esențială a unui dispozitiv laser, este un mediu în care se găsesc atomii aflați într-o stare energetică superioară celei de echilibru. În acest mediu se produce amplificarea radiației luminoase (dacă avem o radiație luminoasă incidentă) sau chiar emisia și amplificarea radiației luminoase (dacă nu avem o radiație luminoasă incidentă). După mediul activ folosit laserii pot fi: cu mediu solid, cu mediu lichid, cu mediu gazos sau laseri cu semiconductori.

Modul de energizare laser sau sitemul de excitare este necesar pentru obținerea de sisteme atomice cu mai mulți atomi într-o stare energetică superioară. Există mai multe moduri de a realiza excitarea atomilor din mediul activ, în funcție de natura mediului, acesta poate fi optic, chimic sau electric.

Laserele cu gaz folosesc descărcările electrice, bombardamentul cu electroni sau o reacție chimică. Descărcarea electrică este cea mai des folosită la laserele de putere mică (He-Ne). Laserele solide folosesc de obicei lămpi cu descarcare cu xenon pentru amorsare sau o matrice de lasere semiconductoare (diode). Laserele semiconductoare de obicei sunt alimentate cu energie electrică, dar este posibilă și cu bombardare cu electroni sau optică. Laserii lichizi sunt de obicei amorsați optic, iar cei cu raze X cu mici dispozitive nucleare.

Un rezonator este, de cele mai multe ori, o pereche de oglinzi, perfect plane sau perfect concave, câte una la fiecare capăt al laserului. Acestea ajută fotonii să treacă de mai multe ori prin mediul rezonator, mărind șansele de a lovi și alți electroni. De obicei, una din oglinzi este total reflectorizantă, iar cealaltă este parțial transparentă pentru a da voie razei laser să treacă prin ea. Unele lasere au oglindă numai la un capat (de exemplu laserele cu azot) sau nici o oglindă (de exemplu laserele cu raze X pentru ca este aproape imposibilă reflectarea radiației la această lungime de undă). De asemenea, este posibilă și prezența altor elemente în rezonator, cum sunt prisme sau modulatoare.

Clasificarea laserilor

Laserele se pot clasifica după următoarele criterii:

– starea de agregare a materiei mediului activ poate fi : gaz, solid , lichid ,plasma

– domeniul spectral corespunzător lungimii de undă laser: spectrul vizibil, spectrul infraroșu (IR)

– metoda de excitare (sau pompaj) a mediului activ: pompaj optic pompaj electric

– caracteristicile radiației emise de laser

– numărul nivelelor de energie care participă la efectul laser.

În funcție de starea de agregare a materiei, materialul utilizat ca mediu activ determină: lungimea de undă laser, metoda pompajului adecvat, ordinul de mărime la ieșirea laser și eficiența sistemului laser.

Cele două cerințe de bază pentru efectul laser sunt:

– inversia de populație dintre nivelele de energie laser superior și inferior

– mediul activ trebuie să fie transparent la lungimea de undă de ieșire

Mediul activ determină cel mai mult proprietățile laser și de accea numele laserului este derivat de la numele mediului activ.

Laserii cu gaz

Multe elemente pot produce efect laser atunci când sunt în stare gazoasă. Moleculele, compuse din puțini atomi fiecare, pot produce efect laser. Într-un laser cu gaz, mediul activ laser este un gaz la presiune scăzută.

Principalele motive pentru utilizarea presiunii scăzute sunt posibilitatea unei descărcări electrice într-un spațiu lung (în timp ce electrozii sunt la capetele unui tub lung) și obținerea unei lățimi spectrale înguste (ce nu este expandată de ciocnirea dintre atomi).

Primul laser cu gaz a fost laserul cu heliu-neon, funcționând la lungimea de undă apropiată de infraroșu. Acest laser a fost construit de fizicianul iranian Ali Javan în anul 1961. Pentru laserii cu gaz sunt utilizate două tehnici principale de excitare: descărcarea electrică și pompajul optic.

Excitarea laserului cu gaz prin descărcare electrică

Dacă se aplică tensiune înaltă pe electrozii de la capetele tubului ce conțin gazul, se produce o descărcare electrică prin gaz.

Electronii, emiși de catod și accelerați către anod, se ciocnesc cu moleculele gazului de-a lungul drumului. În timpul ciocnirilor, energia cinetică a electronilor este transferată moleculelor gazului și îi excită.

Excitarea laserilor cu gaz prin pompaj optic

Spectrul de absorbție a mediului trebuie să fie similar nirea dintre atomi).

Primul laser cu gaz a fost laserul cu heliu-neon, funcționând la lungimea de undă apropiată de infraroșu. Acest laser a fost construit de fizicianul iranian Ali Javan în anul 1961. Pentru laserii cu gaz sunt utilizate două tehnici principale de excitare: descărcarea electrică și pompajul optic.

Excitarea laserului cu gaz prin descărcare electrică

Dacă se aplică tensiune înaltă pe electrozii de la capetele tubului ce conțin gazul, se produce o descărcare electrică prin gaz.

Electronii, emiși de catod și accelerați către anod, se ciocnesc cu moleculele gazului de-a lungul drumului. În timpul ciocnirilor, energia cinetică a electronilor este transferată moleculelor gazului și îi excită.

Excitarea laserilor cu gaz prin pompaj optic

Spectrul de absorbție a mediului trebuie să fie similar cu spectrul de emisie a sursei de pompaj. Sursele convenționale utilizate pentru pompajul optic au spectrul de emisie îngust, astfel numai o mică parte de lumină este utilizată în procesul de excitație. Această metodă nu este eficientă pentru laserii cu gaz deoarece atomii gazului absorb numai o mică parte a spectrului.

Deoarece spectrul de absorbție al solidelor este mai larg decât spectrul de absorbție al gazelor, eficiența pompajului laserilor cu corp solid, cu surse optice convenționale, este superioară celor cu gaz. Prin urmare laserii cu gaz sunt în general excitați prin descărcare electrică.

Avem nevoie să utilizăm o sursă optică cu lățimea benzii foarte îngustă, care corespunde liniei spectrale înguste de absorbție a gazului, când dorim să excităm un laser cu gaz prin pompaj optic. O sursă pentru pompajul optic al unui laserului cu gaz este alt laser. Această metodă este utilizată pentru pompajul laserilor cu gaz în infraroșu îndepărtat, exemplul fiind laserul cu dioxid de carbon.

Laserii cu gaz se divid în trei mari grupe:

I) Atomici cu mediul activ laser compus din gaz atomic neutru (de exemplu: gazul cu heliu-neon și vaporii de cupru)

II) Ionici cu mediul activ laser compus din gaz ionic (de exemplu: argonul ionic și heliu-cadmiu)

III) Moleculari cu mediul activ laser compus din gaz molecular (de exemplu: dioxidul de carbon, azotul, laserii cu excimeri, laserii chimici și laserii în infraroșul îndepărtat).

I) Laserii cu gaz atomic sau neutru. În acest tip de laseri, mediul activ este un gaz nobil în stare neutră sau vapori metalici. Caracteristicile acestui laser:

– gazul activ este utilizat în amestec cu alte gaze

– extra gazul ajută la creșterea eficienței de excitare

– laserii cu gaz, în general, funcționează în undă continuă

– câștigul maxim se obține cu un tub cu diametru foarte mic.

Laserul cu heliu-neon (He-Ne)

Acest laser a fost cel mai utilizat laser până când a fost depășit de diodele laser, mediul activ este un amestec de heliu (He) și neon (Ne) și are patru nivele energetice. Rolul gazului de heliu este de a crește eficiența procesului laser. Heliul produce două efecte: excitarea directă a gazului atomic de heliu este foarte eficientă (pe când excitarea directă a gazului de neon este ineficientă) și o anumită stare excitată a atomului de heliu are un nivel de energie care este foarte similar cu energia unei stări excitate a atomului de neon.

Excitarea atomilor de neon este un proces cu două etape:

– electronii, aceelerați de la catod la anod, ciocnesc atomii de heliu și le transferă energie cinetică (datorită aplicării tensiunii înalte)

– atomii de heliu, excitați, se ciocnesc cu atomii de neon și își transferă energia de excitare.

Acesta are două nivele laser inferioare și astfel toate lungimile de undă pot fi emise ca tranziții între aceste nivele. Cele mai importante lungimi de undă sunt: λ1= 632,8 nm, λ2= 1152 nm, λ3= 33913 nm și λ4= 5435 nm.

Heliul nu participă în procesul laser, dar acesta crește eficiența excitării astfel încât eficiența laser crește cu un factor de aproximativ 200.

1.1 Laserul cu He-Ne laser (la Kastler-Brossel Laboratory de la Universitatea Paris 6)

http://en.wikipedia.org/wiki/Helium%E2%80%93neon_laser

Laserul cu vapori metalici

Acești laseri au mediul activ constituit din atomi de metal. Sunt două tipuri de astfel de laseri:

a) Laseri cu vapori metalici neutrii ( de exemplu: laserul cu vapori de cupru și laserul cu vapori de aur)

b) Laserii cu vapori metalici ionizați, (de exemplu: laserul cu heliu-cadmiu).

Acești laseri emit radiație electromagnetică în vizibil într-o formă de pulsuri rapide și cu eficiență ridicată.

a) Laserul cu vapori de cupru (CVL)

Funcționarea laserului a fost demonstrată în anul 1966, primul laser comercial apărând în anul 1980. Acest laser are o eficiența relativă ridicată (peste 1%) față de laserii cu domeniul spectral vizibil, astfel se pot realiza pulsuri cu puteri ridicate.

Structura și funcționarea laserului cu vapori de cupru

Laserul cu vapori de cupru este un laser cu gaz, este construit ca un tub cu ferestre la capete, tubul fiind umplut cu gaz inert și o cantitate mică de cupru pur. Diametrul tubului este cuprinsă între 10 și 80 de mm și conține gaz de neon la o presiunea de 25-30 torri.

Pentru a avea vapori de cupru metalul trebuie să aibe o temperatură ridicată, astfel tubul trebuie să fie construit din zirconiu sau alumină. Acestea au temperatura materioalelor de rezistență superioară metalelor.

Temperatura de topire a cuprului este de 1083 °C. La temperaturi mai mari decât punctul de topire sunt generați vapori de cupru, cu o concentrație suficient de ridicată, care sunt folosiți drept mediu activ pentru laser. Temperatura măsurată la ieșirea tubului poate atinge valori cuprinse între 1400 și 1500 oC.

Înainte de umplerea tubului cu gaz de neon se introduce un volum solid de cupru metalic pur, descărcarea electrică fiind produsă de tensiunea înaltă de pe electrozii de la capetele tubului. Prin urmare, crește temperatura în interiorul cavității tubului, necesară evaporării cuprului, iar presiunea vaporilor de cupru este în jur de 0,1 torri.

În timpul efectului laser numai o fracțiune din atomii de cupru sunt ionizați și sunt deplasați către capetele tubului. Aici vaporii se răcesc și se transformă în metal solid. Astfel, se reduce cantitatea de vapori de cupru din tub. După o funcționare, de câteva sute de ore, trebuie să se introducă din nou cupru în tub.

„Pulsurile de înaltă tensiune aplicate pe electrozi produc accelerarea electronilor ce se ciocnesc cu moleculele de vapori de cupru, excitându-le pe unul sau două nivele de energie laser superioare disponibile.”

Lungimile de undă ale radiațiilor emise de acești laseri au valorile: λ1=510,6 nm (această lungime de undă are culoarea verde) și λ2=578,2 nm (are culoarea galben).

Laserul cu vapori de cupru este restricționat să funcționeze în impulsuri. Acesta este un laser cu trei nivele. Cele trei nivele sunt: starea fundamentală a atomului de cupru, nivelul de energie laser superior și nivelul de energie laser inferior.

Concluzii. Conform informațiilor de mai sus putem trege urmatoarele concluzii despre laserii cu vapori de cupru:

– presiunea vaporilor de cupru este aproximativ 1 torr și temperatura optimă de funcționare este la 1650 ± 50 oC (temperatura ridicată necesară pentru efectul laser fiind obținută prin încălzirea a ceea ce rezultă în urma descărcării electrice în gaz).

– laserul este foarte sensibil la puritatea gazului activ și funcționează simultan pe două linii spectrale, și anume verde și galben

– energia pe puls a liniei verzi depinde de frecvența pulsurilor electrice aplicate, iar energia pe puls a liniei galbene este aproape independentă de frecvența pulsurilor electrice aplicat

– acești laseri pot funcționa la fel și fără o cavitate optică, având un câștig foarte ridicat

– în practică o oglindă reflectă 100%, iar cealaltă doar 10%

– este posibil să se obțină efect laser la temperaturi scăzute, la 400 oC, prin utilizarea sărurilor de cupru precum clorura de cupru.

Aplicațiile laserilor cu vapori de cupru sunt următoarele:

– surse de pompaj pentru laserii cu colorant, pentru pulsuri scurte

– iluminarea obiectelor în fotografierea la viteză ridicată (ieșirea laserului cu vapori de cupru este o radiație laser în domeniul vizibil la o frecvență a pulsurilor foarte mare; această radiație poate fi utilizată ca o sursă de iluminare pentru fotografierea flash la viteze mari)

– în justiție pentru indentificarea amprentelor digitale și a urmelor reziduale care nu pot fi identificate utilizând surse de lumină spectrale înguste convenționale

– terapia fotodinamică

– îmbogățirea uraniului (U235) – pentru fotoionizarea selectivă a U235 în vaporizarea uraniului natural.

Cantitatea de U235 din uraniul natural este foarte dificil de separat deoarece este foarte mică. Utilizând acest tip de laser este posibilă ionizarea selectivă numai a U235, colectarea materialului ionizat făcându-se pe discuri încărcate electric. Puterea medie maximă a laserilor cu vapori de cupru este de 6.000 W, pe când cea maximă a laserilor comerciali este de numai 100 W.

