医用一氧化碳激光器和一氧化碳激光医疗机的制作方法

1.本发明属于光电子学、激光器件与激光技术、激光生物、激光医疗领域。


背景技术：

2.自从输出光波波长为5.3微米的一氧化碳激光器产生以来，多以液氮温度下co及辅助气体的混合气于放电管内轴向流动或大面积电极间横向流动的连续波高功率激光器为主，其功率容易达到千瓦以上，其电光转换效率可达47％以上。这种器件虽然推广较难，但在性能上高于室温下工作的、介质同为气体类的co2激光器。也有工作于干冰温度或者相近温度或者室温的流动型一氧化碳激光器，这些激光器也可达到数百瓦或者上千瓦的输出，但是总效率一般不高于10％，性能稳定性不是很强和器件结构的复杂性使其对应用者不具备太大的吸引力。研制出的
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40℃管壁温度的石英玻璃放电管封离型一氧化碳激光器，在1.8米放电长度，2.1米腔长时输出可达20余瓦，在接近室温(20℃以下)的条件下其输出功率达20.5瓦，输出光波主要集中在5.1—5.7微米波长范围，这样的水平在国内外于20世纪70
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80年代就已经实现，其效率可达10％或者12％。这样的器件被称为高功率高效率的封离型室温co分子激光器。但是，因器件放电管不能维持低于0℃的壁温，或者因为放电管壁温超过20℃以上，或者因为工作气体纯度不高而使输出会降低或者不稳定。输出在千瓦及千瓦以上的高功率co激光器是激光加工、材料处理等的重要激光器，中小功率co激光器，因其调谐范围宽而常被应用于光谱研究、光化学反应、大气探测等。因此，人们对于一氧化碳激光器的应用，习惯于工业应用、光化学应用、物理应用，而几乎没有或很少考虑它在医学和生物学方面的应用。也可能是，一氧化碳激光器一般都是较庞大器件或系统，就是小功率器件，体积也较大，有的甚至还伴有液氮冷却装置，或者因为其在室温附近的低温或室温下激光介质增益较低而有较长的放电管，或者一年四季随着气温变化激光输出不稳定，都影响着人们去考虑它在医学和生物学方面的应用。因此，必须首先判明一氧化碳激光在医学方面是否有用，我们已用数瓦一氧化碳激光束在动物的肌肉、骨头、牙上进行了实验，对前两者有好的钻孔性能，对后者有好的消融性能。接着是如何将小功率器件小型化，如何将小功率器件变成一个激光医疗机。因此，判明一氧化碳激光在医学方面的价值后，研制出一种能维持较低放电管壁温的、方便的、器件不是太长的、在一年四季均可正常运行的、可安装成激光医疗机的医用一氧化碳激光器是必须的。常用的医用激光器，在可见光波段主要有he
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ne激光器和半导体激光器等，在红外波段主要有输出波波长为9.3微米和10.6微米的二氧化碳激光器，输出波波长为2.94微米的er:yag激光器和输出波波长为1.06微米的nd:yag激光器等。医用二氧化碳激光器，nd:yag激光器和er:yag激光器，应用广泛，效果优良，二氧化碳激光器尤其被广泛应用。因为它们都是红外激光器，因此人们似乎觉得不缺红外激光医疗机了。红外医用激光器或激光医疗机，主要是依靠人体或生物体组织的水分对激光的吸收来达到手术或医治目的，肌体的非水分成分对激光的吸收也是很重要的，是拓展医疗的基础。对于二氧化碳激光医疗机，一般选用1米长封离型激光器作光源，输出在0
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40瓦连续可调，其输出波长为9.3微米或者10.6微米。光在海平面水平路径上水蒸气的透过率的数
据表明，co2激光在9.3微米至10.6微米波长范围，对0.5mm可凝水的透过率约0.993—0.994，对1mm可凝水则为0.986—0.988，对2mm可凝水则为0.972—0.976，对100mm可凝水，其透过率仍有0.239
