專利名稱:醫(yī)用脈沖染料激光器的制作方法
本實(shí)用新型屬于適于脈沖激光光源泵浦的染料激光器，特別適于治療腫瘤用。
現(xiàn)有技術(shù)中大都使用連續(xù)光源系統(tǒng)泵浦染料激光器，染料激光器大部分是三鏡折疊或環(huán)形腔可調(diào)諧染料激光器，輸出波長(zhǎng)為630nm的激光，用來(lái)照射注有光敏物質(zhì)的腫瘤，治療腫瘤。例如美國(guó)COHERET公司生產(chǎn)的可調(diào)諧染料激光器就是這類儀器的典型代表。但是，它輸出的是窄帶連續(xù)波激光。
它對(duì)激光光敏腫瘤治療沒(méi)有多大意義，而相應(yīng)帶來(lái)的害處是降低了染料激光器的光能轉(zhuǎn)換效率。導(dǎo)致必須增加泵浦功率才能保持輸出功率，這又造成減少激光工作物質(zhì)染料的使用壽命。US4255718提出用脈沖激光器橫向泵浦染料激光器，脈沖激光泵浦源的峰值功率較大，可以提高染料激光器的激光轉(zhuǎn)換效率。但橫向泵浦方式的染料激光光束強(qiáng)度分布不均勻，光束質(zhì)量較差，因此耦合進(jìn)光纖中的激光耦合效率較低。
本實(shí)用新型旨在解決上述這些問(wèn)題，提供一種適用于脈沖激光光源泵浦的輸出激光波長(zhǎng)為630±20nm，激光轉(zhuǎn)換效率高的，激光光束質(zhì)量好的，醫(yī)用脈沖染料激光器。
本實(shí)用新型是通過(guò)對(duì)染料激光器的諧振腔、噴頭、染料防濺裝置、冷卻裝置進(jìn)行改進(jìn)而完成的。
諧振腔是象散補(bǔ)償?shù)娜R折疊腔，盡量使腔長(zhǎng)做得較短可使在一個(gè)很短的泵浦脈沖光期間內(nèi)染料激光振蕩有足夠的次數(shù)，激光的增益有所提高。該諧振腔由反射鏡、折疊鏡及輸出鏡組成。該諧振腔由于是象散補(bǔ)償?shù)?，因此，激光光束質(zhì)量較好。輸出鏡的光譜特性是630±20nm的波長(zhǎng)透射率在10％～40％之間。其余波長(zhǎng)透過(guò)率在85％以上，這種選頻方法省去了一般的外加可調(diào)諧元件，提高了諧振腔的增益。
噴頭由緩沖腔和噴嘴組成。噴頭的染料緩沖腔呈球形，染料從球的頂部進(jìn)入球形緩沖腔，再由球的底部流向噴嘴，從而使得進(jìn)入噴嘴的染料流速比較均勻。噴嘴口呈弧形。整個(gè)弧形由三段園弧組成，它的中部的園弧半徑大，二邊的園弧半徑小。從噴嘴噴出的液面的形狀為二頭是二個(gè)園柱形，中間是一個(gè)染料液體平面。液體的表面張力作用和二頭園柱體向二邊的拉力，使得中間液面由于噴嘴加工欠佳產(chǎn)生的微小不平被拉平。這種噴流液面減小了諧振腔的損耗，提高了光能轉(zhuǎn)換效率。
染料防濺裝置是一個(gè)套在噴嘴外的能由電磁鐵帶動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)的染料防濺罩組成。由染料防濺裝置控制電路控制電磁鐵動(dòng)作。該電路可以是延時(shí)電路。染料飛濺一般發(fā)生在染料泵開(kāi)機(jī)后和關(guān)機(jī)后數(shù)秒鐘。延時(shí)電路在開(kāi)機(jī)后的數(shù)十秒以后才輸出信號(hào)，而在關(guān)機(jī)時(shí)立即切斷輸出信號(hào)。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)時(shí)，染料防濺罩遮住染料噴口。有信號(hào)時(shí)，染料防濺罩就往上移離開(kāi)噴口。從而有效地防止染料飛濺污染鏡片。
冷卻裝置是按需要彎成任意形狀的不銹鋼管制成熱交換內(nèi)管。它的外面套一根軟水管，軟水管中的冷卻水流動(dòng)帶走熱交換內(nèi)管中的染料中的熱量，這種軟水水冷器除了冷卻染料外，本身就是染料通道的一部分。減小了染料溶液的用量。提高光能轉(zhuǎn)換效率。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。