1.2 Laserul cu vapori de cupru

http://www.repairfaq.org/sam/laserpic/hbl2pics.htm

Laserii cu vapori de aur (GVL)

Acest tip de laser este similar cu laserul amintit mai sus. Au aceeași structură și principii de funcționare. Uneori același tub laser și sursa de putere sunt utilizați pentru ambele tipuri de laseri. Singura diferență constând în faptul că o sârmă de aur pur a fost pusă în locul cuprului solid.

Lungimea de undă a laserului cu vapori de aur este roșie și are lungimea de undă de 628 nm.

Principalele aplicații ale acestui tip de laser sunt în tratamentele experimentale de cancer prin terapie fotodinamică (PDT).

1.3 Laserul cu vapori de aur

http://www.siom.ac.cn/eng/researchlaboratories23.asp

b) Laserul cu heliu-cadmiu (He-Cd)

Laserii cu heliu-cadmiu sunt împarțiți în două clase:

– laseri cu vapori metalici (la aceștia efectul laser are loc între nivelele de energie ale ionului de cadmiu, deci mediul laser este alcătuit din vapori metalici ionizați)

– laseri cu gaz ionic (proprietățile acestui laserului sunt similare cu cele ale laserului cu heliu-ne-on, cel din urmă fiind un laser cu gaz atomic neutru).

Acest laser este un laser cu gaz, iar cadmiul metalic poate fi transformat în fază gazoasă prin încălzire.

„Excitarea atomilor de Cadmiu în gaz pe nivelul laser superior este similară procesului de excitare a gazului de neon din laserul cu He-Ne. Atomii de Heliu sunt excitați prin ciocniri cu electronii accelerați, și aceștia pot transfera energia lor atomilor de Cadmiu prin ciocniri.

Tranzițiile din laserul cu Heliu-Cadmiu sunt între nivelele de energie ale atomilor de Cadmiu odată ionizați, și sunt disponibile în jur de doisprezece linii. Aceste lungimi de undă sunt în domeniul lungimilor de undă scurte, violet și ultra-violet (UV).”

Principala aplicație a acestui laser este în laboratoarele de optică, pentru fabricarea hologra- fică a rețelelor de difracție. Problema laserului cu heliu-cadmiu este menținerea distribuției omogene a vaporilor metalici în interiorul descărcării electrice a tubului, astfel ionii sunt atrași de ferestrele reci de la capetele cavității. Pentru a preveni răcirea pe ferestre a cadmiului sunt puse gropi reci înaintea ferestrelor laser.

Efectul laser în laserul cu heliu-cadmiu

Cadmiul metalic este încălzit la o temperatură de 250 oC, ceea ce crează presiune de vapori.

Heliu fiind un gaz nobil, energia de excitare a acestuia este foarte ridicată (aproximativ 24 eV) în comparație cu cadmiu care este un metal cu energia de excitare scăzută (aproximativ 9 eV). În acest fel heliul rămâne neutru electric și umple cavitatea tubului, în timp ce atomii de cadmiu pozitivi sunt deplasați înspre catodul negativ.

Cele mai bune lasere pierd în jur de 1 gram de cadmiu metalic la fiecare 1.000 ore de funcționare a laserului.

Câștigul și puterea de ieșire pentru principalele două linii ale acestui laser sunt mult mai mari decât pentru laserul cu heliu-neon, dar mai mici decât laserul cu Ar+.

Caracteristicile laserilor cu heliu-cadmiu:

– lungimile de undă de ieșire sunt de 441,6 nm (lumina albastră), respectv 325 nm (luminaultravi- oletă)

– eficiența totală maximă pentru linia albastră este de 0,02% și în UV de 0,01%

– puterea maximă de ieșire este de 150 mW pe linia albastră și 50 mW pe UV

– distanța dintre două moduri longitudinale este aproximativ 200 MHz

– banda spectrală este de 0,003 nm, aproximativ 5 GHz, și lungimea de coerență de aproximativ 10 cm.

1.4 Laserul cu Heliu-Cadmiu

II) Laseri cu gaz ionizat

Laserii cu gaz ionizat sunt cei cu gaze nobile și anume Argon (Ar+) și Kripton (Kr+).

Laserul cu gaz cu argon ionizat (Ar+)

A fost iventat în 1964 de William Bridges și Hughes și conține un tub umplut cu gaz de argon ce se transformă în plasmă într-o stare excitată. „Plasma este o stare a materiei în care electronii sunt separați de atomi și molecule, care în mijloc conține electroni liberi și ioni”.

Laserul cu argon ionizat are două tranziții laser în vizibil cu lungimile de undă λ1= 488 nm (albastru) și λ2= 514,5 nm (verde), dar emite și în spectrul UV la lungimile de undă λ1= 351,1 nm și λ2= 363,8 nm.

Puterea de ieșire al laserului cu argon

Aceștia sunt laseri numai în vizibil ce produc multe culori cu puteri comparative mari. Câștigul mediului activ în acest laser este foarte ridicat și prin urmare poate fi înmagazinată o putere ridicată în laserii cu argon ionizat, deși aceștia au o eficiență scăzută. Puterea la ieșire crește cu o funcție neliniară cu densitatea de curent din tub. Astfel se foloseasc tuburi înguste și curenți foarte mari cu valori cuprinse între 100 și 500 A/cm2. Aceștia necesită o alimentare separată la rețeaua electrică tifazată.

Aprinderea laserului cu argon ionizat este făcută cu un puls de tensiune înaltă pentru ionizarea gazului de argon. Astfel curentul continuu ridicat, mai mare de 50 A, menține efectul laser. Prin urmare densitatea mare de curent crează cantități mari de căldură ce trebuie să fie eliminată din laser. Acești laseri necesită răcire cu apă. Tubul laser este construit din materiale speciale, ca de exemplu oxidul de beriliu, pentru a rezista la temperaturi înalte. Acest material are o conductivitate termică foarte ridicată.

Aplicațiile laserului cu argon ionizat:

– chirurgie generală pentru aplicații ce utilizează absorbția la lungimi de undă specifice

– oftalmologic în desprinderile de retină

– holografie (deoarece au putere mare în spectrul vizibil).

1.5 Laserul cu gaz cu argon ionizat (emite lumină verde-albastră la 488/514 nm)

http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_laser

Laserul cu Kripton

Acest laser este foarte asemănător cu laserul cu argon, eficiența lui fiind mai mică și având multe linii în spectrul vizibil, în special în domeniul spectral de la galben la roșu. Puterea maximă de ieșire în fiecare linie este de aproximativ 100 mW.

Aplicațiile acestui laser sunt în domeniile de artă și la realizarea de efecte vizuale fantastice.

1.6 Laserul cu Kripton

http://www.feelhype.com/portfolio/krypton-green-laser/

III) Laserii cu gaz molecular

Toți laserii descriși mai sus se bazează pe tranzițiile electronice dintre diferite nivelele de energie principale. Într-o moleculă nivelele de energie principale sunt divizate în nivele de energie vibraționale.

Fiecare nivel de energie vibrațional poate fi împărțit, la rândul său, în două nivele de energie rotaționale. Nivelele de energie vibraționale sunt acele nivele de energie asociate fiecărei oscilații de atomi din moleculă, iar nivelele de energie rotaționale sunt acele nivelele de energie asociate rotației moleculei.

Diferența dintre două nivele de energie vibraționale între care se produc efect laser este mai mică decât diferența dintre nivelele de energie principale. Prin urmare, lungimile de undă asociate acestor tranziții de energie dintre aceste nivele sunt mari și în general sunt în spectrul de infraroșu.

Laserii cu dioxid de carbon, monoxid de carbon, azot, cei chimici și cu excimeri face parte din această categorie.

Laserul cu dioxid de carbon (CO2)

Efectul laser în molecula de dioxid de carbon a fost demonstrat prima oară de Chandra Kumar Naranbhai Patel în anul 1964. Patel a trimis un puls de descărcare electrică printr-un gaz pur de dioxid de carbon într-un tub laser și a obținut la ieșire un puls mic laser.

Dioxid de carbon este un gaz în care se produce efect laser, însă pentru a îmbunătăți eficiența laserului trebuie să fie adăugate și alte gaze în tubul laser.

Laserul standard cu dioxid de carbon include în mediul activ un amestec de dioxid de carbon cu azot și heliu. Proporțiile optime a celor trei gaze în acest amestec depinde atât de sistemul laser, cât și de mecanismul de excitare. În general pentru un laser în undă continuă proporțiile sunt următoarele: CO2:N2:He –1:1:8.

Dioxidul de carbon este o moleculă liniară și cei trei atomi sunt situați pe o linie dreaptă cu atomul de carbon în mijloc.

Laserul cu monoxid de carbon (CO) este foarte asemanător cu laserul cu dioxid de carbon, singura excepție fiind gazul activ și anume monoxidul de carbon.

Spectrul de radiație la acești laseri este de 5-6 μm. Principala problemelă a acestui laser este gazul de monoxid de carbon care este otrăvitor.

Laserul cu azot

A fost construit în anul 1963 și s-a produs pentru comercializare din 1972. Mediul activ în acești laseri este gazul de azot la presiuni de la 20 torri până peste o atmosferă. În unii laseri gazul curge în tub, iar alții au tubul etanș.

Funcționarea laserului cu azot în impulsuri

Excitatea gazului se realizează printr-un puls scurt, în jur de 10 nsec., la o tensiune înaltă cuprinsă între 20 și 40 KV. Puls de înaltă tensiune crează o descărcare electrică în gaz, ce provoacă o inversie de populație momentană. Pulsul scurt este emis și gazul revine pe starea fundamentală. Astfel putem spune ca laserul cu azot este un laser pulsat.

Câștigul mediului activ în laserul cu azot este foarte ridicat, având valoarea de 50 dB/m.

Laser cu azot nu poate să emită radiație continuu deoarece timpul de viață al nivelului de energie laser superior este de aproximativ 40 nsec., în timp ce timpul de viață al nivelului de energie laser inferior este lung.

Proprietățile laserului cu azot

– laser este foarte simplu și ieftin

– laserii cu azot emit radiație în regiunea UV a spectrului electromagnetic, la lungimea de undă de 337 nm

– frecvența pulsului, peste 1.000 Hz, este limitată de efectele termice

– durata pulsului este de ordinul a 10 nsec.

– energia per puls este de câțiva mili-Jouli, iar energia medie este mai mare de câteva sute de mW

– eficiența totală este de aproximativ 0,1%.

Aplicațiile importante ale laserului cu azot:

– spectroscopie în spectrul ultraviolet (UV)

– pompajul optic al laserilor cu coloranți

– teste nedistructive, realizate prin încălzirea probei cu un puls de la laserul cu azot

– măsurători de procese foarte rapide.

Laserul cu excimeri

Condițiile necesare pentru efectul laser sunt obținute în moduri „exotice”.

Un excimer este o moleculă care are o stare legată numai într-o stare excitată. Această moleculă nu poate exista în starea fundamentală, iar atomii acestei molecule sunt separați.

Starea excitată există pentru o durată foarte scurtă, mai mică ce 10 nsec.

Numele de excimer provine de la combinația a două cuvinte: excitat dimer ( în traducere dimer excitat), ceea ce înseamnă că molecula este compusă din doi atomi și există numai în stare excitată. Aceste molecule sunt considerate ca fiind un complex și de aceea uneori cercetătorii le denumesc laser „exciplex”.

Laserul a fost inventat în anul 1971 în URSS de un grup de cercetători.

Aceștia au folosit molecula diatomică a xenonului (Xe2) la temperatură joasă și emisia stimulată cu o lungime de undă de 172 nm. Primul efect laser în gaz nobil cu halogen (XeBr) a fost prezentat în anul 1975 de Searl și Hart.

Cei mai uzuali laserii cu excimeri sunt următorii: ArCl, ArF, KrF, XeF, KrCl, XeCl și XeBr.

Nivelele de energie ale laserului cu excimeri

Dupa cum indică și numele lor gazele nobile sunt inerte, astfel o combinație de gaze nobile este o contradicție. „Atomii crează o stare legată numai după ce crește foarte mult energia lor de intrare într-o stare excitată ionizată. Această stare legată este nivelul laser superior, de pe care molecula revine pe o stare fundamentală ne-excitată. Condiția de inversie de populație este îndeplinită la momentul când aceasta este în stare excitată, deci populația de pe nivelul laser inferior este întotdeauna zero.”

Funcționarea laserului cu excimeri

Compoziția amestecului de gaz din interiorul tubului este alcatuită din foarte puțin halogen (între 0,1 și 0,2%), puțin gaz nobil (argon, kripton sau xenon) și 90% neon sau heliu.

Atomii de halogen pot provenii din una din molecule: F2, Cl2 sau Br2 sau din alte molecule ce conțin halogeni: HCl și NF3.

Dacă utilizăm un compus molecular de halogen avem un avantaj, mai exact activitatea chimică puternică a moleculei de halogen și în special a fluorul.

Excitarea laserului cu excimeri

Aceasta este realizată prin trecerea unui puls electric puternic prin amestecul de gaz. Excitarea trebuie să fie realizată într-un timp foarte scurt și cu o putere foarte mare cu valori cuprinse între 100 KW/cm3 și cațiva MW/cm3.

Datorită potențialului mare electronii, în gaz, sunt accelerați și energia lor cinetică este transferată moleculelor de gaz prin ciocniri. Moleculele de gaz nobil și de halogen sunt rupte și formează complexul legat excitat.

Eficiența de pompaj, se poate îmbunătăți, prin ionizarea amestecului de gaz utilizând iradierea cu raze X. Rata de pompaj este de ordinul a 1 GW de putere per litrul de gaz. Timpul de viață a stării excitate este de ordinul a 10 nsec, astfel pulsul laser este limitat la 10 nsec.

Mediul activ al laserului cu excimeri are câștigul ridicat și prin urmare laserul poate funcționa fără oglinzi. În practică, la un capăt este oglinda cu 100% reflectivitate și la cealaltă parte este utilizată o fereastră transparentă. Prin urmare un procent foarte mic ce se întoarce prin reflexie pe fereastră, iar acest procent este suficient să mențină procesul laser.