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0.300；er:yag激光在2.94微米波长处，2.9微米波对0.5mm可凝水的透过率为0.369，3.0微米波对0.5mm可凝水的透过率为0.673，故2.94微米波对0.5mm可凝水透过率的平均值为0.521，对1mm可凝水的透过率平均值为0.3785，对2mm可凝水的透过率为0.073—0.401，平均值为0.237，对5mm可凝水的透过率平均值为0.0945；nd:yag激光1.06微米波长处对0.5mm可凝水的透过率平均值为0.9545，对1mm可凝水的透过率平均值为0.9365，对2mm可凝水的透过率平均值为0.9105，对100mm可凝水的透过率平均值为0.4635；在co激光的5.1，5.2,5.3,5.4，5.5，5.6,5.7微米波长处，对0.5mm可凝水的透过率分别为0.747,0.664,0.555，0.432，0.261,0.121,0.040，对1mm对可凝水的透过率分别为0.649,0.539,0.406,0.268,0.110,0.029,0.004,对2mm可凝水的透过率分别为0.519,0.385,0.239,0.116,0.035,0.002,0，对5mm可凝水的透过率分别为0.308,0.169,0.062,0.013,0,0,0。5.3
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5.4微米是co分子激光主要能量存在的波长范围，对2mm可凝水的光波透过率仅为0.239至0.116。可看到，co激光和er:yag激光，可以穿过的可凝水仅为2mm，而co2激光和nd:yag激光可以穿过的可凝水可达100mm，这意味着同等功率密度下一氧化碳激光、er:yag激光穿过富含水分的人体肌肤或软体组织的深度比二氧化碳激光和nd:yag激光的小，是二氧化碳激光和nd:yag激光穿过深度的五十分之一，故一氧化碳激光和er:yag激光在对人体表面或软体组织处理时激光损伤的深度小，在切割处理时会因光能集中于薄层组织而效率会更高，又由于在同样的谐振腔参数时一氧化碳激光束的截面积仅为二氧化碳激光束截面积的二分之一，故在同等功率密度时一氧化碳激光的功率仅需要二氧化碳激光功率的一半即可。这可使病人至少少受一半的损伤。考虑到含水肌肤和软体组织，如前所述的对一氧化碳激光(5.3微米为代表)波段光对1mm可凝水的吸收率(1
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0.406＝0.594)为对二氧化碳激光(9.3微米为代表)波段光的吸收率(1
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0.986＝0.014)的42倍以上，当然不可以认为对于病体组织就会有这同样大的吸收率差别，但是，可以说对于同样的病体处理，其耗去的激光能量仅为二氧化碳激光的若干分之一，其对病体的无用损伤也将减为若干分之一或者减少到更低。一氧化碳激光和输出波波长为2.94微米的er:yag激光，所处波段是水分吸收率最高的，对2.9微米，1mm可凝水的吸收率为(1
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0.205＝0.795)，对3.0微米，1mm可凝水的吸收率为(1
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0.552＝0.448)，平均吸收率为0.6215。nd:yag激光在1.06微米波长处，1mm可凝水的吸收率与二氧化碳激光没差别。相应于二氧化碳激光医疗机的输出功率要求，医用一氧化碳激光器的输出功率要求在20瓦左右，在0
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20瓦或在0
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15瓦范围可调即可，甚至输出在数瓦范围就有实用价值。然而，er:yag激光的输出功率是比较小的，一氧化碳激光输出可大得多。与er:yag激光和二氧化碳激光一样，医用一氧化碳激光也可在一定程度上或很大程度上适用于病体硬体组织的医疗。二氧化碳激光和nd:yag激光虽然在水分的吸收方面差一点，但这对于人体较深处病患的热作用治疗就是优势。现有医疗激光器和激光医疗机，其激光线宽都较小，一般都具有窄线宽的特性，这是激光的特征，也是谐振腔特性、增益介质特性及跃迁机制确定的，也是激光技术所追求的，这显然是优点。但是，我们认为主要依靠水分对激光的吸收而对病体组织进行加热、碳化、气化治疗或手术的激光医疗来说，发现并制造一种适合宽带水吸收谱的医疗激光器和激光医疗机，是一件很有意义的事，而同样重要的是，人的病体硬体组织除含水分外还有别
