對于任何應(yīng)用，聚焦的激光束都應(yīng)符合先前定義的規(guī)格。特別是對于醫(yī)療技術(shù)而言，精確遵守參數(shù)顯得尤為重要。出于法規(guī)和道德方面的原因，必須在整個價值鏈中對激光束進(jìn)行仔細(xì)測試：從激光源的開發(fā)到將其應(yīng)用于患者，以及醫(yī)療產(chǎn)品的生產(chǎn)。限制測量設(shè)備的購買價格會很快導(dǎo)致隱性成本，而這些隱性成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初的節(jié)省。激光的測量技術(shù)基本上分為兩個領(lǐng)域。一方面，我們借助傳感器對激光束的功率或能量進(jìn)行純測量。但另一方面：基于相機(jī)或狹縫的測量方法也可以顯示激光器的光束輪廓。眼前的應(yīng)用應(yīng)該是確定哪些參數(shù)和使用哪種技術(shù)的決定因素。比較不同測量儀器的基本功能是其準(zhǔn)確性。在此，絕對精度（表示與真實值的偏差）與可重復(fù)性（在相同條件下，在連續(xù)測量中比較在相同條件下確定的值）之間存在區(qū)別。首先讓我們看一下能量和功率測量。激光功率仍然是一種昂貴的商品，盡管近年來每W的價格已大幅下降。開發(fā)新的激光器時，目標(biāo)是盡可能準(zhǔn)確地達(dá)到規(guī)定的功率。功率不應(yīng)太低，也不應(yīng)內(nèi)置太多儲備，以避免不必要地增加激光源的價格。這個事實只能用能同時提供精確而可重復(fù)的結(jié)果的測量儀器來檢驗。在這里，價格在絕對準(zhǔn)確性和可重復(fù)性方面都有明顯的區(qū)別。功率傳感器的絕對精度主要取決于其傳感器技術(shù)，吸收體涂層的光學(xué)質(zhì)量（例如，均勻性和光譜特性），以及校準(zhǔn)與之匹配的程度。理想的涂層應(yīng)在光譜上平坦，并在每個波長下提供相同的值。從理論上講，將傳感器校準(zhǔn)到一個波長就足夠了。然而，實際上，涂層在不同波長下的吸收行為是不同的。因此，為了獲得較高的絕對精度，需要將傳感器校準(zhǔn)到幾個波長。這就是MKS Instruments基于NIST或PTB認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的Ophir傳感器（取決于傳感器類型）達(dá)到的絕對精度（±3–5％）的方式。考慮到用戶的實際操作條件，通過單獨的OEM校準(zhǔn)，甚至可以將該值提高多達(dá)1％，根據(jù)精確校準(zhǔn)的Ophir傳感器的測量結(jié)果。一個重要但很少討論的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是傳感器從一次測量到下一次測量的可重復(fù)性，或幾種相同類型的傳感器的可比性。同理，測量設(shè)備的公差越高，激光器或激光系統(tǒng)制造商必須內(nèi)置的安全緩沖器就越多——成本很高。在高質(zhì)量的Ophir傳感器中，在相同的測量環(huán)境中以密耳為單位使用時，標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)低于1％。例如，對于在生產(chǎn)過程中并行使用多個傳感器的公司而言，精度差異會很快顯示出來。乍一看，較便宜的解決方案通常需要較高的后續(xù)成本。例如考慮高分辨率的Ophir傳感器3A：它的孔徑為9.5mm，適用于10μW至3W和20μJ至2J的測量范圍。在高達(dá)3W的功率范圍內(nèi)的市場比較表明，該傳感器的購置成本高于平均市場價格。這并非沒有理由：事實上，Ophir 3A使用一個傳感器測量激光束，并使用另一個隱藏傳感器測量外殼中的環(huán)境影響。因此，該儀器的重復(fù)精度幾乎達(dá)到100％。這很快為用戶帶來了回報。例如，對于眼科使用的超短脈沖激光器，幾乎可以消除從一個激光器到另一個激光器的系列散射。圖1和2：2D（底部）或3D（頂部）的光束輪廓乍一看顯示光束是否偏離給定的定義。
在醫(yī)療技術(shù)中的許多應(yīng)用，除了需要了解激光束的總功率或能量之外，還需要了解更多。比如要了解更多參數(shù)在起作用，例如功率分布、功率密度或焦點偏移。使用傳統(tǒng)的CCD或CMOS相機(jī)，通過將基于相機(jī)的技術(shù)與光學(xué)組件和強(qiáng)大的軟件智能地結(jié)合在一起，即可進(jìn)行測量。在這兒，測量結(jié)果在絕對測量結(jié)果和可重復(fù)性方面也顯示出明顯的質(zhì)量差異。除了儀器制造商選擇的攝像機(jī)類型之外，所實現(xiàn)的軟件算法和光學(xué)組件也對此產(chǎn)生了重大影響。高質(zhì)量的基于相機(jī)的測量儀器甚至可以測量可調(diào)諧激光器，可將其從UV調(diào)整為IR——仍可提供可靠的結(jié)果。相應(yīng)地，由于寬光譜范圍僅需要一種測量設(shè)置，因此可以直接為用戶節(jié)省成本。還應(yīng)該考慮攝像機(jī)的分辨率：如果激光系統(tǒng)需要特殊的光束整形，制造商必須知道光束內(nèi)的能量分布。例如，如果在皮膚病等應(yīng)用中需要激光束中的能量均勻分布，則相機(jī)分辨率必須相應(yīng)較高。否則，根本不會顯示功率峰值。在醫(yī)療應(yīng)用中測量激光束是毫無疑問的：從激光光源制造商到激光系統(tǒng)的終端用戶，無論是在醫(yī)療生產(chǎn)中還是在患者環(huán)境中，測量整個價值鏈中的功率、能量（和/或）光束輪廓都是絕對必要的。選擇測量儀器時絕對值得花時間去精打細(xì)算。必須考慮定量標(biāo)準(zhǔn)，包括要測量的功率和能量范圍，與光束尺寸有關(guān)的孔徑尺寸以及傳感器的工作溫度。而且，還必須考慮定性方面，因為它們會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，和對患者的治療效果。如果您試圖節(jié)省測量設(shè)備的質(zhì)量，這可能意味著喪失了優(yōu)化潛力，或者需要花費(fèi)更多的時間和成本才能獲得相同的激光束質(zhì)量。
(文稿：Christian Dini，本站編輯老王譯自novuslight.com)
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