În general este utilizată o descărcare transversală deoarece se cere un pompaj puternic și rapid. În descărcarea transversală, distanța dintre electrozi este scurtă și acolo este suficient spațiu pentru electrozi. Datorită reactivității ridicate a gazului trebuie avută grijă să se etanșeze corect materialele în interiorul cavității.

Gazele din interiorul laserului cu excimeri este foarte toxic și prin urmare laserul trebuie să fie etanșat înainte de reumplerea cu gaz. Laserul este utilizat la câteva milioane de pulsuri și apoi este necesară reumplerea cu gaz.

Proprietățile laserilor cu excimeri:

– acești laserii cu excimeri emit în domeniul spectral ultraviolet (UV)

– radiația este emisă numai în pulsuri scurte

– presiunea gazului din interiorul tubului laser este ridicată, între 1 și 5 atmosfere

– durata fiecărui puls este de la picosecunde până la microsecunde.

Aplicațiile laserului cu excimeri

Laserii cu excimeri pot emite radiație UV cu puteri mai mari de ordinul a 100 Wați.

Fiecare foton emis individual transportă o cantitate mare de energie, care este suficientă să rupă legăturile din molecule în materialul ce absoarbe radiația, deoarece lungimile de undă emise sunt foarte scurte. Fiecare puls de radiație a acestui laserului conține un număr mare de fotoni, prin urmare laserul are o putere de peak foarte ridicată.

Laserul cu excimeri este un instrument perfect de tăiere pentru aproape orice material. Deși prețul unui laser cu excimer este relativ ridicat, acesta este utilizat foarte mult datorită proprietăților lui unice.

Aplicații speciale:

– fotolitografiere reprezinta procesarea materialelor la un grad foarte înalt de acuratețe, de ordinul fracțiunilor de microni

– tăierea țesuturilor biologice fără să afecteze zonele alăturate

– corectarea defectelor de vedere

– marcarea produselor (deoarece lungimea de undă a radiației laser este absorbită de orice materi- al, este posibil să se marcheze cu un singur puls toate tipurile de materiale, cum sunt: sticla, plasti-cul sau metalul).

1.7 Laserul cu excimeri

http://www.directindustry.com/prod/sms-elotherm/excimer-lasers-31500-159886.html

Laserul chimic

Primul laser chimic, ce a funcționat în mod pulsat, a fost construit în anul 1965 de Kasper și Pimental. Efectul laser al laserului chimic este bazat în general pe tranzițiile vibraționale ale moleculelor diatomice. Energie de pompaj provine din reacția chimică dintre doi atomi. Laserul chi- mic face parte din familia laserilor cu gaz dinamic. Aceștia din urmă sunt bazați pe expansiunea rapidă de căldură, aceasta reducând temperatura gazului.

Presiunea totală din interiorul unui laser chimic este joasă, de câțiva tori.

Reacția chimică

Reacția dintre hidrogen și fluor poate fi inițiată printr-o descărcare electrică sau printr-o modalitate chimică. În reacția dintre moleculele de hidrogen și atomii de fluor, reacția puternică a fluorului activ cu molecula de hidrogen crează hidrogenul liber plus o moleculă de acid fluorhidric (HF+). Apoi hidrogenul liber reacționează cu molecula de fluor. Reacția va continua cât timp sunt molecule de fluor și hidrogen. Curgerea gazului în interiorul cavității crează emisie laser în continuu.

Avantajele laserilor chimici au următoarele două avantaje: putere de ieșire foarte mare și sursa de energie este depozitată comod. Dezavantajele laserilor chimici sunt următoarele: fluorul este un gaz foarte reactiv și gazul de hidrogen poate exploda ușor.

Funcționarea laserilor chimici

În laserii chimici comerciali, tensiunea înaltă de aproximativ 8.000 V este aplicată pe electrozii tubului laser, iar eficiența electrică este mai mică decât 1%, deși eficiența chimică este în jur de 20%. Unii laseri utilizează radiație UV pentru preionizarea descărcării electrice a gazului și crește eficiența reacției chimice.

Aplicațiile laserului chimic

Cele mai multe aplicații ale laserului chimic se folosesc in domeniul militar.

MIRACL( Mid Infra-Red Advanced Chemical Laser) sau laserul chimic avansat de infraroșu mediu este cel mai cunoscut laser chimic în America ca Sistem Laser ce Facilitează Testarea Energiei Înalte( HELSTF: High Energy Laser System Test Facility) utilizat în Ghidarea Proiectilu- lui( WSMR: White Sands Missile Range), în sud-centru New Mexico. Acesta este destinat pentru distrugerea oricărui prioectil în aer. A fost primul în clasa megawaților și a funcționat pentru prima oară în 1980.

Proprietățile acestor laseri: acesta emite o putere continuă mai mare de 2 MW pentru un timp scurt, apertura telecsopului special utilizat pentru dirijarea acestui laser este de 1,5 metri, cu localizarea automată computerizată a țintei și calitatea fasciculului este bună.

timp de funcționare a laserului în decursul ultimei decade.

Funcționarea laserului MIRACL

Funcționarea acestuia este similară motorului rachetei cu reacție, în care combustibilul, etilena, este înlocuit cu un oxidant, trifluorură de azot. Deuteriu se combină cu atomii de fluor excitați pentru a forma molecula de fluorură de deuteriu, în timp ce heliu stabilizează reacția și controlează temperatura. Puterea de ieșire poate fi variată peste un domeniu larg prin modificarea ratei de curgere a combustibilului și amestecului. Fasciculul laser, în rezonator, este de 3 cm lățime și 21 cm înălțime.

1.8 Laserul MIRACL

http://www.kurzweilai.net/global-space-warfare-technologies-influences-trends-and-the-road-ahead

Laserul Chimic cu Iod Oxigen (COIL)

Acest laser a fost iventat în laboratoarele de armament din SUA anul în 1977 și este bazat pe reacția dintre iod și oxigen. A fost testat în laboratoarele forțelor aeriene ca un potențial sistem de armă grea și se utilizează în principal pentru distrugerea proiectilelor în aer.

Acest laser emite radiație la o lungime de undă de 1,3μm. Aceasta lungime de undă scurtă este obținută de laserii chimici și este bună pentru aplicațiile de armament deoarece atmosfera are o transmisie ridicată la această lungime de undă și o disponibilitate excelentă de instrumente optice, necesare pentru sistemele laser de putere mare.

1.9 Laserul Chimic cu Iod Oxigen

http://spie.org/x39813.xml

Laserii de infraroșu îndepărtat (FIR – Far Infrared)

Laserii FIR sunt laseri cu gaz și emit radiație în domeniul lungimilor de undă 1000μm. Efectul laser se produce între nivelele de rotație ale moleculelor de gaz din mediul activ. Acesta din urmă este în general un gaz cu molecule organice simple cum ar fi: C2H4, CF4, NH3. Cea mai bună metodă de a produce inversia de populație este pompajul cu un alt laser la lungime de undă scurtă. De obicei se utilizează laserul cu dioxid de carbon pentru pompaj.

Structura și proprietățile laserilor FIR

Pe piață sunt puțini laseri FIR disponibili deoarece aceștia sunt utilizați în special pentru scopuri științifice, iar principala utilizare este în măsurătorile spectroscopice. Puterea de ieșire a laserilor este de ordinul a câțiva mili-wați până la sute de mili-wați. Gazul laser este confinat într-un tub. Tubul poate fi închis etanș sau gazul poate ori să curgă prin acesta. Presiunea gazului din tub este între 30 și 300 torri. Pompajul optic este realizat pe direcția axei optice a laserului, iar oglinda prin care este realizat pompajul este depusă astfel încât lungimea de undă de pompaj să treacă prin ea și lungimea de undă laser să nu treacă. Prin urmare radiația laser este menținută în interiorul tubului parcurgând mult timp prin mediul activ și astfel rezultând amplificarea.

1.10 Laserii de infraroșu îndepărtat

http://www-rjn.physics.ox.ac.uk/Laboratory/Fir_Laser/FIR_Laser.htm

1.2.2. Laserii cu corp solid

Este convenabil să excităm laserii a căror mediu activ este solid prin „pompaj optic”.

Atomii dintr-un solid sunt legați unul de celălalt, și interacția dintre aceștia este puternică. La laserii cu corp solid domeniile spectrale de absorbție și emisie ale solidelor sunt mult mai largi decât al celor de gaze. Mediul activ este excitat prin iluminarea cu o sursă electromagnetică externă.

În pompajul optic sunt utilizate două tipuri de surse electromagnetice. Și anume: surse cu spectrul electromagnetic de bandă larg( exemple: lămpile flash, cele cu incandescență sau arc și surse cu spectrul electromagnetic de bandă îngustă( exemplu: alți laseri).

Structura mediului activ în laserii cu corp solid

Mediul activ este dintr-un material solid în care sunt împrăștiate impurități de ioni ai altui material, iar atomii solidului de bază sunt înlocuiți de aceste impurități ionice

Solidul de bază influențează structura inferioară a nivelului de energie. Prin urmare unele impurități de ioni vor emite la lungimi de undă foarte apropiate. Proprietățile optice ale laserului sunt determinate de impuritățile de ioni.

Proprietățile fizice ale mediului activ, conductivitatea termică și gradientul termic, sunt determinate de solidul gazdă. Putem spune ca solidul gazdă determină nivelele de putere maximă ce pot fi emise de laser.

Laserii cu corp solid pompați optic

Mediul activ este un cristal sau sticlă, iar forma acestuia este în general o baghetă cu secțiunea transversală circulară sau pătrată.

Laserii cu corp solid emit radiația în mod pulsat( lămpile de pompaj sunt în general lămpi flash cu xenon sau kripton, în care gazul este conținut într-un tub de cuarț la presiune scăzută) sau în mod continuu( lămpile de pompaj pentru laserii în continuu sunt în general lămpi cu halogen sau lămpi cu descărcare în vapori de mercur la presiune ridicată).

Cea mai comună metodă, de transfer a luminii de pompaj de la lampă la mediul activ, este utilizarea unei cavități optice eliptice.

Pompajul cu diode a laserilor cu corp solid (DPSSL)

Dezvoltare a diodelor laser de mare putere a creat o metodă nouă de pompaj pentru laserii cu corp solid. Astfel sunt utilizate diodele laser ca sursă de pompaj, în loc să se folosească o sursa de pompaj cu spectrul larg. Lungimea de undă a diodelor laser poate fi modificată astfel încat să se potrivească cu spectrul de absorbție al mediului activ. Diode laser sunt surse foarte eficiente și aproape toată lumina lor este absorbită de mediul activ. Prin urmare foarte puțină energie este pierdută.

Laserii cu corp solid cristalin semiconductor

Următorii laseri fac parte din această categorie: laserul cu rubin, laserii cu YAG:Nd și sticle:Nd, laserul cu centrii de culoare, laserul cu alexandrit, laserul cu titan-safir, iar diodele laser fac parte din laserii cu corp solid semiconductor.

Laserul cu rubin

Rubinul este un oxid de aluminiu care contine mici cantitati de ioni de crom si o piatră prețioasă pentru bijuterii. Laserul cu rubin funcționează într-un domeniu foarte îngust al parametrilor, este un laser cu trei nivele de energie, fiind primul laser inventat – în anul 1960, de Teodore Maiman.

A fost foarte greu de realizat laserului cu rubin în undă continuă deoarece acesta este un laser cu trei nivele. Dar utilizând o lampă cu arc cu presiune mare de vapori de mercur prin utilizarea pompajului foarte intens a fost construit un laser cu rubin în undă continuă.

Laserul cu neodim (Nd)

Sticla este utilizată ca material gazdă cînd este necesar un laser în impulsuri, cu putere mare a fiecărui puls și rata de repetiție a pulsurilor este scăzută. Laserii cu neodim sunt laseri cu patru nivele. Laserii cu sticlă dopată cu Nd pot emite o cantitate mare de energie într-un singur puls.

1.3 Clasele laserilor

Standardul român împarte laserii în 4 clase după riscurile asociate in funcție de lungimea de undă, durata de emisie și puterea sau energia emisă. Standardul stabilește limite precise ale puterii si energiei pentru fiecare clasă de laseri în funcție de lungimea de undă și durata de emisie a laserului.
Clasa 1 sunt laserii ai caror parametri de funcționare nu implică pericol în urma expunerii și au puteri în undă continuă < 0.39 mW. Această clasă este fară riscuri cunoscute.

Clasa 2 include laserii ce emit radiație vizibilă între 400 și 700 nm, cu puteri în undă continuă mai mici de 1mW, dar mai mari de 0.39 mW. Laserii din această clasă nu prezintă risc de incendiu, iar radiația lor împraștiată nu este periculoasă. Ochiul este protejat de leziuni numai daca funcționează reacția defensivă la lumină orbitoare, mai exact reflexul de clipire.

Clasa 3 conține laserii a caror risc de incendiu este scăzut iar expunerea de scurtă durată a pielii nu este însoțitp de distrugeru. Această clasă este divizată în două subclase:

– clasa 3A: radiația in spectrul vizibil a laserilor are puteri de undă continuă ce nu depasesc 5mW, iar pentru laserii in impulsuri limita de putere este de cinci ori mai mare fată de cea a laserilor de clasă 2; iradiația in orice punct al fasciculului laser nu depaseste 25 mW/m2. Aceasta este cu risc coborât.

– clasa 3B: dacă se priveste direct în fascicul este periculos; laserii in undă continuă nu depasesc puterea de 0,5 W, iar in impulsuri trebuie să fie mai mică de 105 J/m2. Reflxiile difuze nu prezinta risc decă distanta minimă de privire depășește 13 cm, ian timpul maxim de privire este sub 10 secunde. Această clasă este un risc moderat.

Clasa 4. În această clasă se încadrează laserii de putere mare, care prezintă risc biologic prin expunere la radiatia directă și difuză. Expunerea maximă permisă este determinată utilizând programe de calcul specializate.

Prezentarea sumară a claselor laser ANSI și CDRH

Puterea totală a laserilor cu funcționare în undă continuă cu emisie laser în domeniul vizibil.