的成分，它们的吸收谱与水分的谱是部分重叠的或错开的，因此较宽的激光输出谱宽会对激光医疗、手术带来好处。与前面所述的其他医疗激光器不一样，依靠级联跃迁的封离型一氧化碳激光器在一定技术条件下正好可以得到波长为5.1微米至5.7微米这样一个宽谱范围的激光输出。我们已用这样一个宽谱范围数瓦一氧化碳激光在动物的肌肉、骨头、牙上进行了实验，对前两者有好的钻孔性能，对后者有好的消融性能。


技术实现要素：

3.本发明提供一种一年四季均可处于较低温度的，即0℃至
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30℃的，长度或高度在1.5米以内，输出在0
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15瓦范围可调，在5
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6微米宽波长范围内宽带输出，适合宽谱带水吸收的辉光放电封离型医用一氧化碳激光器和一氧化碳激光医疗机，可提供的一氧化碳激光医疗机的总高度控制在1.5米以内，其宽度和厚度可分别控制在1米和0.5米以内。本发明提供的医用一氧化碳激光器和一氧化碳激光医疗机,其放电管处于来自制冷容器的0℃—
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30℃的流动冷却介质(载冷剂)之中。利用在低温下仍可流动的载冷剂经过常规制冷系统蒸发器的冷却变成低温载冷剂，低温载冷剂再经过小功率增压泵注入到激光器放电管的冷却管，载冷剂冷却放电管，放电管放电并经谐振腔的作用产生激光输出，在小功率增压泵的压力下被放电管加热的载冷剂回流到制冷容器中，再经过制冷容器中的制冷系统蒸发器的作用变成低温液体，再注入到激光器放电管冷却管，再冷却放电管，如此不断地循环，直至激光器工作结束。本发明还克服了如下的一些困难。激光器是玻璃管系统，易破碎，抗力弱，存在不可避免的非均匀、非对称关键结构，它们主要位于放电管的两端与冷却管、储气管、廻气管、电极引出管、腔镜支撑管的连接处，即使是石英玻璃放电系统也可在室温常压下发生因应力、压力不均而形成的炸裂情况，在小增压泵的压力下低温液体介质对三层管玻璃管或石英管系统的撞击和冷却作用下就更易出现破裂。还有，流体介质在放电管的冷却夹层的附着性也是一个问题，附着性越强，则流动性越差，则放电管冷却就越差，不但激光输出弱，还影响激光器的寿命。由于一氧化碳激光器放电管的长度较长，相比于一般1米长放电管的医用二氧化碳激光器和二氧化碳激光医疗机而言，本发明的特征还在于，不是将医用激光器输出端朝上竖直放置，不是经平面镜将医用激光透射束与反射指示性半导体激光合束后送入导光臂的，而是将医用激光器输出端斜向朝下放置，是经平面镜将医用激光反射束与透射指示性半导体激光合束后送入导光臂的，其医用入射与反射光束间夹角相当小，故不会引起光束质量的改变，导光臂的下端就位于平面合束镜的上表面附近，故导光臂的空间高度不超过斜放的医用激光器斜放时所占的高度，医疗机的总高度一般不超过1.5米。宽带输出、适合宽带水吸收谱的医用一氧化碳激光器，针对水分子吸收谱带分布和一氧化碳分子跃迁带特征，选择全反射镜和5.1微米至5.7微米波宽带高反射输出镜构成二镜谐振腔，5.1微米至5.7微米波宽带集中包含了强线跃迁,但未包括全线跃迁，这个宽带输出是依靠级联跃迁和这个谐振腔来扩大谐振波长范围的。选择并落实宽带输出是本发明的又一重要特征。
4.发明原理co气体激光器由硬质玻璃管或石英玻璃管烧制而成，烧制完成后再进行专门的退火处理或者烧制过程中进行退火处理以消除应力，要求至少在
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60℃条件下，不会发生破裂和谐振腔镜的偏离。放电管的冷却管的容积和载冷剂通道管的容积之和即为所需
载冷剂的最小体积，制作一个容积为该体积10倍的载冷剂容器，充入0.8倍容器容积的载冷剂，载冷剂容器内设置的较长螺旋紫铜管出口与制冷系统的压缩机低压端入口连接，压缩机的高压端与冷凝器连接，冷凝器与过滤器连接，过滤器与2.5米长的毛细紫铜管连接，毛细紫铜管的末端与载冷剂容器内的螺旋紫铜管的入口连接，螺旋紫铜管为制冷系统的蒸发器。值得注意的是，致冷功率与放电管产生废热的功率要大体相当。载冷剂容器的上端入口与放电管的冷却管的出口连接，载冷剂容器下端的出口与小增压泵的入口连接，小增压泵的出口与放电管的冷却管的入口连接。制冷系统压缩机和小增压泵启动后，放电管就会得到载冷剂的循环冷却。宽带输出除依靠一个全反射镜和一个宽带高反射输出镜组成宽带输出的谐振腔外，还要依靠基电子态下振动激发的co分子的级联跃迁机理。在一温度下，分子在振动能级的粒子数分布为玻尔兹曼分布，在放电条件下，具有能量e的电子坠入co分子位阱中，形成co
