laser

LASER

Laser

Light Amplification of Stimulated Emissions of Radiation.

Amplificação da luz por estimulação da emissão de radiação.

Einstein (1916) primeiro a postular os teoremas do desenvolvimento dos lasers.

O primeiro trabalho tratava dos MASERs(amplificação de microondas por estimulação da emissão de radiação).

1960 Primeiro maser óptico construído.

1965 O termo maser óptico foi substituído por LASER.

O laser passou por enormes avanços e apresenta inúmeras aplicações do dia-a-dia.- Discos de áudio- leitura ótica de supermercado- telecomunicações- medicina.

LUZ energia eletromagnética

Comprimento de onda entre 100 e 10.000 nanômetros.

Luz visível 400 (violeta) a 700 nm

A energia luminosa é transmitida no espaço como ondas que contém pequenos “pacotes de energia” :

Os fótons contém uma quantidade definida de energia, dependendo do seu comprimento de onda

Princípios da geração do laser

Átomo: nêutrons prótons elétronsNêutrons + prótons = núcleo do átomo (carga positiva)

Elétrons = giram em órbita ao redor do núcleo (carga negativa)

Os elétrons não absorvem nem irradiam energia desde que sejam mantidos nas suas órbitas (estado fundamental).

Elétron ganha ou perde uma quantidade de energia

Muda de órbita

Um fóton colide com o elétron de um átomo, ele faz o elétron mudar de nível.

Quando isso ocorre o átomo fica em um estado excitado.

Ele permanece nesse estado apenas momentaneamente e libera um fóton (nível de energia) idêntico ao que ele absorveu, que o faz retornar ao seu estado fundamental.

Esse processo é denominado de emissão espontânea.

Outro meio de excitar o átomo, além da colisão de fótons, é com uma descarga elétrica.

Emissões estimuladas

Este conceito foi postulado por Einstein e é essencial ao princípio de funcionamento do laser.

Um fóton liberado estimularia outro átomo igualmente excitado a se desexcitar, liberando fóton idêntico.

O fóton desencadeante continuaria a sua trajetória inalterado. Esses dois fótons promoveriam a liberação de fótons adicionais idênticos desde que estivessem presentes outros átomos excitados.Para isso é necessário um ambiente com número ilimitado de átomos excitados, que é chamado de inversão de população (mais átomos em estado excitado do que em estado fundamental).

Para ocorrer a inversão de população é necessário uma aplicação de uma fonte de força externa ao meio produtor de laser.

Os fótons liberados são idênticos em fase, direção e freqüência.

Para contê-los e gerar mais fótons, são colocados espelhos nas terminações da câmara.

Os fótons são refletidos na câmara , que amplifica a luz e estimula a emissão de

outros fótons a partir dos átomos excitados.

São tantos fótons estimulados que a câmara não pode conter a energia.

Quando se atinge um nível específico de energia, fótons de um comprimento de onda particular são ejetados pelo espelho semipermeável.

Assim, é produzida uma luz amplificada por meio de estimulação de emissões (LASER).

A luz laser é emitida de modo organizado e apresenta 3 propriedades que o distingue das fontes de luz incandescente e fluorescente:

- COERÊNCIA

- MONOCROMATICIDADE

- COLIMAÇÃO

COERÊNCIA

Significa que todos os fótons de luz emitidos a partir de moléculas individuais de gás têm o mesmo comprimento de onda e estão em fase uma com a outra.

MONOCROMATICIDADE

Significa a especificidade da luz de um único comprimento de onda definido. Se a especificidade está no espectro da luz visível, ela tem apenas uma cor.

COLIMAÇÃO

Há uma divergência mínima dos fótons. Os fótons se movem de forma paralela, concentrando o feixe de luz.

TIPOS DE LASERS

Os lasers são classificados de acordo com a natureza do material colocado entre as duas superfícies refletoras.

Existem milhares de tipos diferentes de lasers, cada um com comprimento de onda específico e características únicas, dependendo do meio condutor.

Os meios de produção de laser podem ser:

Cristal e vidro (estado sólido)

Gás (HeNe)

Semicondutor

Corante líquido e químico

Diodo (GaAs)

Lasers podem ser: alta e baixa potência

Alta potência: apresentam respostas térmicas. São usados para:Cortes cirúrgicos e coagulaçãoOftalmologiaDermatologiaOncologiaCirurgia vascular

Baixa potência: atérmicos. São usados para:

Cicatrização de ferimentos

Manuseio da dor

Produzem efeitos fotoquímicos em vez de térmicos.