Precauțiile pentru laserii de clase superioare includ toate precauțiile laserilor de clase inferioare

În standardele de expunere se utilizează doi termini de referință:

– limita de emisie accesibila, fiind nivelul maxim de emisie accesibila permis pentru o anumita clasa de laseri

– expunerea maximă permisă, fiind nivelul radiației la care poate fi expus omul, fara a suferi efecte nedorite; organele sensibile sunt ochiul si pielea, care nu trebuie sa sufere raniri sau alterari.

Pentru ca acestea să nu se întâmple trebuie să avem grijă de următoarele: lungimea de undă a radiației, de durata impulsului sau timpul de expunere, de țesutul expus si de dimensiunea imaginii pe retină pentru radiația din vizibil si infraroșu apropiat.

Protecția laser

Ochelarii de protectie reprezintă principalul mijloc împotriva accidentelor produse de fascicolele directe sau reflectate. . Sticla obișnuită protejează ochiul împotriva lungimilor de undă mai scute de aproximativ 300 nm si mai largi de aproximativ 2700 nm. Regiunea spectrală dintre cele două limite trebuie acoperită utilizand filter optice speciale. Lungimile de undă și densitățile optice corespunzătoare acestor lungimi sunt înscrise pe ochelari de protecție.

Ochelarii folosiți in protecția laser sunt caracterizați de următorii parametrii:

– lungimea de undă sau domeniul spectral la care pot fi folosiți

– expunerea maximă permisă

– densitatea optica necesară a ochelarilor la o anumită lungime de undă

– cerintele de transmisie a luminii vizibile

– expunerea radiantă accesibilă maximă sau iradiantă maximă

– expunerea radiantă sau iradiantă la care are loc distrugerea ochelarilor

– degradarea sau modificarea mediilor absorbante

– rezistența mecanică a materialelor.

Ochelarii din plastic transparent, din policarbonat, sunt adecvați pentru protecția in cazul utilizării laserului cu dioxid de carbon, care trebuie să fie marcați pentru densitatea optică corespunzatoare. Aceștia pot fi folosiți pâna la puteri de 100 W.

Echipamentul de protectie special este destinat personalului din cercetare si personalului expus la radiția laserilor din clasa 4.

Norme generale de protectie a muncii cu privire la laseri fac referiri concrete la:

– valorile mxime admise ale expunerii energetice/iluminării energetice la nivelul corneei pentru expunerea oculară directă

– valorile maxime admise ale expunerii energetice/iluminării energetice a ochilor la reflexii difuze ale fasciculelor laser sau la surse laser extinse

– valorile maxime admise ale expunerii enrgetice/iluminării energetice a pielii

– unghiurile limită ale surselor extinse.

1.4 Proprietatile laserilor

Sunt patru proprietăți ale laserului care stau la baza aplicațiilor terapeutice ale energiei laser. Acestea sunt:
– monocromaticitatea
– coerența
– direcționalitatea
– strălucirea.

1.3.1 Monocromaticitatea este un spectru în general foarte îngust de lungimi de undă. Aceasta se datorează faptului că toți fotonii stimulați au aceleași caracteristici cu fotonul stimulator. Monocromatismul laserului este determinat de emiterea de catre acesta a unui fascicul luminos de o singura lungime de unda. O radiație laser este cu atât mai monocromatică cu cât se încadrează într-o bandă Δλ mai mică.

Este utilă această proprietate a laserilor în clinica neoplasmului tegumentar deoarece cromoforii cutanați absorb selectiv anumite lungimi de undă. Lungimea de undă specifică a luminii laserului afectează de asemenea profunzimea penetrarii acestuia in țesut. De obicei profunzimea penetrarii laserului crește o data cu creșterea lungimii de undă din cadrul spectrului vizibil. Atunci când se alege tipul laserului pentru o anumită afectiune cutanată se are în vedere profunzimea cromoforului și lungimea de undă specifică absorbită de aceasta.

1.3.2 Coerenta este a doua proprietate unică a laserului, acest fapt aratând ca undele luminoase sunt in fază atât in timp, cât și în spațiu. Coerența radiației laser este proprietatea acestuia prin care toți fotonii au aceeași fază datorită faptului că prin emisia stimulată se produc fotoni cu aceleași caracteristici cu cele ale fotonului incident. Când lumina este emisă de un laser, aceasta este emisă în aceeași direcție și în aceeași fază. O radiație este cu atât mai coerentă cu cât contrastul franjelor de interferență, obținute cu această radiație, este mai mare. Experiențe de interferență cu raze laser arată un grad înalt de coerență.

Coerența spațială. Considerând două raze provenite din două puncte diferite ale unei surse luminoase, dacă acestea pot interfera( prin suprapunerea lor obținându-se franje de interferență), cele două radiații sunt coerente.

Coerența temporală. Dacă radiația emisă la un moment dat de un anumit punct al sursei poate interfera cu radiația emisă la un moment ulterior de același punct al sursei, cele două radiații sunt coerente in timp.Unda laser prezintă această proprietate.

1.3.3 Directionalitatea este proprietatea de a se propaga pe distanțe mari cu o divergență foarte mică.

Aceasta arată paralelismul undelor emise de un laser. Prin reflectarea luminii într-o cameră specială situată între două oglinzi care permit ieșirea doar a undelor paralele, se constituie această proprietate. Cum undele luminii sunt paralele între ele, tendinta spre divergentă este mică. Conform acestei proprietăți, fasciculul laser poate fi propagat pe o lungă distantă prin fibrele optice, fară a se pierde lumina prin împrăștiere.

În aplicațiilor terapeutice, fasciculul luminii laser este direcționat către țintă folosind fibre optice sau un braț articulat.

1.3.4 Strălucirea. Amplificarea procesului într-o cavitate laser produce o densitate energetică crescută. Energia și puterea cuantifică cantitatea de lumină emisa de un laser. Energia masurată în Joule reprezintă lucrul mecanic, iar puterea reprezintă rata la care energia este consumată. Iradierea reprezintă densitatea de putere a fasciculului laser, care este egală cu puterea fasciculului laser raportată la aria fasciculului, ceea ce reprezintă marimea spotului.

CAP.2 Aplicații ale laserilor în domeniul dermatologiei

2.1 Generalitati in dermatologie si cei mai utilizati laseri in acest domeniu

Aplicațiile laserilor în dermatologie și cosmetică sunt considerate o noutate. Aplicațiile practice și clinice ale laserilor sunt în creștere în diferitele centre de cercetare și de specialitate. Cu câțiva ani în urmă, laserul era perceput de mulți din domeniul dermatologiei ca o mașinănărie responsabilă pentru determinarea unei afectiuni.

Laserele au fost folosite în dermatologie pentru mai mult de 20 de ani. Primele lasere utilizate au fost cele cu rubin și argon. Laserul cu argon a fost utilizat în principal în tratamentul leziunilor vasculare cutanate, iar laser cu dioxid de carbon a fost utilizat atât ca un instrument de tăiere, cât și de ablație.

Recent, datorită unei mai bune întelegeri a laserelor, mai cu seama a celor computerizati, laserii sunt considerați un instrument indispensabil pentru dermatolog. Inainte de apariția lor, diferite leziuni ale pielii erau greu de tratat și, de cele mai multe ori, ramaneau fără rezultat.

Anumite tipuri de lasere, cum ar fi laserul cu dioxid de carbon este de mare ajutor pentru un dermatolog, de aceea sunt considerate un ajutor indispensabil în acest domeniu.

Deși diferite lasere sunt disponibile acum cu diverse aplicații pentru refacerea pielii, tratamentele vasculare sau îndepărtatea părului, totuși utilizarea laserului trebuie să fie monitorizatată doar pentru anumite cazuri din cauza costurilor mari ale tratamentului, în afară de alți factori care pot să nu fie acceptati de către pacienți.

O mulțime de pacienți sunt înfricoșați de ideea că terapia cu laser poate produce cancerul. În ciuda încercarilor de a-i convinge ca un laser nu este altceva decât lumină și că este folosit în ramuri delicate ca oftalmologia, sunt unele persoane care nu pot fi convinse.

Goldman însuși, primul care a folosit un laser în scop chirurgical, declară: "Daca nu ai nevoie de un laser, nu folosi unul".

Cei mai utilizați laseri in dermatologie sunt laserul cu dioxid de carbon, laserul cu rubin si laserul cu neodim.

2.1.1 Laserul cu dioxid de carbon

Tranzițiile laser

Tranzițiile laser în laserul cu dioxid de carbon se produc când molecula va trece de pe un nivel de energie superior al unui mod asimetric pe unul din celelalte două. Tranziția pe modul de întindere simetric corespunde lungimii de undă λ=10,6 μm, iar tranziția pe modul de încovoiere corespunde lungimii de undă λ=9,6 μm.

Fiecare nivel de energie vibrațional este subdivizat în multe nivele de energie rotaționale. Tranzițiile pot avea loc între nivele de energie vibraționale cu diferite nivele de energie rotaționale, astfel sunt multe linii laser în jurul principalelor tranziții vibraționale.

Funcționarea laserului cu dioxid de carbon

Descărcarea electrică este produsă în tubul laser. Energia electronilor accelerați este transferată prin ciocnirile moleculelor de azot și cele ale dioxid de carbon.

Moleculele de azot ajută în procesul de excitare a moleculelor de dioxid de carbon. Primul nivel de energie vibrațional al moleculei de azot este foarte similar cu cel al modului de comprimare asimetrică a moleculei de dioxid de carbon. Astfel energia poate fi ușor transferată de la moleculele de azot excitate la moleculele de dioxid de carbon.

Moleculele de heliu sunt adăugate la amestecul de gaz pentru depopularea nivelului de energie laser inferior ca să se păstreze inversia de populație și pentru stabilizarea descărcării electrice prin disiparea căldurii din zona efectului laser.

Căldura specifică, ce determină conductivitatea termică, pentru heliu este de cinci ori decât cea a azotului. Presiunea gazului din interiorul tubului laser cu dioxid de carbon este cuprinsă între 5 și 30 torri, din care 10% gaz de dioxid de carbon, 10% azot și restul este heliu.

Proprietățile laserului sunt următoarele:

– putere de ieșire este ridicată

– spectrul de ieșire este în domeniul spectral IR( 9-11 μm)

– eficiență este foarte ridicată (peste 30%).

– pot funcționa în continuu sau în impulsuri

– puterea medie de ieșire este de 75 W/m pentru curgere lentă de gaz și peste câteva sute de pentru curgere rapidă de gaz

– funcționarea este foarte simplă

– gazele nu sunt toxice.

Tipuri de laseri cu dioxid de carbon

Deși sunt multe tipuri de laseri cu dioxid de carbon toate au aceleași principii fizice. Diferențierea dintre acestea este structura lor, mecanismul de excitare și radiația de ieșire.

Laseri cu curgere de gaz de dioxid de carbon

Amestecul de gaz curge continuu prin tubul laser în timpul efectului laser. Curgerea gazului este utilizată cînd este necesară o putere maximă la ieșirea laserului cu dioxid de carbon. Gazul curgere de-a lungul tubului și este scos afară în atmosferă. Laserii cu curgere de gax sunt foarte simpli și nu necesită gaze cu puritate. La ieșirea acestor laseri puteri pot fi obținuți sute de wați.

Laserul cu dioxid de carbon etanșat (închis)

Laserul cu gaz este umplut cu amestecul optim de gaze și este etanșat. Se aplică un potențial electric ridicat pe electrozii de la capetele extreme ale tubului de gaz. Electronii accelerați excită moleculele de gaz. Acești laserii au o utilizare limitată cu puteri de ieșire mai mici de 200 Wați. Uneori rezervorul de gaz este atașat tubului etanș pentru a se reîmprospăta gazul din tub cu cel din rezervor.

Problema care opresc laserii etanșați este disocierea moleculelor de dioxid de carbon în monoxid de carbon și oxigen în timp. Astfel este adăugat un agent catalizator în amestecul de gaz pentru a reduce acest efect. Acesta produce o reacție inversă disocierii și reformează molecula de dioxid de carbon care este necesară efectului laser.

Noile clase de laseri etanși cu dioxid de carbon sunt construiți din metal ce nu au tub de sticlă. Acești laseri sunt excitați prin tensiunea de radiofrecvență și nu direct prin descărcare electrică creată de tensiunea înaltă.

Laserul cu dioxid de carbon cu ghid de undă în interior

Se realizează un ghid de undă atunci când diametrul tubului laser este redus la dimensiuni de ordinul a 1 milimetru. Radiația din interiorul tubului cu diametru mic este confinată de a se deplasa de-a lungul tubului, cu pierderi mici. Utilizând tuburi ceramice pot fi construite lasere cu dioxid de carbon foarte mici.

Laserii cu dioxid de carbon cu curgere de gaz transversal

Când în interiorul laserului gazul curge perpendicular pe axa laserului este posibil să avem o curgere lungă pe o distanță foarte scurtă. Răcirea gazului ce curge este foarte eficientă, aceasta face posibilă obținerea la ieșire a unei puteri ridicate din acești laseri. Curgerile de gaz și descărcările electrice în acești laseri sunt de-a lungul lățimii laserului.

Distanța dintre electrozi este scurtă, astfel descărcarea electrică poate fi realizată orizontal pe gaz la presiune foate înaltă. Curgerea transversală este utilizată pentru laserii cu dioxid de carbon de putere foarte mare.

2.1 Laserul cu dioxid de carbon

http://news.thomasnet.com/fullstory/Carbon-Dioxide-Laser-provides-300-W-power-24335

2.1.2 Laserul cu rubin

Acesta este un laser cu trei nivele, fiind construit în undă continuă. Radiația laser are lungimea de undă λ = 694,3 nm și este de culoare roșie. Eficiența unui astfel de laser, adică raportul dintre energia utilă a radiației laser și energia electrică consumată, este de aproximativ 0.1% iar energia utilă a radiației laser este de aproximativ 5J. Putem spune următoarele despre laserul cu rubin: este un laser cu corp solid cu trei nivele, emite radiație în domeniul roșu al spectrului vizibil și radiația este emisă în pulsuri.