圖1是醫(yī)用脈沖染料激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)施例中噴頭(2)的示意圖。
圖3是本實(shí)施例中噴頭(2)噴出的噴流液面的形狀的示意圖。
圖4是本實(shí)施例中染料防濺裝置(3)的示意圖。
圖5是本實(shí)施例中染料防濺裝置(3)控制電路圖。
圖6是本實(shí)施例中軟管水冷器(5)的示意圖。
圖1表示了醫(yī)用脈沖染料激光器是由諧振腔(1)、噴頭(2)、染料防濺裝置(3)、染料防濺裝置控制電路(4)、軟管水冷器(5)、壓力表(6)、過(guò)濾器(7)、染料分流閥(8)、染料泵(9)、染料罐(10)和染料接液管(11)所組成。
諧振腔(1)由反射鏡(15)折疊鏡(13)、輸出鏡(16)組成。泵浦鏡(12)使泵浦光在染料噴流(14)面上聚焦，輸出鏡(16)的透射率對(duì)于銅蒸汽激光器泵浦的染料激光器在10～40％之間。腔的長(zhǎng)度在100～180mm之間，短的腔增加了激光振蕩次數(shù)。太短會(huì)影響激光器輸出穩(wěn)定性。
噴頭(2)具體結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D2。噴頭中空腔呈球形稱緩沖腔，緩沖腔由上半球(17)和下半球(18)通過(guò)其體上螺紋連接，并用密封圈(19)密封。噴嘴(20)通過(guò)螺紋密封圈(21)下半球(18)連接。噴嘴內(nèi)壁要求達(dá)到
12光潔度。從圖2中A向放大圖可知噴嘴口呈弧形，整個(gè)弧形由三段園弧組成。中段(22)的園弧半徑大，二邊角部(23)園弧半徑小。這種形狀的噴嘴噴出的液面的形狀如圖3所示。從圖可知，二頭呈二個(gè)園柱形，中間是一個(gè)高質(zhì)量的染料液體平面。液體的表面張力作用和二個(gè)園柱體向二邊的拉力，使中間液面由于加工欠佳產(chǎn)生的微小不平被拉平。噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易。染料從頂部垂直進(jìn)入球形緩沖腔，又從底部進(jìn)入噴嘴。由于染料流向呈軸向?qū)ΨQ，進(jìn)入噴嘴的染料流速比較均勻，從而在一定的壓力范圍內(nèi)減小了染料溶液形成湍流的可能性，提高了染料液面質(zhì)量。
噴流式染料激光器在開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)都可能由于空氣混入染料溶液，造成染料溶液在噴嘴口處飛濺開(kāi)來(lái)污染諧振腔鏡片，不但使激光器光能轉(zhuǎn)換效率下降，而且還會(huì)損傷鏡片膜層造成永久性損壞。染料防濺裝置(3)能有效地防污染。該裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由電磁吸鐵線圈(24)、電磁鐵芯(25)、動(dòng)鐵塊(26)、防濺罩連桿(27)、防濺罩(28)、彈簧(29)、機(jī)架(30)、調(diào)節(jié)螺釘(31)、支架(32)組成。它通過(guò)延時(shí)電路(4)控制，電路圖如圖5所示，K為與染料泵開(kāi)關(guān)同步的一個(gè)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，J2為圖4中的電磁鐵線圈(24)當(dāng)接通染料泵電動(dòng)機(jī)電源時(shí)，同時(shí)接通染料防濺裝置控制電路的電源。此時(shí)延時(shí)電路沒(méi)有信號(hào)輸出，防濺裝置(3)中電磁鐵芯(25)與連著防濺罩(28)的動(dòng)鐵塊(26)是分開(kāi)的，保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，防濺罩(28)罩在噴嘴上即擋住噴嘴口。染料飛濺常發(fā)生在開(kāi)機(jī)的頭15秒鐘左右，而延時(shí)電路要延時(shí)30秒鐘，染料飛濺被擋住。30秒鐘后電路發(fā)出信號(hào)，使染料防濺裝置的電磁鐵吸合，從而把防濺罩(28)拉向上方離開(kāi)噴嘴口，光路暢通工作。染料激光器關(guān)機(jī)時(shí)，染料泵立即停止，但管道內(nèi)的壓力并不立即消失，通常在關(guān)機(jī)后5秒鐘左右發(fā)生染料飛濺。此時(shí)防濺裝置控制電路(4)的電源也同時(shí)被切斷，輸出的電信號(hào)也隨之消失，電磁鐵芯(25)由于斷電而與動(dòng)鐵塊(26)離開(kāi)。染料防濺罩(28)也立即下降擋住噴嘴口。