Lasers mais comuns

GaAs (904 nm) – arsenieto de gálio

GaAlAs (830 nm) – arsenieto de gálio e alumínio

AlGaInP (660 nm) – alumínio, gálio, índio e fósforo

HeNe (632,8 nm) – hélio e neônio

Contínuo e pulsado

Caneta Laser 660 nm e 830nn: operam no modo contínuo e pulsado (50%) com possibilidade de escolha de 10 freqüências: 2,5 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 75 Hz, 150 Hz, 300 Hz, 700 Hz, 1 KHz e 2KHz

Modos de emissão

Estas freqüências servem para proporcionar analgesia por diferentes

vias fisiológicas.

2,5 Hz – para lesões agudas20 Hz – para cura de feridas150 Hz – para alívio da dor2 KHz – para lesões crônicas e feridas que não fecham

Caneta laser 904 nm: opera somente no modo pulsado a 9500 Hz.

Ação e efeito

1 – Efeitos primários ou diretos:Efeito bioquímicoEfeito bioelétrico

Efeito bioenergético

2 – Efeitos secundário:Estímulo a microcirculação

Estímulo trófico celular

3 – Efeitos terapêuticos:

Aumento do ATP intracelular

Analgésico

Anti-inflamatório, anti-edematoso e normalizador circulatório

Efeito estimulante do trofismo dos tecidos

Estimulador dos pontos de acupuntura

Doses

Efeito analgésico: 2 a 4 J/cm2

Efeito anti-inflamatório: 1 a 3 J/cm2

Efeito regenerativo: 3 a 6 J/cm2

Efeito circulatório: 1 a 3 J/cm2

Situações inflamatórias

Fase aguda ________ doses baixas

Fase sub-aguda ____ doses médias

Fase crônica _______ doses altas

Indicações

Cicatrizes

Ferimentos

Úlceras

Queimaduras

Tendinites

Neuralgias

Hematomas

Dor localizada

Precauções e Contra-indicações

Os lasers fornecem radiação não-ionizante. Isso significa que não foram observados efeitos mutagênicos sobre o DNA e nenhum dano às células ou membranas celulares.

- Irradiação direta sobre a retina: a radiação LASER provoca lesões irreversíveis na retina.

- Irradiação em focos bacterianos agudos.

- tumores

Contra-Indicações

-é melhor exposição menor do que superexposição.

- desaconselhável o tratamento na gravidez.

- arritmia cardíaca, disfunções tireóideas, marca passos, pacientes em tratamento come esteróides ou fármacos fotossensibilizantes.

Precauções

Técnicas de aplicação

1 – pontual

2 – Por zona ou região

3 - Varredura

Pontual

Marcar pontos na área a ser tratada de 1 em 1 cm.

Aplicar o laser em cada ponto

Por zona ou região

É necessário fazer o cálculo da área e do tempo de aplicação.

Utilza-se uma lente divergente para divergir os feixes e pegar toda a área.

Colocar a intensidade no free.

Varredura

É necessário fazer o cálculo da área e do tempo de aplicação.

Colocar a intensidade no free.

Fazer a aplicação “varrendo” a área a ser tratada.

Cálculo da área

A = b x h

A = 2 x 2

A = 4 cm2

2 cm (b)

2 cm (h)

A = π R2

π = 3,14

A = 3 x 22

A = 12 cm2

R = 2 cm

Cálculo do tempo

Potência de Emissão do Laser (660 nm ou 830 nm)

Potência média (904 nm) (Pm)

Área a ser irradiada (A)

Densidade de energia desejada (D)

Fórmula

Tempo necessário =

D (joules/cm2) x A (cm2)

Potência de Emissão (W)

No caso do laser de AsGa (904 nm) devemos utilizar a Potência média no local da Potência de emissão pelo fato de esse laser ser emitido em regime de pulsos.

Pm = Pp x Tp x Fr

Pm = potência média (W)

Pp = potência de pico (W) – 70 W

Tp = tempo de pulso (S) – 60 ns – 0,00000006 s

Fr = freqüência de repetição do pulso (Hz) – 9500 Hz