În medicină laserul cu rubin este utilizat ca un laser cu pulsuri scurte pentru tratarea leziunilor pigmentate benigne ale epidermei sau dermei. Acesta este utilizat și în medicina cosmetică pentru epilare. Laserul cu rubin are rezultatele cele mai bune pentru îndepărtarea părului roșcat deoarece radiația laser roșie emisă de către rubin este puternic absorbită de pigmentul din părul roșcat. Din acest motiv rădăcina, foliculul, părului se încălzește până la distrugere fără a afecta epiderma sau structurile celulare învecinate. Acest proces se numește fototermoliză.

2.2 Laserul cu rubin

http://en.wikipedia.org/wiki/Ruby_laser#mediaviewer/File:2_Maiman_Laser_Left_Side.jpg

2.1.3 Laserul cu nodim

Mediul activ al laserului cu sticlă dopată cu neodim poate fi confecționat în formă de disc sau bară, cu diametre peste 0,5 metri și lungimi mai mari de câțiva metri. Aceste dimensiuni sunt posibile deoarece sticla este material izotrop, transparent, și poate fi ușor prelucrat în forma corectă.

Problema cu sticlele ca gazdă este că au o conductivitate termică proastă. Astfel răcirea laserului când el funcționează în undă continuă sau în frecvență ridicată de repetiție este dificilă.

Cristalul de YAG este utilizat pentru pulsuri cu frecvență de repetiție ridicată. Conductivitatea termică a cristalului de YAG este mult mai ridicată decît cea a sticlelor. Acesta poate fi construit cu diametre cuprinse între 2 și 15 mm și lungimi cuprinse între 2 și 30 cm.

Laserii cu neodim sunt laseri cu patru nivele. Energia medie a laserului cu neodim în impulsuri poate fi ridicată. Laserii cu sticlă dopată cu Nd pot emite o cantitate mare de energie într-un singur puls și aceștia fac posibilă aplicația pentru fuziunea laser.

Eficiența totală a laserilor cu Nd este scăzută, fiind în domeniul 0,1 și 2%.

Caracteristicilor laserilor cu neodim:

– laser cu corp solid patru nivele

– emit în domeniul spectral infraroșu apropiat

– funcționează în impulsuri și undă continuă

2.3 Laserul cu neodim

http://en.wikipedia.org/wiki/Nd:YAG_laser#mediaviewer/File:Powerlite_NdYAG.jpg

2.2 Întinderea pielii

Structura pielii cuprinde trei straturi:

-epidermul este stratul extern la bază, aici se găsește melanina care dă pigmentația pielii

-dermul conține foliculi piloși, fibre de colagen și elastină care, odată cu înaintarea în vârstă, se degradează ducând la pierderea elasticității pielii

-hipodermul conține țesutul adipos subcutanat, adică grăsime.

Cauzele care duc la îmbătrânirea prematură a pielii, în special a celei de la nivelul feței, sunt expunerea la lumina solară, fumatul și dispariția grăsimii subcutanate.Dacă la o persoană tânără pielea feței este fină, fermă, fără riduri, odată cu trecerea timpului și sub acțiunea razelor solare apar semnele îmbătrânirii pielii. Pielea își pierde elasticitatea ceea ce duce la modificari ale texturii pielii, lăsarea pielii și apoi la apariția ridurile fine. De asemenea se modifică și culoarea pielii, apar petele pigmentare, atât cele datorate vârstei cât și soarelui, vase sparte sau dilatate. Pentru ameliorarea anumitor semne de îmbătrânire a pielii se pot folosi metode chirurgicale sau nechirurgicale.

Prin tratamentul cu laser sau diverse combinații ale acestuia cu alte tipuri de tratamente se poate obține recăpătarea elasticității pielii, închiderea porilor dilatați, dispariția petelor pigmentare sau vasculare, dispariția ridurilor fine sau ameliorarea celor adânci.Sunt efecte pe termen scurt și lung datorită folosirii terapiei cu laser.

Efectele pe termen scurt sunt reducerea intensității durerii prin stimularea producției și eliberarea beta-endorfine și îmbunătățirea fluxului sanguin local, manifestat prin creșterea temperaturii locale.

Efectul pe termen lung este creșterea energiei celulare și îmbunătățirea metabolismului celular, vindecarea mai rapidă a țesuturilor deteriorate datorită producției crescute de proteine și ADN. Laserul favorizează procesele naturale de vindecare ale organismului, crește rezistența la infecții prin stimularea răspunsului imunitar și facilitează drenajul limfatic. Laserul este un instrument foarte precis, ce furnizeaza un fascicol de lumina catre suprafata pielii pana in straturile profunde. Principalul avantaj al peeling-ului cu laser este controlul adancimii de penetrare in straturile dermului, uneori chiar si pana la dermul reticular.

Există mai multe tipuri de tratamente laser în funcție de nevoile pacientului pentru înlăturarea efectelor îmbătrânirii premature a pielii.

Youlaser MT este primul laser pentru intinerirea pielii și tratarea cicatricelor, fiind singurul care combină lungimile de undă de 10600 nm și 1540 nm într-o emisie fracțională, secvențială sau simultană. Aceste doua lungimi de undă emise împreună, maximizează avantajele fiecarui laser în parte și îmbunătățesc rezultatele procedurii în doar o singură sedință.

Procedura Laser Genesis folosește tehnologia laser non-invazivă pentru a trata eficient ridurile fine, porii măriți, textura inegală a pielii, eritemul difuz și cicatricile. Acest laser încălzește dermul superior și astfel stimulează producerea de colagen. În capilarele dilatate se generează o căldură suplimentară datorita absorbției crescute, ceea ce reduce eritemul difuz. Rezultatele unei singure ședințe sunt de cele mai multe ori discrete, fiind nevoie de patru până la șase sedinte pentru a obține rezultate optime.

Liftingul cu Titan este o alternativă, nechirurgicală, naturală pentru întinerirea pielii. Folosind energia luminii pentru a stimula producția nouă de colagen în profunzimea pielii, Titan întinde pielea de pe față, brațe, abdomen și picioare. Deoarece procedura folosită constă în încălzirea țesutului aflat sub suprafața pielii, pot fi tratați pacienții cu orice tip de piele. Încălzirea produce contractarea imediată a colagenului din derm, conducând la întinderea pielii. În timpul procedurii, suprafața pielii este protejată în permanență prin fazele de răcire care alternează controlat cu încălzirea.

Laserul cu dioxid de carbon este o procedură prin care sunt vaporizate celulele de la suprafață pielii și care îndepărtează majoritatea ridurilor medii și superficiale, cu un efect major asupra celor profunde, fiind cel mai des utilizat tip de tratament laser. Laserul Erbium este capabil să îndepărteze straturi mult mai subțiri de piele decât laserul cu dioxid de carbon, mult mai puternic, însa mai puțin precis și cu un timp de recuperare mult redus.

Laserul Active FX este o procedură laser cu lumină fracționată pe bază de dioxid de carbon care repară imperfecțiunile pielii. Procedura constă în expunerea porțiunii de piele care se dorește a fi tratată de acest tip de laser, astfel fașiile de lumină ale laserului intră în piele, acționând asupra celulelor responsabile cu repararea țesutului cutanat. Căldura determină contracția colagenului din piele, ceea ce determină o remodelare a liniilor tenului.

Peelingul cu laser de tip Q switched Nd Yag ajută la revitalizarea țesutui conjunctiv (colagen), la regenerarea și curățarea pielii, obținându-se rezultate permanente într-un mod nedureros.    

Laserul Nd:YAG produce o lumină pulsată de intensitate ridicată și s-a dovedit că actionează asupra colagenului dermal fară a induce o exfoliere. Acesta nu are efectelor secundare, iar timpului de recuperare este destul de scăzut.

Laserul Fraxel stimulează procesul de autovindecare a țesutului cutanat. Acesta repară mult mai repede țesutul lezat, prin stimularea procesului natural de regenerare a epidermei. Cu ajutorul laserului Fraxel, pielea poate fi întinerită în doar patru săptămâni.

Laserul Fraxel reprezintă una dintre cele mai noi metode de tratament a cicatricelor cauzate de acnee, petelor solare și pentru estomparea ridurilor fine. Pe lângă aceste indicații standard, laserul Fraxel mai poate fi folosit și pentru atenuarea altor tipuri de cicatrice, precum cele cauzate de arsuri termice sau chimice ori cele rezultate în urma unor intervenții chirurgicale. Acest aparat este eficient și în „ștergerea" vergeturilor. Laserul Fraxel are avantajul de a acționa fără să ardă pielea și astfel fiind nedureros.  Procesul de regenerare cutanată constă în divizarea unui fascicul luminos în mai multe microfascicule care pătrund în piele și care determină, prin eliberarea de căldură locală, stimularea contracției cutanate și, implicit, activarea celulelor stem, cu producere ulterioară de colagen. Acest proces continuă chiar și după încetarea tratamentului. În urma unei singure ședințe, pielea afectată se reface în proporție de 20 %.

2.4 Întinderea pielii în zona gâtului cu ajutorul ligtingului cu Titan

http://www.brol.ro/intinderea_pielii.htm

2.5 Întinderea pielii în zona feței cu ajutorul laserul Fraxel

http://www.perfectskincenter.com/fraxel.php

2.3 Înlăturarea părului

Este de notorietate faptul ca excesul de păr sau părul nedorit reprezintă o problemă care afecteaza, deopotrivă, barbați si femei. De-a lungul timpului, încercarile de a rezolva această problemă și care s-au materializat în metode dintre cele mai diverse, printre care epilatul cu ceară sau cu lama, smulsul firelor de par sau electroepilarea, au demonstrat o eficientă redusă temporar, dar și un disconfort semnificativ.

Introdus la jumătatea anilor '90, îndepărtatul părului cu ajutorul laserului a devenit un tratament acceptat, în primul rând, de către pacienții cu pilozitate excesivă, dar și de către cei care caută o îndepărtare de durată a părului nedorit, fiind demonstrat că ajută, totodată, și la o îmbunătățire a calității vieții acestora. Îndepartărea părului cu ajutorul laserului conduce la reducerea permanentă a creșterii părului, dar nu neapărat la îndepărtarea lui definitivă.

Clasificarea bolilor caracterizate prin excesul de păr

Excesul de păr este întâlnit în cazul bolilor precum hipertricoza sau hirsutismul.

Hipertricoza poate fi întâlnită la indivizi de ambele sexe. Ea poate fi congenitală sau dobândită, generală, atunci când părul în exces crește pe întregul corp al bolnavului și locală, atunci când părul crește excesiv doar pe o zonă a corpului, precum fața.

Hirsutismul este un exces al firelor de păr terminal la femei, cel mai adesea din zona feței. El poate să dezvăluie o eliberare de hormoni androgeni, la fel de bine cum este posibil să rezulte și dintr-o predispoziție genetică, mai cu seamă în cazul anumitor grupuri etnice.

Cu toate acestea, cele mai multe proceduri cu laser, in această materie, sunt cele de îndepărtare a părului nedorit.

Anatomia si Fiziologia părului

La modul general, sunt recunoscute trei tipuri de păr: lanugo (păr fin care acoperă unele regiuni ale corpului fătului), vellus (fire scurte și fine, nepigmentate) și terminal (fire lungi, groase și pigmentate, întâlnite pe scalp și corp ).

În ciclul de viață al firului de păr întâlnim 3 faze: anagen (faza de creștere), catagen (faza de tranziție, în care se sistează creșterea) și teleogen (faza de repaus).

Durata fazei anagen determină lungimea firului de păr. Faza catagenă este relativ constantă în majoritatea zonelor și, de obicei, durează în jur de 3 saptămani. De cealaltă parte, faza teleogenă și, în special cea anagenă, variază semnificativ în diverse zone ale corpului (tabelul 2.1). Acest lucru ar putea avea implicații nu doar asupra caracterului optim al frecvenței cu care s-ar putea recurge la tratamentele cu laser, dar și pentru a determina gradul de permanență al acestuia, în funcție de zona in care se intervine.

Îndepărtarea părului si Laserul in Biologie

Cel mai adesea, îndepărtarea părului în exces cu ajutorul laserului are ca efect reducerea permanentă a creșterii părului și nu o eliminare completă a părului din acea zonă. Reducerea permanentă a părului este definită ca o scădere treptată a firelor de păr terminal, în decursul unei perioade mai lungi decât aceea a ciclului de viață a părului, pe o anumită zonă, urmând un regim de tratament care ar putea include mai multe sesiuni. De cele mai multe ori, părul care crește în loc este mai subțire și mai deschis la culoare, ca urmare a dezactivării foliculilor din acea zonă. Sistemele cu lungime de undă mai mare sunt mai sigure pentru tipurile de ten mai închis și creează mai mult discomfort decât sistemele cu lungime de undă mai scurtă.

Laserele folosite, în prezent, la îndepărtarea părului nedorit sunt cele cu rubin, cu alexandrit, cu neodim și dioda laser, precum și laserul cu lumină intens pulsată.

Laser Nd:YAG

Deși mai puțin absorbită de melanină, lumina, la o lungime de undă de 1064 nm, reușește să pătrundă în stratul dermic până la 4-6 mm, astfel că reducerea părului pe termen scurt rămâne a fi mai bună decât în cazul altor metode, precum bărbieritul. Pe termen lung, creșterea semnificativă a părului poate fi observată după 9 – 12 luni, la un singur tratament. Eficiența pe termen lung este cu mult îmbunătățită după ce s-au efectuat mai multe tratamente, 40% dintre pacienți declarând o reducere a creșterii părului cu cel puțin 50% într-un an de zile, urmând 5 tratamente. La nivelul altor zone ale corpului decât zona faciala (axilă, spre exemplu), această reducere a creșterii părului poate fi mult mai vizibilă. Efectele adverse ale fotoepilării cu Nd:YAG includ, cel mai adesea, vezicule apoase, hiper- și hipopigmentarea. Complicațiile sunt mai posibil să apară la tipurile de piele I, II si III( tipul I se referă la piele foarte sensibilă, II la piele sensibilă și III la piele normală), decât la cele de tipul IV, V și VI( tipul IV se referă la piele de o rezistență foarte bună și V sau VI la piele natural ciocolatie). Per total, riscul efectelor adverse în rândul persoanelor mai înaintate în vârstă este mai puțin de 10%, comparativ cu aproape 30%, in cazul laserului cu rubin. Veziculele apoase si hiperpigmentarea pot să apară în proporție de 5%, respectiv 2% dintre pacienții cu tenul mai pigmentat. Îndepărtarea părului cu ajutorul laserului de tip Nd:YAG apare ca fiind considerabil mai dureroasă decât cea cu laserul dioda.

