ऑपरेटिंग रूम में लेजर सुरक्षा सर्किट में डायोड का उपयोग कैसे करें?

ऑपरेटिंग रूम में लेजर सुरक्षा सर्किट में डायोड का उपयोग कैसे करें?
1, फोटोडायोड: लेजर शक्ति का 'वास्तविक समय प्रहरी'
लेजर सर्जिकल उपकरण को आउटपुट पावर में अत्यधिक उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है। उदाहरण के तौर पर ऑप्थेल्मिक एक्सीमर लेजर सर्जरी को लेते हुए, प्रत्येक नाड़ी की काटने की गहराई को 0.25 माइक्रोन के भीतर सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, और 5% से अधिक बिजली के उतार-चढ़ाव से सर्जिकल विफलता हो सकती है। फोटोडायोड लेजर आउटपुट की तीव्रता की निगरानी करते हैं, ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करते हैं, और वास्तविक समय पर पावर समायोजन प्राप्त करने के लिए नियंत्रण प्रणाली को फीडबैक प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर लेजर थेरेपी उपकरणों में, उच्च संवेदनशीलता वाले फोटोडायोड ऑप्टिकल पावर में सूक्ष्म वाट स्तर के परिवर्तनों का पता लगा सकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि लेजर ऊर्जा घनत्व 0.05-0.3 J/cm² की उपचार विंडो के भीतर स्थिर रहता है।

2. बीम गुणवत्ता मूल्यांकन
लेजर सर्जरी की बीम गुणवत्ता सीधे काटने की सटीकता को प्रभावित करती है। फोटोडायोड सरणी का उपयोग इसकी तीव्रता वितरण और चरण जानकारी का विश्लेषण करके एम² कारक (बीम गुणवत्ता पैरामीटर) या बीम के वेवफ्रंट विपथन का पता लगाने के लिए इंटरफेरोमीटर या हार्टमैन वेवफ्रंट सेंसर के साथ संयोजन में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पूर्ण फेमटोसेकंड लेजर मायोपिया सर्जरी में, फोटोडायोड सरणी वास्तविक समय में लेजर फोकल बिंदु की स्थिति विचलन की निगरानी करती है, स्कैनिंग दर्पण कोण को समायोजित करने के लिए गतिशील क्षतिपूर्ति प्रणाली को ट्रिगर करती है, और यह सुनिश्चित करती है कि कॉर्नियल स्ट्रोमल लेंस निष्कर्षण की सटीकता माइक्रोमीटर स्तर तक पहुंच जाती है।

3. सुरक्षा इंटरलॉक और असामान्य चेतावनी
लेजर सर्जिकल उपकरण को अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा मानकों (जैसे IEC 60601-2-22) का सख्ती से पालन करना चाहिए। सुरक्षा इंटरलॉक प्रणाली के मुख्य घटक के रूप में, फोटोडायोड वास्तविक समय में लेजर पथ में प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन की निगरानी कर सकते हैं। जब अप्रत्याशित किरण विचलन या असामान्य परावर्तित प्रकाश की तीव्रता का पता चलता है, तो चिकित्सा दुर्घटनाओं को रोकने के लिए सिस्टम तुरंत एक आपातकालीन शटडाउन तंत्र को ट्रिगर करता है। उदाहरण के लिए, लेज़र ट्यूमर रिसेक्शन सर्जरी में, प्रकाश अवरोधक बनाने के लिए सर्जिकल क्षेत्र के चारों ओर एक फोटोडायोड सरणी की व्यवस्था की जाती है, और किसी भी अप्रत्याशित प्रकाश रिसाव को तुरंत पहचाना जा सकता है और लेज़र आउटपुट को बाधित किया जा सकता है।

2, लेजर डायोड ड्राइवर सर्किट: बहु-स्तरीय सुरक्षा तंत्र
1. स्वचालित विद्युत नियंत्रण (एपीसी)
लेज़र डायोड (एलडी) की आउटपुट पावर रैखिक रूप से ड्राइविंग करंट से संबंधित होती है, लेकिन तापमान में उतार-चढ़ाव या डिवाइस की उम्र बढ़ने से पावर बहाव हो सकता है। एपीसी सर्किट एक निर्मित फोटोडायोड (पीडी) के माध्यम से वास्तविक समय में एलडी आउटपुट प्रकाश की तीव्रता की निगरानी करता है, फोटोकरंट को वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित करता है, इसकी तुलना संदर्भ मूल्य से करता है, और निरंतर शक्ति बनाए रखने के लिए ड्राइविंग करंट को गतिशील रूप से समायोजित करता है। उदाहरण के लिए, फाइबर लेजर में, एपीसी सर्किट पीडी फोटोक्रेक्ट को ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (टीआईए) के माध्यम से वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित करता है, इसकी तुलना एक तुलनित्र के माध्यम से प्रीसेट थ्रेशोल्ड के साथ करता है, और ± 1% के भीतर स्थिर आउटपुट पावर सुनिश्चित करने के लिए फीडबैक लूप के माध्यम से एलडी बायस करंट को समायोजित करता है।

