對(duì)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(duì)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(gè)價(jià)值鏈中對(duì)激光束進(jìn)行仔細(xì)測(cè)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(cè)量設(shè)備的購買價(jià)格會(huì)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(cè)量技術(shù)基本上分為兩個(gè)領(lǐng)域。一方面，我們借助傳感器對(duì)激光束的功率或能量進(jìn)行純測(cè)量。但另一方面：基于相機(jī)或狹縫的測(cè)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(cè)量?jī)x器的基本功能是其準(zhǔn)確性。在此，絕對(duì)精度（表示與真實(shí)值的偏差）與可重復(fù)性（在相同條件下，在連續(xù)測(cè)量中比較在相同條件下確定的值）之間存在區(qū)別。功率測(cè)量——絕對(duì)精度與可重復(fù)精度首先讓我們看一下能量和功率測(cè)量。激光功率仍然是一種昂貴的商品，盡管近年來每W的價(jià)格已大幅下降。開發(fā)新的激光器時(shí)，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(chǔ)備，以避免不必要地增加激光源的價(jià)格。這個(gè)事實(shí)只能用能同時(shí)提供精確而可重復(fù)的結(jié)果的測(cè)量?jī)x器來檢驗(yàn)。在這里，價(jià)格在絕對(duì)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(duì)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(gè)波長(zhǎng)下提供相同的值。從理論上講，將傳感器校準(zhǔn)到一個(gè)波長(zhǎng)就足夠了。然而，實(shí)際上，涂層在不同波長(zhǎng)下的吸收行為是不同的。因此，為了獲得較高的絕對(duì)精度，需要將傳感器校準(zhǔn)到幾個(gè)波長(zhǎng)。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(duì)精度（±3–5％）的方式。考慮到用戶的實(shí)際操作條件，通過單獨(dú)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(cè)量結(jié)果。一個(gè)重要但很少討論的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是傳感器從一次測(cè)量到下一次測(cè)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(cè)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(cè)量環(huán)境中以密耳為單位使用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)低于1％。例如，對(duì)于在生產(chǎn)過程中并行使用多個(gè)傳感器的公司而言，精度差異會(huì)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(cè)量范圍。在高達(dá)3W的功率范圍內(nèi)的市場(chǎng)比較表明，該傳感器的購置成本高于平均市場(chǎng)價(jià)格。這并非沒有理由：事實(shí)上，Ophir 3A使用一個(gè)傳感器測(cè)量激光束，并使用另一個(gè)隱藏傳感器測(cè)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(bào)。例如，對(duì)于眼科使用的超短脈沖激光器，幾乎可以消除從一個(gè)激光器到另一個(gè)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(diǎn)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(cè)量。在這兒，測(cè)量結(jié)果在絕對(duì)測(cè)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(shí)現(xiàn)的軟件算法和光學(xué)組件也對(duì)此產(chǎn)生了重大影響。高質(zhì)量的基于相機(jī)的測(cè)量?jī)x器甚至可以測(cè)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(cè)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(huì)顯示功率峰值。沿著整個(gè)價(jià)值鏈進(jìn)行衡量在醫(yī)療應(yīng)用中測(cè)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(cè)量整個(gè)價(jià)值鏈中的功率、能量（和/或）光束輪廓都是絕對(duì)必要的。選擇測(cè)量?jī)x器時(shí)絕對(duì)值得花時(shí)間去精打細(xì)算。必須考慮定量標(biāo)準(zhǔn)，包括要測(cè)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?yàn)樗鼈儠?huì)影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，和對(duì)患者的治療效果。如果您試圖節(jié)省測(cè)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(shí)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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