Laserul cu rubin

Deși laserele cu rubin sunt printre primele lasere utilizate în tratamentele dermatologice, acestea au renunțat a mai fi printre preferințe, fiind destul de rar folosite în prezent. Acest lucru se datorează laserului, care este foarte puternic și a costurilor ridicate pentru întreținere, utilizarea clinică limitată și destul de multe incidente cu efect negativ.

Laserele cu rubin emit lumină la o lungime de undă de 694 nm. Absorbția melaninei este mai bună pentru acest tip de lumină, comparativ cu toate celelalte tipuri de lasere folosite, în prezent, pentru îndepărtarea părului. Din nefericire, însa, acest tip de absorbție a melaninei cauzează probleme. În general, pacienții cu tipurile de piele Fitzpatrick I și II fără bronz pot fi tratați în siguranță cu acest tip de laser. Pacienții cu tipul de piele III sau cei cu bronz au nevoie de o mai eficientă răcire a epidermei și o durată de pulsare mai mare, putând în continuare să prezinte depigmentații ale pielii. În general, reducerea semnificativă a părului în proporție de 30% – 35 % poate fi observată după aproape 6 luni, în urma unui singur tratament, acest efect putând să persiste la unii pacienți până la 2 ani. La nivelul feței, efectul de îndepărtare a părului este considerabil îmbunătățit dupa ce au fost urmate 3 sau 4 tratamente, cu o reducere pe termen lung de 55 % – 60%, vizibilă în 9 luni de tratament.

Datorită gradului de absorbție a melaninei, incomparabil cu al celorlalte lasere, laserul cu rubin este adesea asociat cu o serie de efecte negative, în special la tipurile de piele închise la culoare. La tipurile de piele I și II, cele mai frecvente complicații sunt arsurile (în proporție de 6% dintre pacienți). Decolorarea, atât hipo- cât și hiperpigmentarea apare la aproximativ 2,5 % dintre pacienții cu acest tip de piele. În proporție de 4,5%, respectiv 2,8% dintre cei cu tipul de piele III se confruntă cu arsuri, respectiv hiperpigmentare. La tipurile de piele IV, V și VI, totalul incidentelor cu efecte adverse este de 30 %, dintre care 15 % arsuri și 10 % hiperpigmentare. Cele mai puțin întalnite efecte includ pupura (3 % dintre pacienți) și eroziunile (2% dintre pacienți). Tromboflebita, superficială însa, a fost un incident neobișnuit raportat de un singur pacient tratat cu laserul cu rubin, dar și cu laserul Nd:YAG, fără a se fi putut stabili care dintre acestea ar fi fost răspunzător pentru acest efect. Ca regulă, zonele protejate de soare, precum axila, au mai puține sanse de a dezvolta asemenea incidente, in timp ce extremitațile sunt asociate cu cel mai înalt grad de complicații.

Concluzii

De-a lungul anilor, anumite tehnici de tratament au fost îmbunătațite, rămânând, însă, ca necunoscute răspunsurile la unele întrebări. Chiar și așa, tehnologia laser a devenit o soluție acceptată pentru îndepărtarea părul nedorit sau în exces. Avansurile tehnologice în această ramură promit dispozitive mai eficiente, care să reducă semnificativ riscurile unor efecte adverse.

2.6 Îndepărtarea părului cu ajutorul laserului

http://www.articol.md/view_art/2028/vezi-cum-arata-acum-faimoasa–quot-familie-de-varcolaci-quot–dupa-indepartarea-parului-cu-laser.html

2.4 Înlăturarea tatuajului

Tatuajul reprezintă prezenta unui pigment mineral sau vegetal la nivelul fibrelor dermului, ceea ce determină o colorație permanentă, diferită de cea a pielii normale. Acesta poate fi accidental
sau voluntar.

Tatuajele accidentale, rezultate în urma unor traumatisme prin frecare sau explozie, au de obicei o culoare neagră-albăstruie. Culoarea poate fi de la uleiurile minerale prezente pe asfalt, cureua de transmisie sau uleiul din conductele la mare presiune ce au fost impregnate prin abraziune sau injectare. Aceste tatuaje nu au o forma bine definita sunt inegale ca profunzime si intensitate si din aceste motive sunt dificil de indepartat. De obicei sunt insotite si de alte leziuni cicatricele la

nivelul pielii. Tatuajele voluntare, efectuat de catre persone mai mult sau mai putin specializate in acest domeniu, sunt de obicei efectuate cu aparatura specializata si au culori diferile, frumos aranjate cu simt artistic. 

Odată cu creșterea numărului de tatuaje la tineri în ultimii ani, s-a constatat și o creștere a numărului de pacienți care doresc îndepartarea tatuajelor. Motivele îndepărtării tatuajului sunt următoarele: tatuajele pot fi prost executate sau plasate în zone care interferă cu viața individului, locul tatuajului poate fi sediul unei infecții sau persoana solicită îndepărtarea tatuajulu deaorece aceasta a trecut într-o altă etapă a vieții.

“În Statele Unite, aproximativ 16% din persoanele cu tatuaje regretă că și le-au făcut. Conform unui sondaj făcut în 2008, cel mai des întâlnite motive de regret sunt: "eram prea tânar cand mi-am facut tatuajul", "e permanent", "sunt marcat pe viață", și "nu îmi place". Un alt studiu mai vechi arată ca 19% dintre britanicii cu tatuaje regretă că și-au făcut tatuaj, la fel și 11% dintre italienii tatuați. Acești pacienți, în general și-au făcut tatuajele în adolescență și mai mult de jumătate erau femei. După 10 ani, viața pacienților s-a schimbat, și mai mult de jumătate dintre pacienți se plângeau ca sunt rușinați.”

Unele persoane optează sa-și acopere un tatuaj nedorit cu unul nou. Acest lucru este cunoscut sub denumirea de "cover-up" (acoperire) și poate face vechiul tatuaj complet invizibil, deși acest lucru depinde în mare măsură de mărimea, stilul, culorile și tehnicile folosite în tatuajul vechi.

Observarțiile experimentale privind efectele laserului pulsat pe tatuaje au fost raportate la sfârșitul anilor 1960. În anul 1978 s-a folosit laserul cu dioxid de carbon, dar în general a provocat cicatrici. După anii 1980 laserele Q au devenit comerciale și s-au putut folosi.

Tatuajele constau în mii de particule de pigment de tatuaj pe piele. Acceste particulele de pigmenți din tatuaje sunt permanente și sunt prea mari ca să fie îndepărtate de organismul uman. Tratamentul cu laser face ca particulele de pigment să se încălzească și să se fragmenteze în bucați mai mici. Aceste bucăti mici sunt apoi îndepărtate de procesele normale ale corpului. 

Deoarece tatuajele sunt plasate profund sub piele, metodele mai vechi (dermabrazia, îndepărtarea chimică) lasă cicatrici inacceptabile din punct de vedere estetic (cicatrici hipertrofice sau chiar keloide). Laserele de veche generație sau cu lumină intens pulsată sunt puțin eficiente în îndepărtarea tatuajelor.

Sunt câteva tipuri de lasere Q comutate și fiecare este eficient la eliminarea diverselor game de culori din spectru. Laserele apărute după 2006 furnizează mai multe lungimi de undă și pot trata cu succes o gamă mult mai largă de pigmenți de tatuaje decât anterioarele lasere Q comutate.

O metodă nouă constă în folosirea laserului de ultimă generatie Nd: YAG Q- switched care utilizează energie înaltă prin emiterea instantanee a undei laser pentru a sfărâma și îndepărta pigmentul eficient în celulele modificate patologic prin plasarea cernelii tatuajului.

Unda laser sfărâmă foarte rapid pigmentul, în doar 6 ns, iar apoi parte din pigment este eliminat prin dezepidermizare. Pigmentul din țesuturile afectate se decolorează treptat până când dispare. Țesuturile înconjurătoare nu sunt afectate deoarece nu absorb energia laserului la acea lungime de unda prefixata.

Cele două lungimi de undă 1064 nm, respectiv 532 nm permit abordarea unei plaje largi de culori ale tatuajelor cum ar fi negru, albastru, roșu sau verde( aceste din urmă fiind cel mai greu de îndepărtat). Rezultatele depind de calitatea substanței folosite la realizarea tatuajului precum și de raspunsul individual.

O înlăturare completă a tatuajului cu laser necesită între 7 și 12 tratamente, în general la o distanță de 8 săptămâni. La fiecare sedință doar unele particulele de pigmenți sunt fragmentate. Astfel corpul înlătură particule mici pe parcursul a mai multor săptămâni. Rezultatul este că tatuajul este deschis la culoare. Numărul de sedințe și distanța dintre ele depind de diferiți parametrii, inclusiv suprafața corpului supusă tratamentului și culoarea pielii. Tatuajele de pe antebraț și gleznă necesită mai mult timp.

Durata de timp necesară pentru îndepărtarea tatuajului și succesul tratamentului variază de la persoana la persoana. Este dificil să anticipezi numărul de tratamente necesare. Sunt câțiva factori de influență: tipul de piele, locația, culoare și cantitatea de cerneală.

Înainte de începerea procedeului medicul dezinfecteaza zona tatuajului și zona înconjurătoa- re. Procedeul poate dura de la 5 minute până la o ora în funcție de dimensiunile tatuajului. Înaintea tratamentului se aplică o cremă anestezică, înainte cu 45 sau 90 de minute, sau se injectează un anestezic local în zona tratată. Senzația este de usoară arsură sau înțepătură superficială. Prin folosirea anestezicelor, procedeul este complet nedureros. În timpul procedeului pacientul și medicul poartă ochelari de protecție.

Unele rapoarte au arătat că pacienții care au fost anesteziați prin injecție locală au necesitat tratamente suplimentare, deoarece injecția a determinat împrăștierea cernelei tatuajului, ceea ce face ca lumina laserului să acționeze mai greu asupra unor particule de cerneală. A fost raportat faptul că un anestezic local va necesita unul sau două tratamente suplimentare.

Zona tratată se poate inroși, ca după o arsură solara ușoară, și poate fi așa timp de câteva săptămâni. Vânătăile pot apărea în cazul tatuajelor profunde. Zona se tratează cu un unguent cu antibiotic și poate fi aplicat un pansament. Se evită expunerea la soare a zonei tratate.

Pacienți sunt mulțumiți de rezultatele obținute prin îndepărtarea cu laser a tatuajelor după mai multe sedințe. Pielea nu va mai arata ca înainte de efectuarea tatuajului, dar rezultatele sunt superioare oricarei metode de tratament al tatuajelor.

Tatuajele mai vechi sunt mai ușor de îndepărtat decât cele noi, iar cele efectuate de amatori sunt mai ușor de îndepărtat decât cele efectuate de profesioniști.

Studii despre diverși pigmenți au aratat ca un număr de pigmenți își schimbă culoarea cand sunt iradiați cu energia laserului. Unele culori de tatuaje incluzând tonuri cenușii, roșu deschis, alb, piersic și maro deschis conținând pigmenți, precum și unii pigmenți verzi și albaștrii, se schimbă în negru când sunt iradiate cu pulsații de laser. Griul închis rezultat necesită mai multe tratamente pentru a fi îndepărtat.

Trebuie menționat faptul că unii pigmenți utilizați, în special nuanța de galben numărul 7 se degradează în organism în compuși toxici sub influența radiațiilor ultraviolete. Produșii de degradare pot afecta funcționare normală a ficatului și rinichiului care nu îi pot epura. Aceștia se acumulează în organism și pot determina afecțiuni importante.

InfinitInk este o marcă de cerneală ce a fost creeată pentru a ușura îndepărtarea tatuajului cu un singur tratament cu laser. Lasere Q comutate creează rar cicatrici și sunt folosite doar după ce se face o anestezie. Sunt cunoscute următoarele tipuri de tatuaje: voluntare (amatoare și profesionale), accidentale, medicale și cosmetice.

Sunt mulți factori care contribuie la succesul îndepărtării tatuajelor cu laser, unul dintre ei este imunitatea pacientului. Un pacient sănătos va obține cele mai bune rezultate. Hidratarea adecvată, opt ore de somn pe noapte, menținerea unei greutați normale, mese sănătoase, sport și lipsa fumatului îmbunătățesc rezultatul. Tratarea unor pacienți cu un sistem imun nu este indicată.

Metode de îndepărtare a tatuajelor

– excizia chirurgicală urmată de sutură

– excizia urmată de grefa de piele

– expandarea tisulară

– dermabrazia

– îdepărtarea chimică prin peeling

– lumina intens pulsată

Reacții adverse

Îndepărtarea tatuajelor folosind metoda laserului este destul de sigură, iar efectele adverse sunt minime. Cu toate acestea ele există și nu trebuie ignorate. Cele mai frecvente sunt:

-infecția locală poate să apară în cazul în care procedurile nu se desfășoara în mediu aseptic iar instrumentele nu sunt sterile. De asemenea, zona se poate infecta dacă nu se administrează local un unguent cu antibiotic. Semne precoce ale infecției sunt inroșirea, creșterea temperaturii locale și apariția durerii.

-îndepărtarea incompletă a pigmentului (în special în cazul tatuajelor foarte colorate)

-apariția unei cicatrici. Această complicație poate să apară în cazul persoanelor care au tendința naturală de a se vindeca mai greu, cu formare de keloid (țesut cicatricial în exces)

-modificări pigmentare. Prin hipopigmentarea zonei (când zona apare mai palidă comparativ cu tegumentele vecine), respectiv prin hiperpigmentare (când nuanța este mai închisă).