2. ओवरकरंट और ओवरवॉल्टेज संरक्षण
लेज़र डायोड उच्च शक्ति संचालन के दौरान क्षणिक ओवरवॉल्टेज या ओवरकरंट झटके के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिससे डिवाइस को नुकसान होता है। सुरक्षा सर्किट श्रृंखला सीमित प्रतिरोधों, समानांतर बाईपास कैपेसिटर और सॉफ्ट स्टार्ट तकनीक का उपयोग करके वर्तमान परिवर्तनों को दबा देता है। उदाहरण के लिए, लेजर डायोड ड्राइवर चिप्स (जैसे MAX3867) में, सॉफ्ट स्टार्ट सर्किट एलडी को क्षणिक ओवरकरंट के कारण जलने से रोकने के लिए बाहरी संधारित्र के माध्यम से चालन विलंब समय निर्धारित करता है; उसी समय, जब शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन सर्किट असामान्य मॉड्यूलेशन या बायस करंट का पता लगाता है, तो यह डिवाइस को ओवरहीटिंग से बचाने के लिए तुरंत आउटपुट बंद कर देता है।

3. तापमान की निगरानी और गर्मी अपव्यय प्रबंधन
लेजर डायोड के जंक्शन तापमान में वृद्धि से रूपांतरण दक्षता में काफी कमी आएगी और डिवाइस की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी। सुरक्षा सर्किट एक थर्मिस्टर या तापमान सेंसर (जैसे एनटीसी थर्मिस्टर) को एकीकृत करके वास्तविक समय में एलडी जंक्शन तापमान की निगरानी करता है। जब तापमान सुरक्षा सीमा से अधिक हो जाता है, तो नियंत्रण इकाई कूलिंग फैन या सेमीकंडक्टर कूलिंग चिप (टीईसी) को शुरू करने और जबरन ठंडा करने के लिए ट्रिगर करती है। उदाहरण के लिए, 1470 एनएम लेजर ट्यूमर एब्लेशन में, तापमान निगरानी इकाई एक थर्मिस्टर के माध्यम से एलडी हीट सिंक का तापमान एकत्र करती है। जब तापमान 60 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से आउटपुट पावर कम कर देता है और टीईसी कूलिंग शुरू कर देता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि एलडी जंक्शन तापमान 50 डिग्री से नीचे स्थिर रहे।

3, मल्टीमॉडल निगरानी प्रणाली: एकल सुरक्षा से बुद्धिमान चेतावनी तक
1. पल्स मॉनिटरिंग और प्रकाश रिसाव का पता लगाना
उच्च शक्ति फाइबर लेसरों में क्षणिक उच्च आयाम वाले स्पंदों या संलयन बिंदु या आउटपुट हेड स्थिति पर प्रकाश रिसाव का खतरा होता है, जिससे ऑप्टिकल पथ बर्नआउट हो सकता है। सुरक्षा सर्किट महत्वपूर्ण नोड्स पर फोटोडायोड रखकर वास्तविक समय में पल्स ऊर्जा और रिसाव की तीव्रता की निगरानी करता है। उदाहरण के लिए, फ़ाइबर लेज़रों में, पल्स मॉनिटरिंग इकाई उच्च गति वाले फोटोडायोड (प्रतिक्रिया समय) का उपयोग करती है<1ns) to capture transient pulses. After transimpedance amplification and voltage comparison, if the pulse energy exceeds the preset threshold, the control unit immediately cuts off the pump drive power supply to prevent optical path damage.

2. जैविक ऊतक प्रतिक्रिया और अनुकूली नियंत्रण
लेज़र सर्जरी में, लेज़र के प्रति ऊतकों की अवशोषण विशेषताएँ तापमान या स्थिति में परिवर्तन के साथ बदल जाएंगी। उदाहरण के लिए, लेजर ट्यूमर उच्छेदन में, ट्यूमर ऊतक और सामान्य ऊतक के बीच अवशोषण गुणांक में अंतर से स्थानीय अति ताप हो सकता है। सर्जिकल जांच के अंत में एक फोटोडायोड को एकीकृत करके, ऊतक प्रतिबिंब प्रकाश की तीव्रता या प्रतिदीप्ति संकेत की वास्तविक समय निगरानी की जाती है, जिसे लेजर मापदंडों को समायोजित करने के लिए नियंत्रण प्रणाली में वापस भेज दिया जाता है। उदाहरण के लिए, जब परावर्तित प्रकाश की तीव्रता में अचानक वृद्धि का पता चलता है, तो सिस्टम ऊतक कार्बोनाइजेशन या वाष्पीकरण का अनुमान लगाता है, स्वस्थ ऊतकों में गहरी पैठ से बचने के लिए स्वचालित रूप से बिजली कम कर देता है या आउटपुट रोक देता है।