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,内部能量状态发生变化，坠入的电子失去部分能量而离开，导致co分子振动激发。处于基振动能级的co分子居多，电子对分子的振动激发主要是把分子从振动量子数v为0的基能级激发到振动量子数为1的能级。当振动量子数为1的分子co(1)和振动量子数为v
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1的分子co(v
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1)碰撞时，因为振动的非谐性可使后者泵浦到更高能级而两者变为co(0)和co(v)，并有能量δe释放,这一过程的继续则使分子处于更高能级，相同情况的分子的振动激发和碰撞会在许多分子发生，于是振动能级粒子数分布偏离玻尔兹曼分布；相反的过程co(0)和co(v)碰撞变为co(1)和co(v
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1)而吸收热运动能量δe也可发生，当气体温度为t时，发生的条件为能级能量应满足e(1)
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e(0)
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(e(v)
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e(v
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1))＝δe≤kt,依据此式当t为室温时可知只有v≤8的能级才可发生吸收热运动能量的跃迁，即凡是v≥8的能级都可经非谐性泵浦激发而使能级粒子数增大，显然，在低温下很低振动能级的分子的粒子数都可经非谐性泵浦激发而增大，非谐性泵浦激发使得co分子振动温度升高，升高到一定程度时振动能级粒子数随v的增加只有十分缓慢的减小，于是相邻振动能级上有很相近的转动能级粒子数分布，粒子数分布最大的转动能级的量子数可以近似相同并可标为j,并随转动量子数增加而粒子数减少，这样就有下振动能级上的j 1能级的粒子数比上振动能级的j能级的粒子数少，下振动能级上的j 2能级的粒子数比上振动能级的j 1能级的粒子数少，等等，即振动能级没有发生粒子数反转，而上下振动能级的转动能级间发生了反转，即局部反转，于是，如v 5,j能级的分子可跃迁到v 4,j 1能级,并使v 4,j 1能级粒子数进一步增加，这就造成v 4,j 1能级与v 3,j 2能级的进一步反转、跃迁，接着又引起v 3,j 2能级的粒子数进一步增加，这就造成v 3,j 2能级与v 2,j 3能级的进一步反转、跃迁，可依次往下推，这些跃迁为p支跃迁。同理，如果一开始v 2,j 3能级因跃迁而减少粒子数，这就造成v 3,j 2能级与v 2,j 3能级的进一步反转、跃迁，可依次往上推，这些跃迁也为p支跃迁。这就是级联跃迁。由于级联跃迁的每一步跃迁波长都有一点差别，于是在全反射镜与有带宽的部分反射镜构成腔时，输出的不是一条谱线，而是一个宽谱带的光。
5.附图说明图1为医用一氧化碳激光器和一氧化碳激光医疗机示意图,1为全反射镜，2为放电管，长度1米至1.5米，3为阳极，4为储气管，5为廻气管，6为冷却管，7为阴极，8为部分反射镜，9为载冷剂出流管，10为载冷剂注入管，11为小增压泵出口，12为小增压泵，13为小增压泵入口，14为载冷剂容器的下端出口，15为载冷剂容器，16为载冷剂容器上端入口，17为载冷剂容器内的螺旋紫铜管，18为螺旋紫铜管出口，19为螺旋紫铜管入口，20为压
缩机制冷剂回流管，21为压缩机，22为制冷剂注入管，23为制冷剂出流管，24为冷凝器，25为过滤器，26为节流毛细管，27为激光管第一支架，28为激光管第二支架，29为激光管第三支架，30为激光器电源，31为总控制平台，32为半导体红色激光指示光源，33为平面反射镜，34为导光臂，35为医疗机机壳，36为激光手术烟雾抽吸机。co、he、xe的混合气充入激光器放电管2和储气管4并封离，压缩机21启动，气态制冷剂经回流管20进入压缩机21，经压缩升压的制冷剂气体经冷凝器24与空气交换压缩制冷剂气体的热量，制冷剂气体经过过滤器25将少许水分等杂气过滤掉，接着高温高压制冷剂气体经过毛细管26后经螺旋紫铜管入口19注入到螺旋紫铜管17，高温高压制冷剂气体变为温度可低至