-accentuarea nuanțelor în prima etapă a tratamentului. Se întâmplă în cazul tatuajelor cosmetice cum este cazul conturării sprâncenelor sau a buzelor.

Riscuri 
Deși în general e acceptat ca un tratament sigur, rar, în urma îndepărtării cu laser a tatuajelor, pot să apară complicații precum: decolorarea pielii închise cu laser, hipopigmentare( pete albe, mai des pe pielea mai închisă), hiperpigmentare( pete negre) și schimbări de textură.

Diferite tipuri de lasere

Diferite lasere sunt mai bune pentru diverse culori ale tatuajelor. În consecința, îndepărterea tatuajelor multicolore necesită mereu folosirea a două sau mai multe lungimi de undă ale laserului. Laserele folosite pentru îndepărtarea tatuajelor sunt identificate în funcție de mediul luminii laserului folosit pentru crearea undelor (masurate în nanometrii):

– Q-switched Frequency-doubled Nd:Yag cu lungimea de undă de 532 nm. Acest laser creează o lumină verde care este foarte bine absorbită de obiectivele roșii. Utilă în primul rând pentru pigmenții roșii ai tatuajelor, aceasta lungime de undă este foarte bine absorbită de melanină. Acest laser poate produce efecte secundare, precum schimbări ale pigmentului (deschiderea sau închiderea pielii).

– Q-switched Ruby cu lungimea de undă de 694 nm. Acest laser creează o lumina roșie care este bine absorbită de pigmenții verzi și închiși. Acest laser poate să producă efecte secundare, cum ar fi schimbări de pigment pentru pacienții care nu au pielea albă.

– Q-switched Alexandrite cu lungimea de undă de 755 nm. Similar laserului cu rubin, acesta creează o lumină roșie care este bine absorbită de pigmenții verzi sau închiși. Culoarea acestui laserului este mai puțin absorbită de melanină, așa că acest laser are mai mici șanse să producă schimbări nedorite ale pigmentului.

– Q-switched Nd:YAG cu lungimea de undă de 1064 nm. Acesta creează o lumină asemănătoare cu lumina infraroșie (învizibilă pentru oameni) care este putin absorbită de melanină, făcînd acest laser potrivit pentru pielea mai închisă. Undele acestui laser sunt absorbite de toți pigmenții, ăn afară de cei închiși.

2.7 Îndepărtarea tatuajului cu ajutorul laserului Helium Q Switched Nd YAG

http://www.elegance-clinic.ro/servicii/indepartare-stergere-tatuaje-cu-laser-6

2.5 Îndepărtarea acneei

Acneea, coșurile sau punctele roșii sunt supărătoare și persistente. Urmele cauzate de acnee se vindecă încet, iar de cele mai multe ori, atunci când un coș dispare altele trei își fac apariția, de regulă de dimensiuni mai mari și în zone mai vizibile.

Acneea este o acțiune a epidermei și este cauzată în mare parte de activitatea hormonală, motiv pentru care acneea este mult mai întâlnită la adolescenți. Aceasta poate apărea și la persoanele adulte. Unele femei suferă de acnee din cauza schimbărilor hormonale asociate sarcinii, ciclului menstrual si începerii sau stopării administrării de pilule contraceptive.

Aceasta apare ca urmare a contribuției a trei factori principali: producerea de sebum în exces, iritarea foliculilor de păr și acumularea de bacterii. Tratamentul acneei acționează prin reducerea producerii de sebum, grăbirea eliminării celulelor moarte, eliminarea infecțiilor bacteriene și reducerea inflamațiilor.

De cele mai multe ori rezultatele tratamentului sunt vizibile abia după patru până la opt săptămâni, prima reacție fiind de înrăutățire a acneei înainte de ameliorarea afecțiunii.

Tratamentul acneei poate fi unul tipic, unul pe bază de antibiotice, pe bază de contraceptive, prin terapie cu lumină sau tratamente cosmetice. Prin tratament se urmăresc mai multe obiective: scăderea secreției sebacee, combaterea microbismului local și înlăturarea retenției de sebum.

Tratamentul tipic al acneei presupune aplicarea de loțiuni pentru îndepărtarea sebumului, distrugerea bacteriilor și îndepărtarea celulelor moarte. Aceste loțiuni sunt utile în cazurile de acnee ușoară. Tratamentul acneei cu ajutorul antibioticelor este indicat în cazul acneei severe. Antibioticele pot fi necesare pentru reducerea bacteriilor și combaterea inflamației. Anticoncep- ționalele pot fi eficiente în tratarea acneei la femei.

Tratamentele cosmetice ale acneei implică peeling chimic și microdermabraziune. Aceste tratamente sunt mult mai eficiente dacă sunt folosite în combinație cu alte terapii.

Laser terapia și fototerapia acționează asupra straturilor profunde ale pielii fără a afecta în vreun fel stratul exterior. Fototerapia țintește bacteriile care provoacă inflamația acneică și îmbunătățește textura pielii, ameliorând cicatricele.

Acneea poate produce de cele mai multe ori cicatrici. Acestea se tratează astfel:

-injectarea de colagen sau de grăsime subcutanat și în interiorul cicatricelor pentru umplerea sau întinderea pielii. Rezultatele tratamentului sunt temporare, de aceea injecțiile trebuie repetate la un anumit interval de timp.

-dermabraziunea implică eliminarea primului strat de piele. Cicatricele de suprafață sunt îndepărtate complet iar cicatricele profunde sunt mai puțin vizibile.

-microdermabraziunea implică folosirea unui mecanism prin care se “lustruiește” suprafața pielii. După această etapă se folosește un aspirator care curăță celulele moarte.

-chirurgia pielii este o intervenție minoră ce presupune eliminarea fiecărei cicatrice cauzate de acnee, acestea fiind înlocuite cu grefe de piele.

Pentru a ajuta la îndepărtarea cicatricilor rămase în urma inflamării și umflarii din cauza acneei, domeniu medical modern a început să folosească ți laserul ca nouă metod de îndepartare a cosurilor. Leserele sunt o metodă de tratament eficientă care ajunge până la radacina cicatricii.

Laserele sunt în general utilizate pentru îndepărtarea pielii și înlocuirea, sau vindecarea, lucruri care ajută la eliminarea cicatricilor care sunt prezente pe piele de câțiva ani. De fapt pielea este deteriorată intenționat după care intervine un proces de vindecare care implică regenerarea unor noi straturi epiteliale. Această nouă piele este în general lipsită de cicatrici. Sunt foarte puține cazuri în care este posibil ca cicatricile să reapară. Acest lucru este valabil mai ales pe pielea de pe spate.

Tratamentul cu laser pentru îndepărtarea acneei nu necesită multe tratamente. Timpul de vindecare poate dura câteva zile sau câteva săptămani depinde de tratament și de mărimea și adâncimea cicatricilor care au fost eliminate. Deși perioada de vindecare poate dura câteva zile, tratamentul cu laser se poate realizeze în doar câteva sedințe. Metoda de tratament cu maști chimice poate necesita mai multe sedințe. Cu ajutorul derma-abraziunii pielea este în general deteriorată pe suprafețe mai mari decât tratamentul cu laser care permite o deteriorare a pielii mult mai controlată și pe zone afectate mult mai mici neafectând și zonele sanatoase.

După îndepărtarea acneei cu ajutorul laserului este foarte important ca pielea sa fie îngrijita cu cea mai mare atenție. Nu este recomandata expunerea prelungita la soare, sau chiar și a expunerii moderate, în primele etape ale vindecării.

De asemenea este important să se folosească produse de îngrijire a pielii care să prevină infecțiile. Având în vedere că prin acest tratament se îndepărtează straturi din epiderma cât și din derma, astfel pielea este vulnerabilă la infecții virale și bacterigene. De accea este important să se abordeze acest proces de vindecare cu foarte mare atenție.

Tehnologia folosită de regulă, în tratamentele cu laser pentru îndepărtarea acneei, implică o lumină de înaltă frecvență care poate fi folosită pentru orice tip de piele.

Intensificarea erupției acneei are loc toamnă, când radiațiile ultraviolete scad, precum și în perioada premenstruală, când se accentuează tulburările hormonale.

LLLT (terapia laser de joasă energie) este o terapie locală, nedureroasă, nu produce radiații ionizante, nu are efecte secundare, nu produce scăderea globulelor albe sau roșii, nu determină îmbolnavirea de cancer și nu prezintă pericol de contaminare bacteriană sau virală.

Această procedură acționează prin efecte bio-stimulante, anti-inflamatorii și anti-alergice, regenerare și reparare a țesuturilor, stimularea imunitații naturale și accelerarea procesului de cicatrizare a leziunilor acneice. Astfel tenul are șansele să redevină neted și luminos.

Terapia LLLT nu este recomandată următorilor pacienți: femeilor însărcinate sau persoanelor care suferă de insuficiență cardiacă, hepatică sau renală, afecțiuni de natură malignă sau TBC cutanat.

Unii doctori specialiști spun că rezultatele pot fi mult mai bine atunci când acneea este tratată cumulând terapia LLLT cu cea generală, care constă în administrarea de antibiotice și menținerea unui regim alimentar adecvat, sărac în grăsimi.

Isolaz, este un tratament laser eficient și sigur pentru acnee, care permite un tratament curativ pentru acnee vulgară și previne dezvoltarea de noi leziuni de acnee vulgară. Acesta se bazează pe tehnologia fotopneumatică care combină exercitarea de presiune negativă asociată cu emisia de lumină intens pulsată (IPL).

Isolaz are efecte complexe asupra inflamației și asupra glandelor sebacee, practic asupra principalelor fenomene implicate în apariția leziunilor de acnee.

Presiunea negativă exercitată de aparat determină ,,golirea” glandei sebacee, care este plină cu bacterii, sebum, impurități și celule moarte.

Tratarea cosurilor cu laser se poate face și prin metoda de peeling cu laser cu aparatul Q Switched Nd Yag. Peeling-ul cu laser funcționează asemenea peeling-ului chimic, îndepărtând straturile superioare de celule de la nivelul pielii. În acest mod sunt eliminate sau estompate imperfecțiuni precum acneea, ridurile, petele sau cicatricele. Principalul avantaj este acela că se poate controla cu exactitate cât anume din stratul de la suprafață pielii este îndepărtat, ceea ce nu ar fi posibil prin metodele clasice de peeling. Profunzimea în stratul superior al pielii la care ajunge peelingul cu laser variază între 20 și 50 microni.

Peeling-ul cu laser este dureros, din această cauză se efectueaza sub anestezie locală. Cu 20-30 de minute înaintea începerii efective a peeling-ului, este aplicată o cremă sau un gel anestezic. În urma procedurii, pielea este sensibilă și roșie. Roșeața dispare în două până la patru zile după intervenție. În tot acest timp, pielea este tratată special pentru a preveni apariția infecțiilor.

2.8 Îndepărtarea acneei prin metoda de peeling cu laser cu  aparatul Q Switched Nd Yag

http://www.elegance-clinic.ro/articole/elimina-acneea-in-3-6-sedinte-de-tratament-cu-laser-55

2.6 Îndepărtarea cicatricilor

O cicatrice rezultă din procesul biologic de reparare a unei leziuni a pielii și a altor țesuturi din corp. Cicatrizarea este o parte naturală a procesului de vindecare. Cu excepția leziunilor foarte mici, fiecare rană are drept rezultat un anume grad de cicatrizare.

O cicatrice nu este neapărat un motiv de îngrijorare dacă este mică sau într-o zonă ascunsă a corpului. Aceasta nu poate fi înlăturată complet, dar există câteva metode ce micșorează o cicatrice și o estompează. Există mai multe tipuri de cicatrici.

Un cheloid este o cicatrice care nu știe când să se oprească din vindecare. Când pielea este lezată, celulele cresc la loc pentru a umple golul creat. Când celulele continuă să se reproducă, foarte mult, rezultatul este ceea ce se numește o cicatrice crescută în exces sau un cheloid. În timp, cicatricile cheloide pot afecta mobilitatea. Un cheloid are aspect lucios și adesea are formă bombată. Poate avea o gamă de culori de la roz până la roșu. Cicatrici subdenivelate apar datorită pierderii de țesut, ca în cazul arsurilor. Acestea contractă și subțiază pielea și uneori pot afecta mișcările. Acestea pot fi profunde, pot afecta vasele și mușchii.

Cicatricile hipertrofiate iau forma unei protuberante de piele roșie, dar nu cresc în suprafață peste limitele leziunii originale și adesea își îmbunătățesc aspectul după câțiva ani.

Cicatricile hipertrofiate și cele cheloide sunt mai frecvente la oamenii mai tineri și cu piele mai închisă la culoare, deoarece aceștia au o predispoziție genetică pentru aceste tipuri de cicatrici.

Cicatricele cheloide pot rezulta din oricare din urmatoarele leziuni ale pielii: vărsat de vant, acnee, zgârieturi minore, incizii chirurgicale, răniri traumatice, locuri de vaccine sau arsuri.

Desi cicatricile nu pot fi complet înlăturate, aspectul lor poate fi îmbunătățit. Metodele pentru îmbunătățirea aspectului cicatricelor includ: intervenția chirurgicală, radioterapia, injecțiile cu colagen și grăsimi, criochirurgia și remodelarea suprafeței cu laser.

Operația poate fi folosită pentru a modifica forma unei cicatrice sau a o face mai puțin observabilă. Deoarece exista riscul de refacere a cicatricei precum și de cicatrizare mai severă după tratament, intervenția chirurgicală nu este recomandată în cazuri de cicatrizare hipertrofică sau cheloidă.

Radioterapia de suprafață, în doze mici este folosită pentru a preveni recurența cicatricilor hipertrofice și a cheloizilor severi. Acest tratament este folosit numai în cazuri extreme din pricina efectelor secundare.

