595nm脈沖染料激光器基本原理分析與預防性維護管理方案

張懷瑩

【摘要】本文通過分析CANDELA VBeam 595nm脈沖染料激光器基本原理，結合對設備主要特點進行分析總結，來尋求一個適合管理人員的預防性維護管理方案，使激光器長期處在平穩、高效的工作狀態。

【關鍵詞】染料;閃光燈;光學諧振腔;光路傳輸系統;能量校準

【中圖分類號】R766.1

【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-6851（2019）09-108-01

1 引言

595nm激光器是皮膚科選擇性光熱原理激光器的典型代表，在治療毛細血管擴張、鮮紅斑痣、淺表血管瘤等血管性病變方面具有顯著的療效。

為了保證激光器的療效和工作效率，設備管理員不僅要理解和掌握激光器的基本工作原理和常見故障的處理方法，更需要做好預防性維護管理工作，從根源上避免一些故障的發生，使設備能夠長期處在一個正常平穩的工作狀態。

2 595nm脈沖染料激光器的基本原理

2.1 激光器基本生光原理

激光是一種単色性好、相干性好、方向性好、亮度高的特殊光束。產生這種特殊光束需要三個必要條件，包括：工作物質、激勵能源（閃光燈）、光學諧振腔（激光頭）。

595染料激光的工作物質是一種紅色的液態混合物（染料）。在微機控制和校準反饋下形成適當的濃度配比。

光學諧振腔是激光器的核心部件，由一個全反射鏡片、一個半反射鏡片（30%透光率）、反光陶瓷腔、閃光燈、染料管路、去離子水路環境組成。

在光學諧振腔體內部，閃光燈受高壓放電產生脈沖強光，強光照射流過諧振腔的染料管路。染料物質在強光照射下，實現受激輻射，產生595nm光子，光子在平行相對的全反射與半反射鏡片之間來回震蕩，多次穿過染料物質，瞬間形成595nm強光脈沖，通過半反射鏡片向諧振腔體外發射。

2.2 VBeam 595光路傳輸系統分析

光路傳輸系統，本質上是由一系列的光學透鏡和光纖組成的，這些光學組件分別起到了光束的分光采樣、聚光、聚焦和傳輸作用。

如圖1所示，當595nm光束通過諧振腔的半反鏡片射出，光束擋板（BEAM SHUTTER）開啟，光束首先分別穿過兩個傾斜45°角的采樣透鏡。采樣透鏡采用特定材料制成，分別反射光束2%的能量傳輸到對應的探測器，用來檢測激光的波長與能量，傳輸到控制系統分析。繼而光束穿過第三個傾斜45°角的聚光透鏡，使光束與瞄準光斑（AIMING BEAM）重合。之后光束進入光纖銜接模塊（FIBER RECEPTACLE），通過兩個聚焦鏡片（FOCUSING LENSES）聚焦后，進入光纖斷面，經過導光光纖（DELIVERY CBL），進入操作手機（HANDPIECE）。操作手機與測距儀相連，二者也分別配有進光和出光保護透鏡。不同參數的測距儀前端與患者皮膚接觸，以保證準確的治療光斑直徑。

3 預防性維護管理方案

通過以上對595激光器原理的分析，可以認識到關于激光器的工作特點和一般規律。通過這些特點和規律，制定相應的方案，來對激光器進行預防性的維護和管理。

3.1 595激光器特點和規律總結

（1）激光器的核心部分主要由光學部件組成，這些光學部件處在去離子蒸餾水和空氣環境中，所以蒸餾水品質、機器內和室內空氣的潔凈度是非常重要的;

（2）激光器屬于高能光學系統，光學透鏡片上的一點污損都可以造成大量的能量衰減。由于高能激光束穿過污損點，產生很高的熱能，如不加及時處理，會導致光學透鏡或光纖產生不可逆燒灼點而報廢;

（3）595激光器是一臺具有大量易損耗部件的醫療設備，從染料系統到諧振腔內組件，再到一系列的光路透鏡和光纖，它們都在時間緩慢累積下和高頻度的使用下逐漸老化;

（4）激光器染料、諧振腔部件的老化低效，會導致設備高壓電路的代償使用。長此以往，對設備的隱性損害是非常嚴重的。

3.2 595激光器預防性維護管理方案概述

預防性維護管理方案可以按時間進行分類，跟據激光器的使用頻次，可以分為：月度巡檢、年度A級保養、B級保養、年度質控校準4項;

（1）月度巡檢方案：

a）對激光器所處室內環境進行評估和建議（溫度、濕度、室內空氣質量）;

b）觀察設備外觀及組件是否完好齊全、有無破損;

c）查看去離子蒸餾水水箱水位，如有必要進行補水;

d）檢查光纖斷面、接口有無污損或壞點，如有必要進行清理，檢查光纖放置有無彎折過度，確保光纖安裝到位;

e）檢查操作手機保護透鏡，檢查各個測距儀窗口透鏡有無污損或燒灼點，如有必要進行清潔或更換;

f）開機運行能量校準程序，記錄激光能量、波長、光傳輸率、染料工作次數、高壓電容放電等相關參數，以作趨勢分析與追溯;

（建議：激光室溫度18-29°C，濕度20%-80%，確保室內空氣塵埃保持在最小，無酸堿性空氣煙霧懸浮、清理光學表面宜選異丙醇、分析醇，去離子蒸餾水推薦Watson品牌蒸餾水）

（2）A級保養方案：

在75000—100000次脈沖曝光區間內，與設備代理商聯系，進行以下部件的更換：

a）機身空氣過濾網;

b）蒸餾水去離子過濾器、顆粒過濾器;

c）染料盒;

d）反光陶瓷腔;

e）諧振腔半反射鏡片;

除以上易耗部件更換外，需檢查機器內部光路傳輸系統透鏡和光纖表面潔凈度，并進行必要的清潔或更換;

（3）B級保養方案：

當脈沖曝光次數在150000—200000次范圍內（或使用2年左右），在A級方案基礎上，還需做以下更換;

a）更換閃光燈

b）更換全反射鏡片;

c）更換整套染料系統，包括：染料Dye cell Cartridge、COT溶液、基本溶劑Solvent;

（4）年度質控校準概述：

在每次應用激光器治療前，為保證輸出能量的準確，都會運行激光能量校準程序。然而，此校準程序的參考標準依據為激光器內部的激光能量測量電路。

所以必須由具備資格的技術人員至少每年校準一次內部激光能量測量電路。此項工作要求使用一個外部激光能量計，此能量計校準可追溯到適合的國家標準機構。與激光器代理商溝通，每年定期監督完成激光器的能量參數質控和激光能量測量電路的校準工作。

總之，通過對VBeam 595nm激光器進行例行的預防性維護管理工作，且以上工作內容做好細節記錄，形成文件。并根據對設備出現的新問題，不斷分析完善方案。長此保持下去，一定能夠保證設備長久運行在一個理想的工作狀態。

參考文獻：

[1] Candela Vbeam Ⅱ用戶操作手冊 8501-00-1789， Revision 14December 2005

[3] 陳鶴鳴，趙新彥. 激光原理及應用.電子工業出版社.2009年04月

[4] 吉強，王晨光主編. 醫用物理學.—北京. 科學出版社. 2016-08-01