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40℃的低温液体，螺旋紫铜管17作为制冷系统的蒸发器而使载冷剂容器15内的载冷剂变成低温液体，制冷剂释放冷量后再经螺旋紫铜管出口18和制冷剂回流管20进入压缩机21，依此顺序不断地循环，直至激光器工作结束、关机。在压缩机启动数分钟后，再开小增压泵，载冷剂容器15内的低温载冷剂在小增压泵12的带动下，经其出口11和载冷剂注入管10间的连接管将低温载冷剂注入到放电管的冷却管6对放电管内的混合气进行冷却，载冷剂经过冷却管6后从载冷剂出流管9并经连接管及容器15的入口16进入载冷剂容器15，15内的低温载冷剂连续地注入到冷却管6，待载冷剂冷却放电管后再打开放电管电源，被放电管加热的载冷剂在15内得到冷却，在载冷剂冷却下的放电管内的co、he、xe的混合气在放电激励下成为增益介质，在全反射镜1和部分反射镜8构成的谐振腔作用下产生的激光从部分反射镜8输出。输出的激光经平面反射镜33反射进入导光臂34，激光经导光臂34后成为直径0.1～0.2毫米的会聚光束，红色激光指示光经平面反射镜33透射进入导光臂与医用激光束同光路，在会聚红色光束的导引下，医用会聚光束作用到病患处，进行医疗。
6.例子，依图1，激光管用硬质玻璃管或石英玻璃管烧制而成，粗管壁厚1.5毫米，一般细管壁厚1.2毫米，并进行退火处理，放电管2的长度为1.4米，内径为9毫米，壁厚2毫米，廻气管5直径为6毫米，长1.2米，冷却管6的内径为21毫米，储气管4的外径为80毫米，出流管9和注入管10，外径为10毫米，壁厚1.2毫米，阳极3为镍电极，阴极7为钽电极，全反镜1的曲率半径为4.75米，半反射镜8为znse或者锗平行平面镜，在5.1微米至5.7微米波长范围反射率为94％，两谐振腔镜间距为1.6米，小增压泵12的功率为100瓦，扬程10米，载冷剂容器15，用不锈钢制成，容积5升，外壁加保温层，其注入管口16和流出管口14内径为9毫米、外径为10毫米，载冷剂可使用乙二醇水溶液或丙三醇水溶液等，小增压泵的进口13和出口11分别用硅胶管与容器15的出口14和注入管10连接，容器15的的入口经硅胶管与出流管9连接，螺旋紫铜管17是一段制冷系统专用薄皮管，外径为6毫米，长为13.5米，螺旋紫铜管在容器15上端入口19和下端出口18的一小段的外側各通过一小段过渡管与容器15相应位置的孔口焊接，过渡管的另一端镀银或铜与螺旋紫铜管入口19或出口18焊接，压缩机21的制冷剂回流管20和制冷剂出流管23是自带的直径6毫米紫铜管，它们分别与螺旋紫铜管17的出口管18和冷凝器24的入口23焊接，冷凝器24与过滤器25焊接，过滤器25为常用制冷设备商业产品，过滤器另一端与2.5米长内径0.6毫米至1毫米的紫铜节流毛细管26焊接，毛细管26的另一端与螺旋紫铜管入口19焊接。激光管第三支架29为一1.2米长，8厘米至10厘米宽的槽钢，用于固定激光管，激光管第一支架27和激光管第二支架28将支架29固定在机壳35上，激光器的电源30为开关电源，额定功率600瓦，起辉电压约40kv，工作电压小于25kv,输出电流6～30毫安，控制平台31为压缩机21、小增压泵12、激光电源30、指示激光32的有序启动、关
闭、安全控制和激光输出调节的控制平台和激光器工作性能指标显示平台。指示光源32为半导体红色激光，平面反射镜33对5.1微米至5.7微米波长的激光的反射率大于0.985，对可见光的透过率大于0.85，导光臂34使用红外医疗激光导光臂成熟产品，带有振镜，各转动环节的反射镜对红外和可见光反射率大于0.98，最后输出为一会聚细束激光和同光路的会聚细束指示激光。机壳35为绝缘材料机壳，高度为1.5米，总宽度为0.93米，一氧化碳激光器输出端距机壳后壁(图中左)0.8米而距机壳前壁(图中右)为0.1米，距机壳底面高度为0.1米，反射镜33距离底面高度为5厘米，导光臂与机壳的接口的中心距离机壳后壁距离为0.86米，距离机壳前壁为7厘米，距离机壳底面的距离为0.3—0.5米，机壳在导光臂接口处为一个宽度为14厘米的台面，从此台面到机壳顶面的连接面为一斜面，与激光器储气管外壁相距3
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6厘米并力求减小机壳整体所占空间，机壳在图1图面的垂直方向的尺寸均为0.5米。
7.一种激光医疗机，它由全反射镜1、放电管2、阳极3、储气管4、廻气管5、冷却管6、阴极7、部分反射镜8、出流管9、注入管10、小增压泵的出口11、小增压泵12、小增压泵入口13、载冷剂容器出口14、载冷剂容器15、载冷剂容器入口16、螺旋紫铜管17、螺旋紫铜管的下端出口18、螺旋紫铜管入口19、压缩机制冷剂回流管20、压缩机21、制冷剂注入管22、制冷剂出流管23、冷凝器24，过滤器25、节流毛细管26、激光管第一支架27、激光管第二支架28、激光管第三支架29、激光器电源30、总控制平台31，半导体红色激光指示光源32、平面反射镜33、导光臂34、医疗机机壳35和激光手术烟雾抽吸机36组成，全反射镜1与放电管2的左端连接，阳极3位于左端放电管内，部分反射镜8与放电管右端连接，阴极7位于右端放电管内，冷却管6与放电管同轴并在左右端与放电管连接，廻气管5于阳极3附近与放电管连接，于右端阴极4附近在放电管上开小孔与廻气管在气路上连通，储气管4与放电管同轴并在左右端与放电管连接，出流管9和注入管10与冷却管6连接，出流管9和注入管10的外壁与储气管4连接，出流管9与载冷剂容器15的入口16连接，容器15的出口14与小增压泵12的入口13连接，小增压泵的出口11与注入管10连接，位于容器15内的螺旋紫铜管17的下端出口18与压缩机21的制冷剂回流管20连接，回流管20与压缩机21连接，压缩机与制冷剂注入管22和制冷剂出流管23连接，出流管23与冷凝器24连接，冷凝器与过滤器25连接，过滤器与节流毛细管26连接，毛细管与螺旋紫铜管17的入口19连接，激光管第一支架27和激光管第二支架28与机壳35连接，激光管第三支架29与支架27、28和激光管的储气管4的外壁连接，激光器电源30与机壳左壁连接，其控制线路与控制平台31连接，压缩机21、小增压泵12及半导体红色激光指示光源的控制线路也与控制平台31连接，平面反射镜33、指示光源32、和导光臂34在光路上连接，导光臂34的入口与医疗机机壳35右下端开口连接，放电管及相关连接应保证放电管可抽高真空，制冷机系统要求气密性及承受mpa级压力，激光手术烟雾抽吸机36与机壳35连接，烟雾抽吸机的吸入管管口位于导光臂34的末端，排气管接入净化器，激光介质的混合气充入激光器放电管2和储气管4并封离，在低温载冷剂的冷却下，放电管放电，激光介质产生增益，在全反射镜和部分反射镜组成的谐振腔作用下产生激光，激光进入导光臂，由导光臂的末端透镜得到会聚光束或发散并引向病患处，进行医疗，其特征在于所用的激光为一氧化碳激光；其特征还在于所用的医用一氧化碳激光是具有波长5.1微米至5.7微米的宽波段输出的激光；特征还在于一氧化碳激光器的输出端是斜向朝下的，输出激光是经过一个反射平面镜小角度反射进入导光臂的，而且导光臂的入口距离机壳底面的高度很低，低到0.3米，这一特征是由于激光管较长，医疗机又要整体尺寸较小、整机较低的要求决定的；特征
还在于一氧化碳激光器放电管是经过制冷机的螺旋紫铜管蒸发器致冷的流动载冷剂来冷却的，放电管长度控制在1米至1.5米。
8.一种医用激光激光器，它由全反射镜1、放电管2、阳极3、储气管4、廻气管5、冷却管6、阴极7、部分反射镜8、出流管9、注入管10、小增压泵出口11、小增压泵12、小增压泵入口13、载冷剂容器出口14、载冷剂容器15、载冷剂容器入口16、螺旋紫铜管17、螺旋紫铜管下端出口18、螺旋紫铜管入口19、压缩机制冷剂回流管20、压缩机21、制冷剂注入管22、制冷剂出流管23、冷凝器24、过滤器25、节流毛细管26、激光管第一支架27、激光管第二支架28、激光管第三支架29、激光器电源30、总控制平台31和机壳35组成，全反射镜1与放电管2的左端连接，阳极3位于放电管左端内，部分反射镜8与放电管右端连接，阴极7位于放电管右端内，冷却管6与放电管同轴并在左右端与放电管连接，廻气管5于阳极附近与放电管连接，于右端阴极附近在放电管上开孔与廻气管在气路上连通，储气管4与放电管同轴并在左右端与放电管连接，出流管9和注入管10与冷却管6左右端连接，出流管9和注入管10的外壁与储气管连接，出流管9与载冷剂容器15的入口16连接，载冷剂容器15的出口14与小增压泵12的入口13连接，小增压泵的出口11与注入管10连接，位于载冷剂容器15内的螺旋紫铜管17的下端出口18与压缩机21的制冷剂回流管20连接，回流管20与压缩机21连接，压缩机与制冷剂注入管22和制冷剂出流管23连接，制冷剂出流管23与冷凝器24连接，冷凝器与过滤器25连接，过滤器与节流毛细管26连接，毛细管与螺旋紫铜管入口19连接，放电管及相关连接应保证放电管可抽高真空，制冷机系统要求气密性及承受mpa级压力，激光管第一支架27和激光管第二支架28与机壳连接，激光管第三支架29与第一支架27、第二支架28和激光管的储气管4的外壁连接，激光器电源30与机壳左壁连接，其控制线路与控制平台31连接，压缩机21、小增压泵12及控制线路也与控制平台31连接，压缩机、小增压泵、载冷剂容器和冷凝器与机壳35连接，co激光介质的混合气充入激光器放电管2和储气管4并封离，压缩机启动后，流动制冷剂经过螺旋紫铜管17的壁冷却载冷剂容器15内的载冷剂，在流动的低温载冷剂的冷却下，放电管放电，激光介质产生增益，在全反射镜和部分反射镜组成的谐振腔作用下产生激光，特征在于它是以激光医疗为目标的放电激励的长度1米至1.5米的玻璃或石英放电管一氧化碳激光器，放电管是由制冷机的流动制冷剂冷却的流动低温载冷剂来冷却的，其谐振腔选择5.1微米至5.7微米宽波长范围输出是以激光医疗为目标的。

技术特征：
1.一种红外激光医疗机的构建方法，激光具有高亮度、高光束质量和高单色性特性，激光医疗机由激光光源输出激光束，由传输系统或导光臂将激光束传输，在末端得到会聚细光束或发散光束，并引向和作用到病患处，在控制系统和人工控制下对病人病患处进行医疗或手术，其特征在于所用的激光器为放电激励的玻璃或石英放电管一氧化碳激光器，特征还在于以医用为目标选择激光器的激光波长为5.1微米至5.7微米宽谱范围，特征还在于将1米至1.5米长放电管的一氧化碳激光器输出端斜向向下由平面反射镜以小角度竖直向上反射激光束进入导光臂，指示光透过平面镜与一氧化碳激光束同光路，其特征还在于一氧化碳激光器的放电管是由制冷机的蒸发器致冷的流动的低温载冷剂来冷却的。2.一种激光医疗机，它由全反射镜(1)、放电管(2)、阳极(3)、储气管(4)、廻气管(5)、冷却管(6)、阴极(7)、部分反射镜(8)、出流管(9)、注入管(10)、小增压泵出口(11)、小增压泵(12)、小增压泵入口(13)、载冷剂容器出口(14)、载冷剂容器(15)、载冷剂容器入口(16)、螺旋紫铜管(17)、螺旋紫铜管下端出口(18)、螺旋紫铜管入口(19)、压缩机制冷剂回流管(20)、压缩机(21)、制冷剂注入管(22)、制冷剂出流管(23)、冷凝器(24)、过滤器(25)、节流毛细管(26)、激光管第一支架(27)、激光管第二支架(28)、激光管第三支架(29)、激光器电源(30)、总控制平台(31)、半导体红色激光指示光源(32)、平面反射镜(33)、导光臂(34)、医疗机机壳(35)和激光手术烟雾抽吸机(36)组成，全反射镜(1)与放电管(2)的左端连接，阳极(3)位于放电管左端内，部分反射镜(8)与放电管右端连接，阴极(7)位于放电管右端内，冷却管(6)与放电管同轴并在左右端与放电管连接，廻气管(5)于阳极附近与放电管连接，于右端阴极附近在放电管上开孔与廻气管在气路上连通，储气管(4)与放电管同轴并在左右端与放电管连接，出流管(9)和注入管(10)与冷却管(6)左右端连接，出流管(9)和注入管(10)的外壁与储气管连接，出流管(9)与载冷剂容器(15)的入口(16)连接，载冷剂容器(15)的出口(14)与小增压泵(12)的入口(13)连接，小增压泵的出口(11)与注入管(10)连接，位于载冷剂容器(15)内的螺旋紫铜管(17)的下端出口(18)与压缩机(21)的制冷剂回流管(20)连接，回流管(20)与压缩机(21)连接，压缩机与制冷剂注入管(22)和制冷剂出流管(23)连接，制冷剂出流管(23)与冷凝器(24)连接，冷凝器与过滤器(25)连接，过滤器与节流毛细管(26)连接，毛细管与螺旋紫铜管入口(19)连接，放电管及相关连接应保证放电管可抽高真空，制冷机系统要求气密性及承受mpa级压力，激光管第一支架(27)和激光管第二支架(28)与机壳(35)连接，激光管第三支架(29)与第一支架(27)、第二支架(28)和激光管的储气管(4)的外壁连接，激光器电源(30)与机壳左壁连接，其控制线路与控制平台(31)连接，压缩机(21)、小增压泵(12)及半导体红色激光指示光源的控制线路也与控制平台(31)连接，压缩机、小增压泵、载冷剂容器和冷凝器与机壳(35)连接，平面反射镜(33)、指示光源(32)、和导光臂(34)在光路上连接，导光臂(34)的入口与医疗机机壳(35)右下端开口连接，激光手术烟雾抽吸机(36)与机壳(35)连接，烟雾抽吸机的吸入管管口位于导光臂(34)的末端，排气管接入净化器，co激光介质的混合气充入激光器放电管(2)和储气管(4)并封离，压缩机启动后，流动制冷剂经过螺旋紫铜管(17)的壁冷却载冷剂容器(15)内的载冷剂，在流动低温载冷剂的冷却下，放电管放电，激光介质产生增益，在全反射镜和部分反射镜组成的谐振腔作用下产生激光，激光进入导光臂，由导光臂得到会聚或发散光束并引向病患处，在指示光引套下经控制平台和人工控制进行医疗或手术，其特征在于所用的激光器为放电激励的玻璃或石英放电管一氧化碳激光器，特征还在于激光器用于医疗或手术的激光为波长