Injecții cu colagen și grasime pot fi folosite pentru a ridica cicatricele adâncite sub nivelul pielii înconjurătoare. Efectele acestor injecții sunt de regulă doar temporare.

Criochirurgia presupune înghetarea cheloizilor cu azot lichid care ii poate aplatiza, deși uneori această metodă produce decolorarea pielii.

Remodelarea suprafeței cu laser înlătură straturile de suprafață ale pielii folosind diferite tipuri de lasere. Tipurile mai noi de lasere pot obține rezultate mai subtile lucrând asupra colagenu- lui din derm, fără înlăturarea straturilor superioare ale pielii. După intervenție nu este nevoie de re- paus.

În prezent sunt disponibile noi tehnici laser pentru a trata o mare varietate de cicatrici. Energia laser stimuleaza pielea de sub cicatrice, iar fibroblastele conținute în piele încep să se dividă din nou. De asemenea este stimultată și producția de colagen, acest lucru face ca pielea de sub cicatrice să se îngroașe și să semene cu pielea normală din jur. Raza laserului generează mici gaurele pe care țesutul cutanat le repară, iar pielea se regenerează singură.

Deoarece tratamentul laser nu este dureros, majoritatea pacienților nu necesită anestezie.
Rezultatele tratamentului cu laser pentru cicatrici variază de la pacient la pacient și nu pot fi imediate. Cicatricile mai noi răspund mai bine la tratament decăt cicatricile mai vechi si profunde. Pentru a putea îmbunătăți rezultatele tratamentului cu laser se recomandă folosirea unui creme cu acid glicolic înainte și după tratament.

Intervenția cu ajutorul laserului ProFractional este considerat unul din cele mai bune tratamente pentru procedurile de îndepartare a cicatricilor, datorită faptului că el acționează până la nivelul dermului profund. Acesta făcând microexcizii ale tesuturilor cicatriceale, generează imediat formarea de colagen și elastina, astfel se formează pielea nouă. Laserul realizează mii de canale extrem de fine care patrund până la nivelul dermului și îndepărtează țesuturile cicatriceale. Vindecarea se realizează prin umplerea lor cu țesut regenerat. Acesta tratează cu succes cicatricile după acnee și pe cele posttraumatice, îmbunatățind în același timp textura și fermitatea pielii.

După tratament este important ca țesuturile tratate să fie acoperite cu o cremă specială, pentru a nu se forma crusta. Sunt interzise expunerile la soare, solar și loțiunile autobronzante. De asemenea, sunt recomandate cremele cu factor de protectie de 30+.

De asemenea pentru tratarea cicatricilor este folosit și laserul Fraxel, care a fost amintit la îndepartarea acneei.

2.9 Îndepărtara cu laser a cicatricilor

http://www.estheticon.ro/poze-inainte-dupa/indepartarea-cu-laser-a-cicatricilor?doctor=q-clinic#before-after

CAP. 3 Rezultate experimentale

Pentru rezultatul experimental am folosit un laser cu heliu-neon cu lungimea de undă de 632.8 nm. Am plasat un ecran în fața laserului, astfel încât fasciculul să cadă perpendicular pe ecran. Ecranul a fost așezat la diferite distanțe, începând cu cea mai apropiată de laser (0,5 m) și terminând cu cea mai îndepărtată (4 m). Pentru a determina distanța L, între ecran și laser, diametrul D al fasciculului, și dimensiunea d a fasciculului la ieșirea din laser de valoare 1.7mm, am folosit o ruletă. Valoarea lui D* am obținut-o din diferența dintre dimensiunea spotului (D) și dimensiunea fasciculului la ieșire (d).

În continuare voi prezenta lungimea de undă roșie la ieșire, absorbția, amplificarea și structura laserului cu heliu-neon, iar apoi masurători ale divergenței fasciculului laser și valorile puterii fasciculului laser atunci când acesta trece prin diferite opacități.

Lungimea de undă roșie de ieșire a laserului cu He-Ne

Multe aplicații a acestui laserului utilizează lungimea de undă roșie, deoarece aceasta este o linie puternică și este în regiunea vizibilă a spectrului. Atomul de neon emite aceasta radiație roșie la trecerea de pe un nivel de energie pe alt nivelul de energie.

„O problemă cu producerea acestei radiații roșii este că atomul de neon din starea E5 poate emite de asemenea radiația 3,3913 μm. Această emisie scade populația nivelului de energie E5, fără să producă radiație vizibilă. Soluția acestei probleme este utilizarea unui strat special pe oglinzile laser cu reflectivitate selectivă numai pentru radiația roșie. Acest strat special produce reflexia înapoi în cavitatea optică numai a lungimii de undă dorită (roșie), în timp ce toate celelalte lungimi de undă sunt transmise în afară, și nu poate să se întoarcă și să treacă prin mediul activ.

Într-un mod similar, poate fi utilizat alt strat cu reflectivitate selectivă pentru a selecta altă tranziție. Această procedură permite construcția laserilor cu He-Ne la alte lungimi de undă din spectrul vizibil. De exemplu, pot fi realizați laseri cu He-Ne pe portocaliu, galben și verde, dar eficiența laser este mult scăzută față de cea pentru roșu.”

Absorbția și amplificarea în laserul cu He-Ne

Asupra radiației acționează două procese diferite, la deplasarea luminii prin mediul activ: absorbția și amplificarea. Într-un laser He-Ne standard, amplificarea produsă de mediul activ este de ordinul a 2%. În timpul unei treceri prin mediul activ, de la o oglindă la cealaltă, cantitatea de radiație din interior crește cu un factor de 1,02. Prin urmare se obține o amplificare a luminii, toate pierderile, incluzând ciocnirile atomilor excitați cu pereții tubului de gaz, absorbția de către alte molecule, etc. Acestea trebuie să fie mai mici de 2%.

Acest laserul are 4 nivele de energie, astfel timpul de viață al nivelului de energie laser inferior trebuie să fie foarte scurt. În gazul de neon, care este gazul activ laser, tranziția de pe nivelul de energie laser inferior nu este suficient de rapidă, dar aceasta este accelerată de ciocnirile cu pereții tubului. Câștigul laser este invers proporțional cu raza tubului deoarece numărul ciocnirilor cu pereții tubului crește cu cât tubul este mai îngust. Astfel diametrul tubului laserului cu He-Ne trebuie să fie cât mai mic posibil.

Câștigul scăzut al mediului activ în acest laser limitează puterea de ieșire la o putere scăzută. Unele prototipurile de laborator au puteri de ieșire de ordinul a 100 mW, dar laserii comerciali au puteri de ieșire de ordinul a 0,5 – 50 mW.

Cuplorul de ieșire al laserului cu He-Ne este oglinda cu depunerea ce transmite doar 1% din radiație la ieșire. Astfel puterea din interiorul cavității optice este de 100 de ori mai mare decât puterea emisă.

Structura laserului cu He-Ne

Laserul conține trei componente principale:

– tubul de plasmă

– cavitatea optică

– sursa de putere

Tubul de plasmă al laserului cu He-Ne

Capilarul interior al tubului are un diametru de aproximativ 2 mm și lungimea de zeci de centimetri. Tubul interior este împrejmuit de alt tub gros cu diametrul de aproximativ 2,5 cm și este etanșat la capete.

Prorietățile tubului exterior sunt:

– de a determina o structură stabilă ce protejază tubul capilar și oglinzile laser de a se deplasa

– tubul acționează ca un rezervor de gaz mare de reîmprospătare cu gaz de neon ce poate fi absorbit de catod.

Procesul laser, ce produce radiația electromagnetică, este limitat în interiorul tubului capilar. Tubul este umplut cu un amestec de gaz.

Amestecul de gaz este împarțit astfel 85-90% Heliu, respectiv 10-15%Neon, în proporție de la 1:6 la 1:10. Presiunea gazului este de 0,01 atmosfere, aproximativ 10 torri. La extremitățile tubului electrozii sunt conectați la o sursa de potențial înalt, acesta fiind continuu sau alternativ.

Cavitatea optică a laserului

Cavitatea unui laser cu He-Ne convențional este o cavitate optică semi-confocală.

Aceasta este compusă dintr-o oglindă plană cu o reflectivitate de aproximativ 98% a luminii reținută în cavitate și două oglinzi concave cu reflectivitate de 100%. Oglinda concavă are o distanța focală egală cu lungimea cavității. Aranjamentul oglinzilor, în cavitatea optică, determină obținerea unei radiații ca un fascicul paralel.

Sursa de putere a laserului cu He-Ne

Acești laseri ce dau puteri mai mari de 1 mW folosesc uzual surse de curent continuu la tensiuni înalte . Deoarece laseii au nevoie de curent constant este utilizată o sursă de curent constant. Gazul din tub trebuie să fie ionizat pentru inițializarea efectului laser. Această acțiune este produsă de un puls de tensiune maximă a sursei de putere. Acest potențial este denumit potențial de aprindere al laserului. La momentul de început al descărcării rezistența electrică a tubului ajunge la o valoare scăzută. Deci tensiunea scade rapid în timp ce curentul crește. Conform legii lui Ohm aceasta are o rezistență electrică negativă. Pentru rezolvarea acestei probleme, se conectrază un rezistor de balast foarte aproape de anod, în serie cu sursa de putere. Rolul rezistorului de balast este de a limita curentul prin tub când rezistența tubului scade abrupt.

Laserii comerciali cu He-Ne au următoarele caracteristici: lungimea de undă este de 632,8 nm, puterea de ieșire are valori cuprinse între 0,5 și 50 mW, diametrul fasciculului are între 0,5 și 2 mm, divergența fasciculului fiind cuprinsă între 0,5 și 3 mRad, lungimea de coerență este între 0,1 și 2 m, stabilitatea sursei de alimentare este de 5[%/h] și timpul de viață are valori mai mari de 20.000 h.

3.1 Modul de functionare a laserului heliu-neon

https://roxyroxutza.wordpress.com/page/3/

Tubul de sticla conține amestecul de heliu-neon. Generatorul de înaltă frecvență întreține descărcări care excita atomii de heliu. Cavitatea rezonantă are ca elemente de bază doua oglinzi concave care reflecta radiația. În această cavitate rezonantă se plaseaza tubul de descărcare.

Măsurarea divergenței fasciculului laser

d= 1.7 mm

L este distanța de la laser la ecran

D este diametrul fasciculului (dimensiunea spotului)

d este dimensiunea fasciculului la ieșirea din laser

D* este diferența dintre dimesiunea spotului și dimensiunea fasciculului la ieșirea din laser (D-d )

este unghiul de divergență

Cu ajutorul unui powermetru optic am măsurat puterea laserului cu He-Ne, având lungimea de undă de 632,8 nm. Aceasta are valoarea de 1.2 mW. Am așezat la o distanță de 20 cm un disc cu 6 regiuni de opacitate diferită. Am pornit de la zona( diafragma) cea mai întunecată către cea mai luminoasă.

Cele 6 opacități ale discului nu se cunosc. Mai jos este un tabel cu puterile de ieșire ale laserului cu heliu-neon în funcție de opacități.

Prin urmare putem spune că obținem o putere mai mică atunci cand fascicului laser trece printr-o opacitatea este mai întunecată, respectiv obținem o putere mai mare dacă acesta trece printr-o opacitatea este mai luminoasă.

CAP. 4 Concluzii

Încă de la început laserul a fost considerat o soluție pentru multe probleme. La început problemele nu existau, dar în timpul, acestea au început sa apară în numar tot mai mare. Nu ne-am putea imagina lumea de astăzi fără lasere, folosite de la CD playere la imprimante cu laser, fibre optice, comunicații, tratamente și operații medicale, cercetare în mai multe domenii, tăierea și sudura industrială, chiar și armament. Caracteristicile unice ale unui laser – (monocormacitatea, coerența și paralelismul razei) – îl fac potrivit pentru multe aplicații.

Spune că obținem o putere mai mică atunci cand fascicului laser trece printr-o opacitatea este mai întunecată, respectiv obținem o putere mai mare dacă acesta trece printr-o opacitatea este mai luminoasă.

Unii pigmenți utilizați, în special nuanța de galben numărul 7 se degradează în organism în compuși toxici sub influența radiațiilor ultraviolete. Produșii de degradare pot afecta funcționare normală a ficatului și rinichiului care nu îi pot epura. Aceștia se acumulează în organism și pot determina afecțiuni importante.

Unele culori de tatuaje incluzând tonuri cenușii, roșu deschis, alb, piersic și maro deschis conținând pigmenți, precum și unii pigmenți verzi și albaștrii, se schimbă în negru când sunt iradiate cu pulsații de laser.

Bibliografie

1. Paul Sterian si Nicolae Pușcaș, Laseri și procese multifotonice, Editura Tehnica, București, 1988

2. I. Popescu, A. Preda, St. Tudorache. C. Cristescu, G. Cone, P. Sterian, A. Lupașcu, Aplicații ale laserilor,Editura Tehnica, Bucuresti, 1979

3. Lector univ. dr. Ion Gruia, Noțiuni fundamentale de Laser, Facultatea de Fizica, 2009

4. Gh. Singurel, Fizica laserilor, Editura Universității Al. I. Cuza, Iași, 1995

5. David J. Goldberg, Pearls and Problems, Blackwell Publishing, Massachusetts, USA, 2008

6. http://www.drmhijazy.com/english/chapters/chapter50.htm

Bibliografie

1. Paul Sterian si Nicolae Pușcaș, Laseri și procese multifotonice, Editura Tehnica, București, 1988

2. Popescu, A. Preda, St. Tudorache. C. Cristescu, G. Cone, P. Sterian, A. Lupașcu, Aplicații ale laserilor,Editura Tehnica, Bucuresti, 1979

3. Lector univ. dr. Ion Gruia, Noțiuni fundamentale de Laser, Facultatea de Fizica, 2009

4. Gh. Singurel, Fizica laserilor, Editura Universității Al. I. Cuza, Iași, 1995

5. David J. Goldberg, Pearls and Problems, Blackwell Publishing, Massachusetts, USA, 2008

6. http://www.drmhijazy.com/english/chapters/chapter50.htm