染料溶液在工作過(guò)程中要產(chǎn)生溫升，使光能轉(zhuǎn)換效率下降。用軟管水冷器(5)，可以使溫升得到控制。圖6是軟管水冷器的結(jié)構(gòu)示意圖。由不銹鋼制成的熱交換內(nèi)管(33)一端通過(guò)尼龍管連到噴頭(2)，另一端通過(guò)尼龍管連到靠近過(guò)濾器(7)出口處的直通接頭上，它可按需要彎成任意形狀，組成染料通道的一部分。在它的外面套有冷卻軟水管(34)，冷卻軟水管(34)與熱交換內(nèi)管(33)之間有冷卻水流動(dòng)。內(nèi)管(33)的兩端各有一管接頭(35)與其通過(guò)螺紋聯(lián)接，為不致于使水泄漏二者之間壓有一鼓形密封圈(36)。內(nèi)管(33)二端側(cè)面各有一通過(guò)螺紋聯(lián)接的分水體(37)，是冷卻水的通道。該軟管水冷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形態(tài)自由，既是染料流通管道，又是冷卻裝置，減少了染料溶液的用量。
用平均功率為3W的溴化亞銅激光器泵浦本染料激光器，可獲平均功率大于0.8W，激光波長(zhǎng)為630±20nm的激光。滿足了激光光敏療法治療腫瘤的需要。
權(quán)利要求
1.一種包括諧振腔(1)、噴頭(2)、染料防濺裝置(3)的醫(yī)用脈沖染料激光器其特征在于所述的噴頭(2)是由染料緩沖腔和噴嘴(20)直接相聯(lián)，噴嘴(20)的口呈弧形，該弧形由中間一個(gè)大半徑園弧和二邊二個(gè)小半徑園弧連接，所述的染料防濺裝置(3)由機(jī)架(30)電磁吸鐵線圈(24)電磁鐵芯(25)動(dòng)鐵塊(26)防濺罩(28)防濺罩連桿(27)通過(guò)螺釘連成一體，彈簧(29)調(diào)節(jié)螺釘(31)支架(32)組成，其運(yùn)動(dòng)由染料防濺裝置控制電路控制，所述的諧振腔(1)的輸出鏡的光譜特性是在630nm±20nm處透射率在10～40%之間，其余波長(zhǎng)處的透射率在85%以上。
2.如權(quán)利要求
1 所說(shuō)的醫(yī)用脈沖染料激光器其特征在于染料防濺裝置控制電路是延時(shí)電路(4)。
3.如權(quán)利要求
1所述醫(yī)用脈沖染料激光器其特征在于所述的噴頭(2)的染料緩沖腔是球形的。
專利摘要
一種醫(yī)用脈沖染料激光器。它具有短腔長(zhǎng)的象散補(bǔ)償三鏡折疊腔結(jié)構(gòu)，利用輸出鏡的光譜特性進(jìn)行選頻，從而減小了諧振腔的損耗?；⌒螄娮炜谛纬筛哔|(zhì)量的噴流液面可減小諧振腔的損耗。它還有自動(dòng)染料防濺裝置和可以彎成任意形狀的軟管水冷器，減少整個(gè)系統(tǒng)染料溶液用量，大大提高光能轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型可獲得較好光束質(zhì)量的激光，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
文檔編號(hào)H01S3/20GK87207852SQ87207852
公開(kāi)日1988年5月18日 申請(qǐng)日期1987年5月7日
發(fā)明者黃種德, 呂維敏, 任衛(wèi)華, 陸明星, 孫威, 唐傳舜 申請(qǐng)人:浙江省醫(yī)療器械研究所, 浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan