Аннотация 2
Введение 6
1 Состояние вопроса 7
1.1 Лазер 7
1.1.1 Углекислотный лазер, применение в медицине 8
1.1.2 Виды углекислотных лазеров 9
1.1.3 Применение углекислотного лазера в медицине 10
1.1.4 CO2 лазер (на углекислом газе) 11
1.1.5 Принцип работы лазерных трубок 12
1.1.6 Источник питания 14
1.2 Аналоги 15
2 Основная часть 16
2.1 Расчет параметров лазера 16
2.1.1 Вычисление требуемой выходной мощности излучения 17
2.1.2 Расчет ватт-амперной характеристики 18
2.1.3 Расчет выдаваемой мощности излучения (пульсации) 19
2.1.4 Вычисление значения электрического тока (величины пульсаций) 19
2.1.5 Свойства электрического напряжения, которые связаны с его
изменениями или колебаниями 20
2.1.6 Характеристики динамического сопротивления 23
2.1.7 Расчет электрической мощности (полезной) 24
2.1.8 КПД 25
2.2 Разработка ИП для лазера 26
2.2.1 Структурное описание ИП для лазера 26
2.2.2 Функциональная модель ИП для лазера 28
2.2.3 Защитная цепь 29
2.2.4 Определение фильтра (сглаживающего) 31
2.2.5 Расчет схемы мостового выпрямителя 32
2.2.6 Определение параметров трансформатора (силового) 34
2.2.7 Определение схемы зажигания электрического разряда в
излучателе 43
2.2.8 Выбор компонентов (для передачи информации, коммутации и
обеспечения безопасности) 46
2.2.8.1 Определение информационного элемента 46
2.2.9 Выключатель и его выбор 50
2.2.10 Предохранитель и его выбор 51
2.2.11 Заземление 53
2.3. Удельные характеристики ИП для лазера 54
2.3.1 КПД ИП для лазера 54
2.3.2 Удельная массовая мощность ИП для лазера 55
2.3.3 Удельная объемная мощность ИП для лазера 55
Заключение 56
Список используемых источников 57
Луч, создаваемый углекислотным лазером, хорошо поглощается водой, которая составляет более 70% тканей человеческого организма. Это позволило СО2-лазеру успешно заменить обычный скальпель и стать основой лазерной хирургии.
Углекислотный лазер возбуждает молекулы углекислого газа, которые испускают лазерное излучение. Лазерный луч взаимодействует с водой в тканях, что позволяет его использовать для удаления образований на коже. Лазер стимулирует регенерацию кожи и улучшает ее внешний вид.
В косметологии эти свойства углекислотного лазера используются для лазерной шлифовки и удаления различных образований на коже. Лазерный луч испаряет верхний слой эпидермиса, стимулируя производство коллагена в более глубоких слоях кожи. Это способствует быстрой регенерации кожного покрова, восстановлению тонуса и структуры кожи, выравниванию поверхности, устранению морщин, растяжек, пигментных пятен, а также сглаживанию рубцов и шрамов. Лазерный луч в косметологии работает на основе селективного поглощения целевой тканью и превращения световой энергии в тепловую энергию. Это позволяет точечно воздействовать на конкретные проблемные области кожи и достигать желаемых результатов без значительного повреждения окружающих тканей.
Лазерный луч в косметологии генерируется в активной среде лазерного устройства, которая содержит углекислый газ. Молекулы углекислого газа возбуждаются и при переходе на нижний энергетический уровень испускают фотоны, образуя лазерное излучение. Лазерный луч усиливается и направляется на целевую область кожи, где он взаимодействует с тканью.
Целью выпускной квалификационной работы является улучшение качества жизни клиентов путем удовлетворения их потребности в хорошем внешнем виде. Эта цель достигается путем разработки источника питания и применения углекислотного лазера в косметологии.
Разработан источник питания для CO2 лазера в рамках выполнения выпускной квалификационной работы. Данный источник питания обладает набором особенностей и характеристик, которые были определены и реализованы в процессе разработки. Параметры данного источника питания составляют 410х450х414 мм, а его вес равен 45,259 кг. КПД источника питания составляет 79,93%. Также, источник питания обладает удельной массовой мощностью 13,303 Вт/кг.
Углекислотные лазеры обычно требуют электрического источника питания для своей работы. Электрическая энергия используется для питания насосной системы, которая возбуждает активную среду лазера, состоящую из смеси газов, включая углекислый газ (CO2). Насосная система может использовать высокочастотные электрические разряды или лазерные диоды, которые передают энергию в активную среду и создают условия для генерации лазерного излучения. Таким образом, электрический источник питания играет важную роль в работе углекислотного лазера в косметологии.
Проектирование источника питания для лазера предполагает учет оптимального расположения его элементов на приборной панели с целью достижения максимальной компактности и минимизации зазоров между ними. Расположение конденсаторов в вертикальной плоскости помогло уменьшить площадь поверхности прибора, однако привело к увеличению его высоты. Для оптимизации данной конструкции возможно использование более компактного расположения деталей в корпусе, что приведет к снижению габаритных размеров. Также рекомендуется уменьшить массу источника питания для лазера, используя конденсаторы других марок или подключив несколько конденсаторов меньшей емкости параллельно. Отметим, что трансформатор и конденсаторы представляют собой основные элементы, оказывающие наибольшее влияние на массу источника питания для лазера.
1. Березкин Д. Г. Датчики: теория, применение и новые разработки. М. : Издательский дом "Лори", 2019. 256 с.
2. Белоусов А.И. Оптико-электронные приборы и системы: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2002. 512 с.
3. Гурлев Д.С. Справочник по ионным приборам. - Киев: Техника, 1970. - 180 с.
4. Диоды и их зарубежные аналоги. Справочник/ А.К. Хрулев, Черепанов В.П. В 3 т. Т.1. - М.: ИП РадиоСофт, 1999. - 640с.,ил.
5. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры./ Под ред. Р.Г.Варламова. - М.: Сов. радио, 1972.-856с.
6. Конденсаторы: Справочник /И.И. Четвертков, М.Н. Дьяконов, В.И. Присняков и др.: Под ред. И.И. Четверткова, М.Н. Дьяконова. - М.: Радио и связь, 1993 - 392с., ил
7. Лаврухин, И. С. Ультразвуковые датчики: учебное пособие. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 176 с.
8. Н.Н. Новоселов, В.В. Сидоров. Основы технологии создания оптико-электронных систем: учебное пособие. Москва: Физматлит, 2005. Стр. 189.
9. Расчет электрических характеристик газоразрядного излучателя
постоянного тока [Электронный ресурс]: Федеральный закон от 28.07.2008 №123 (ред. От 29.07.2017). URL:
https://www.studmed.ru/kursovaya-rabota-istochniki-pitaniya- lazerov_78da927ad46. html
10. Расчет нестабилизированного источника питания газоразрядного лазера. Метод. указания. / Составитель В.Н. Гришанов. - Самара: СГАУ, 2003 - 72с.
11. Резисторы: Справочник /В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Патрусевич и др.; Под ред. И.И. Четверткова и В.М. Терехова. - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1991. - 528с.: ил.
12. Садиков Ю. Новости электроники 5: Информационно
технический журнал. Москва: КОМПЭЛ, 2007.
13. Склярова Л. И. Электроника для начинающих: учеб. пособие. - М.: Радио и связь, 1987. - 288 с.
14. Справочник разработчика и конструктора РЭА Элементная база книга 1/Масленников М.Ю, Соболев Е.А. и др. - М.: Радио и связь, 1993
15. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994.320 с.
...всего 25 источников