595nm脉冲染料激光器基本原理分析与预防性维护管理方案

张怀莹

【摘要】本文通过分析CANDELA VBeam 595nm脉冲染料激光器基本原理，结合对设备主要特点进行分析总结，来寻求一个适合管理人员的预防性维护管理方案，使激光器长期处在平稳、高效的工作状态。

【关键词】染料;闪光灯;光学谐振腔;光路传输系统;能量校准

【中图分类号】R766.1

【文献标识码】A

【文章编号】2095-6851（2019）09-108-01

1 引言

595nm激光器是皮肤科选择性光热原理激光器的典型代表，在治疗毛细血管扩张、鲜红斑痣、浅表血管瘤等血管性病变方面具有显著的疗效。

为了保证激光器的疗效和工作效率，设备管理员不仅要理解和掌握激光器的基本工作原理和常见故障的处理方法，更需要做好预防性维护管理工作，从根源上避免一些故障的发生，使设备能够长期处在一个正常平稳的工作状态。

2 595nm脉冲染料激光器的基本原理

2.1 激光器基本生光原理

激光是一种単色性好、相干性好、方向性好、亮度高的特殊光束。产生这种特殊光束需要三个必要条件，包括：工作物质、激励能源（闪光灯）、光学谐振腔（激光头）。

595染料激光的工作物质是一种红色的液态混合物（染料）。在微机控制和校准反馈下形成适当的浓度配比。

光学谐振腔是激光器的核心部件，由一个全反射镜片、一个半反射镜片（30%透光率）、反光陶瓷腔、闪光灯、染料管路、去离子水路环境组成。

在光学谐振腔体内部，闪光灯受高压放电产生脉冲强光，强光照射流过谐振腔的染料管路。染料物质在强光照射下，实现受激辐射，产生595nm光子，光子在平行相对的全反射与半反射镜片之间来回震荡，多次穿过染料物质，瞬间形成595nm强光脉冲，通过半反射镜片向谐振腔体外发射。

2.2 VBeam 595光路传输系统分析

光路传输系统，本质上是由一系列的光学透镜和光纤组成的，这些光学组件分别起到了光束的分光采样、聚光、聚焦和传输作用。

如图1所示，当595nm光束通过谐振腔的半反镜片射出，光束挡板（BEAM SHUTTER）开启，光束首先分别穿过两个倾斜45°角的采样透镜。采样透鏡采用特定材料制成，分别反射光束2%的能量传输到对应的探测器，用来检测激光的波长与能量，传输到控制系统分析。继而光束穿过第三个倾斜45°角的聚光透镜，使光束与瞄准光斑（AIMING BEAM）重合。之后光束进入光纤衔接模块（FIBER RECEPTACLE），通过两个聚焦镜片（FOCUSING LENSES）聚焦后，进入光纤断面，经过导光光纤（DELIVERY CBL），进入操作手机（HANDPIECE）。操作手机与测距仪相连，二者也分别配有进光和出光保护透镜。不同参数的测距仪前端与患者皮肤接触，以保证准确的治疗光斑直径。

3 预防性维护管理方案

通过以上对595激光器原理的分析，可以认识到关于激光器的工作特点和一般规律。通过这些特点和规律，制定相应的方案，来对激光器进行预防性的维护和管理。

3.1 595激光器特点和规律总结

（1）激光器的核心部分主要由光学部件组成，这些光学部件处在去离子蒸馏水和空气环境中，所以蒸馏水品质、机器内和室内空气的洁净度是非常重要的;

（2）激光器属于高能光学系统，光学透镜片上的一点污损都可以造成大量的能量衰减。由于高能激光束穿过污损点，产生很高的热能，如不加及时处理，会导致光学透镜或光纤产生不可逆烧灼点而报废;

（3）595激光器是一台具有大量易损耗部件的医疗设备，从染料系统到谐振腔内组件，再到一系列的光路透镜和光纤，它们都在时间缓慢累积下和高频度的使用下逐渐老化;

（4）激光器染料、谐振腔部件的老化低效，会导致设备高压电路的代偿使用。长此以往，对设备的隐性损害是非常严重的。

3.2 595激光器预防性维护管理方案概述

预防性维护管理方案可以按时间进行分类，跟据激光器的使用频次，可以分为：月度巡检、年度A级保养、B级保养、年度质控校准4项;

（1）月度巡检方案：

a）对激光器所处室内环境进行评估和建议（温度、湿度、室内空气质量）;

b）观察设备外观及组件是否完好齐全、有无破损;

c）查看去离子蒸馏水水箱水位，如有必要进行补水;

d）检查光纤断面、接口有无污损或坏点，如有必要进行清理，检查光纤放置有无弯折过度，确保光纤安装到位;

e）检查操作手机保护透镜，检查各个测距仪窗口透镜有无污损或烧灼点，如有必要进行清洁或更换;

f）开机运行能量校准程序，记录激光能量、波长、光传输率、染料工作次数、高压电容放电等相关参数，以作趋势分析与追溯;

（建议：激光室温度18-29°C，湿度20%-80%，确保室内空气尘埃保持在最小，无酸碱性空气烟雾悬浮、清理光学表面宜选异丙醇、分析醇，去离子蒸馏水推荐Watson品牌蒸馏水）

（2）A级保养方案：

在75000—100000次脉冲曝光区间内，与设备代理商联系，进行以下部件的更换：

a）机身空气过滤网;

b）蒸馏水去离子过滤器、颗粒过滤器;

c）染料盒;

d）反光陶瓷腔;

e）谐振腔半反射镜片;

除以上易耗部件更换外，需检查机器内部光路传输系统透镜和光纤表面洁净度，并进行必要的清洁或更换;

（3）B级保养方案：

当脉冲曝光次数在150000—200000次范围内（或使用2年左右），在A级方案基础上，还需做以下更换;

a）更换闪光灯

b）更换全反射镜片;

c）更换整套染料系统，包括：染料Dye cell Cartridge、COT溶液、基本溶剂Solvent;

（4）年度质控校准概述：

在每次应用激光器治疗前，为保证输出能量的准确，都会运行激光能量校准程序。然而，此校准程序的参考标准依据为激光器内部的激光能量测量电路。

所以必须由具备资格的技术人员至少每年校准一次内部激光能量测量电路。此项工作要求使用一个外部激光能量计，此能量计校准可追溯到适合的国家标准机构。与激光器代理商沟通，每年定期监督完成激光器的能量参数质控和激光能量测量电路的校准工作。

总之，通过对VBeam 595nm激光器进行例行的预防性维护管理工作，且以上工作内容做好细节记录，形成文件。并根据对设备出现的新问题，不断分析完善方案。长此保持下去，一定能够保证设备长久运行在一个理想的工作状态。

参考文献：

[1] Candela Vbeam Ⅱ用户操作手册 8501-00-1789， Revision 14December 2005

[3] 陈鹤鸣，赵新彦. 激光原理及应用.电子工业出版社.2009年04月

[4] 吉强，王晨光主编. 医用物理学.—北京. 科学出版社. 2016-08-01