介绍了一种基于PIN光电二极管的紫外激光脉冲能量在线检测系统。首先, 采用激光主光路外的检测光实现激光脉冲能量的无损在线响应; 其次, 采用高速高精度积分电路将响应光电流处理为电压峰值; 最后, 利用激光系统的同步触发信号进行检测时序设计从而获得精确的激光脉冲前后的检测系统输出差值, 经过计算后获得精确的激光脉冲能量。检测系统在248 nmKrF和308 nmXeCl准分子激光器上进行了测试, 实现了对0～200 Hz重复率运行的准分子激光能量在线无损检测, 测量结果与输出端外置能量计测得结果相对比, 相关性与可重复性一致, 满足应用需求。

为了满足308 nm准分子激光皮肤治疗仪对激光输出参数, 特别是激光能量稳定性的要求, 首先建立了激光能量衰减模型, 提出了基于激励电压补偿能量的比例积分(PI)算法, 对PI算法进行了理论分析、模拟实现; 其次对准分子激光器进行了实验研究, 设计了高压激励电源和基于快速光电二极管的激光能量无损检测模块, 实验研究了激励电压与输出能量的关系、激光器能量衰减特性以及引入PI算法后的激光器能量稳定特性; 结果表明: 激励电源和能量检测模块满足PI算法的调节精度和响应速度, 引入PI算法后, 准分子激光器输出能量在1千万个脉冲内仍能维持目标能量17.5 mJ附近, 能量方差从0.2%缓慢上升至3%, 满足准分子激光皮肤治疗仪的使用需求。

为了获得准分子激光器高脉冲能量输出, 采用张氏面型电极的理论, 设计了一套能产生大面积均匀电场的紧凑型电极。通过ANSYS软件数值仿真获得了电极表面电场分布, 并与紧凑型张氏面型电极的理论计算结果进行了对比验证; 分析了紫外火花预电离结构对电极放电的影响, 并进行了电位和电场分布仿真。结果表明,预电离板的存在直接影响了电极之间的电位和电场分布; 电场仿真结果解释了预电离板的顶端与阳极形成放电的原因。该研究为大面积辉光放电电极设计提供了更深入的理论支持。

为了抑制电激励准分子激光系统产生的强电磁干扰, 采用电磁辐射理论分析了准分子激光器电磁辐射机理, 确定了激光器辐射干扰源主要来源于激光器的主放电回路、出光口和氢闸流管; 采用近场探头分别对各关键部位不同距离电磁辐射进行了测试; 结合测试结果与电磁屏蔽原理对激光器电磁辐射进行了屏蔽设计和屏蔽效能测试, 针对准分子激光系统, 提出了抑制电磁干扰的几种措施。结果表明, 设计的屏蔽盒的屏蔽效能达到40dB; 引入电磁干扰抑制措施后, 准分子激光系统能稳定可靠工作。该研究满足了工程实际要求。

为了在放电激励准分子激光的电磁干扰环境下, 实现有效的抗干扰控制系统设计, 采用全光纤接口设计和基于电压频率转换实现的高精度模拟信号传输的方法, 取得了放电准分子激光空间电磁干扰强度和压频转换波形等数据, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 在最强电场干扰14V/m、最强磁场干扰38A/m的条件下, 系统能够实现误差小于2.5%的模拟信号稳定传输, 工作稳定可靠。这一结果对分析和设计能够稳定工作并抗干扰的准分子激光器控制系统是有帮助的。

为了研究烧结时间对羟基磷灰石靶的影响,将纯度为99%的羟基磷灰石粉末压制成 圆盘形靶,并在氩气中保持800°C恒温分别烧结12、16、20、24 h。用X射线衍射仪(XRD)和X射线 光电子能谱仪(XPS)检测不同烧结时间的羟基磷灰石靶。结果表明:烧结时间对羟基磷灰石靶的 结晶度和组成元素种类没有明显影响,但对钙磷比值有显著影响。烧结时间从12 h增加 到20 h, Ca/P比值增大;从20 h增加到24 h, Ca/P比值反而减小。20 h、800°C高温烧结的 羟基磷灰石靶具有更好的生物相容性和稳定性。

为掌握机械瓣膜衬底温度对类金刚石薄膜的影响规律,在实验中保持其 它实验参数不变,机械瓣膜衬 底温度分别取室温和150°C时,用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上制备类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对薄膜的 微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌和粗糙度进行检测。结果表明:当其它实验参数不变 时,机械瓣膜衬底温度从室温升高到150°C时,薄膜的微观结构没有发生明显改变;薄膜表面的粗糙度减小。 类金刚石薄膜和机械瓣膜衬底之间具有很好的黏附性。

用脉冲激光在机械瓣膜上沉积类金刚石薄膜的实验中, 保持其它实验参数不变, 沉积时间分别取40 min和50 min来沉积类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对机械瓣膜衬底和薄膜的微观结构进行检测; 用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行检测。结果表明: 机械瓣膜和薄膜的微观结构明显不同, 并且在其它实验参数不变的条件下, 沉积时间从40 min增加到50 min时, 薄膜中sp3/sp2的比值略微升高, 薄膜的密度略微增大, 薄膜中石墨晶粒的数量或体积几乎不变, 薄膜的表面形貌和粗糙度几乎不变。用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上沉积出的类金刚石薄膜和机械瓣膜之间具有很好的黏附性。

为研究高温烧结羟基磷灰石靶的细胞相容性,把纯度为99%的羟基磷灰石粉末压制成圆盘形靶, 在氩气中于800
C高温下烧结成型。用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对羟基磷灰石靶的结构组成进行检测。 用四氮唑盐比色法对羟基磷灰石靶的细胞相容性进行检测，检测结果表明:纯度为99%的羟基磷灰石粉末 在压制成型和800
C高温烧结的过程中化学组成没有发生变化,羟基磷灰石靶中的平均粒径为78.2 nm, 结晶度为89.4%,Ca/P比值为1.592;具有很好的细胞相容性。

为研究烧结温度对羟基磷灰石靶的影响规律,把纯度为99%的羟基磷灰石粉末压制成圆盘形的靶后, 在氩气中分别在600
C、700
C和800
C高温下进行烧结。用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对未烧结和 在不同温度下烧结的羟基磷灰石靶进行检测。检测结果表明:烧结温度对羟基磷灰石靶的结晶度和组成元 素没有显著影响。但是随着烧结温度的升高,羟基磷灰石靶的平均粒径和钙磷比值都增大。800
C高温烧结的 羟基磷灰石靶具有更好的生物相容性、生物活性和稳定性。