5.1微米至5.7微米宽谱范围的同时输出；特征还在于玻璃或石英放电管一氧化碳激光器的输出端是斜向朝下的，输出激光是经过一个反射平面镜小角度竖直向上反射进入导光臂的，而且导光臂的入口距离机壳底面的高度很低，低到0.3米至0.5米，这一特征是由于激光管较长，医疗机又要整体尺寸较小、整机较低的要求决定的；特征还在于一氧化碳激光器放电管是是由制冷机的流动制冷剂冷却的流动低温载冷剂来冷却的，放电管长度控制在1米至1.5米。3.一种玻璃或石英管一氧化碳激光器，它由全反射镜(1)、放电管(2)、阳极(3)、储气管(4)、廻气管(5)、冷却管(6)、阴极(7)、部分反射镜(8)、出流管(9)、注入管(10)、小增压泵出口(11)、小增压泵(12)、小增压泵入口(13)、载冷剂容器出口(14)、载冷剂容器(15)、载冷剂容器入口(16)、螺旋紫铜管(17)、螺旋紫铜管下端出口(18)、螺旋紫铜管入口(19)、压缩机制冷剂回流管(20)、压缩机(21)、制冷剂注入管(22)、制冷剂出流管(23)、冷凝器(24)、过滤器(25)、节流毛细管(26)、激光管第一支架(27)、激光管第二支架(28)、激光管第三支架(29)、激光器电源(30)、总控制平台(31)和机壳(35)组成，全反射镜(1)与放电管(2)的左端连接，阳极(3)位于放电管左端内，部分反射镜(8)与放电管右端连接，阴极(7)位于放电管右端内，冷却管(6)与放电管同轴并在左右端与放电管连接，廻气管(5)于阳极附近与放电管连接，于右端阴极附近在放电管上开孔与廻气管在气路上连通，储气管(4)与放电管同轴并在左右端与放电管连接，出流管(9)和注入管(10)与冷却管(6)左右端连接，出流管(9)和注入管(10)的外壁与储气管连接，出流管(9)与载冷剂容器(15)的入口(16)连接，载冷剂容器(15)的出口(14)与小增压泵(12)的入口(13)连接，小增压泵的出口(11)与注入管(10)连接，位于载冷剂容器(15)内的螺旋紫铜管(17)的下端出口(18)与压缩机(21)的制冷剂回流管(20)连接，回流管(20)与压缩机(21)连接，压缩机与制冷剂注入管(22)和制冷剂出流管(23)连接，制冷剂出流管(23)与冷凝器(24)连接，冷凝器与过滤器(25)连接，过滤器与节流毛细管(26)连接，毛细管与螺旋紫铜管入口(19)连接，放电管及相关连接应保证放电管可抽高真空，制冷机系统要求气密性及承受mpa级压力，激光管第一支架(27)和激光管第二支架(28)与机壳连接，激光管第三支架(29)与第一支架(27)、第二支架(28)和激光管的储气管(4)的外壁连接，激光器电源(30)与机壳左壁连接，其控制线路与控制平台(31)连接，压缩机(21)、小增压泵(12)及控制线路也与控制平台(31)连接，压缩机、小增压泵、载冷剂容器和冷凝器与机壳连接，co激光介质的混合气充入激光器放电管(2)和储气管(4)并封离，压缩机启动后，流动制冷剂经过螺旋紫铜管(17)的壁冷却载冷剂容器(15)内的载冷剂,在流动低温载冷剂的冷却下，放电管放电，激光介质产生增益，在全反射镜和部分反射镜组成的谐振腔作用下产生激光，特征在于它是以激光医疗为目标的，放电激励的玻璃或石英放电管一氧化碳激光器的放电管是由制冷机的流动制冷剂冷却的流动低温载冷剂来冷却的，放电管长度控制在1米至1.5米，以激光医疗为目标其谐振腔选择5.1微米至5.7微米的大谱宽输出。
技术总结
本发明属于光电子学、激光器件与激光技术、激光生物、激光医疗领域，主要是一种医用红外激光器和激光医疗机的构建方法，即利用一氧化碳激光介质在玻璃或石英放电管内激发获得较高输出功率的一氧化碳激光器和一氧化碳激光医疗机的构建方法和装置。其特征在于，放电管是经过制冷机的螺旋紫铜管蒸发器致冷的流动载冷剂来冷却的，所用的医用一氧化碳激光是具有波长5.1微米至5.7微米的宽波段输出的激光，输出激光是经过一个反射平面镜小角度反射沿竖直方向进入导光臂的。沿竖直方向进入导光臂的。沿竖直方向进入导光臂的。


技术研发人员：李育德 李征 裴在春 赵勤
受保护的技术使用者：李重
技术研发日：2021.03.02
技术公布日：2021/6/29