利用激光束提高材料处理的系统技术方案

利用激光束提高材料处理的方法和系统。本方法和系统可以多种优先的形式导引材料表面、材料上或材料下部的激光束，并且利用与材料相应的激光脉冲特性在以下所列的地方减少或减轻气体、残片、流体或其它光破裂副产品的累积或效果。这些地方分别是多余脉冲的集中地或材料的敏感区。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的
0001本专利技术通常是针对利用激光束进行材料处理的领域，更具体地说是针对这些材料处理的系统和方法。本专利技术适合于利用激光光离解作为材料处理的动作机制的场合，特别是当这些处理过程包含着位于材料表面、材料上或材料下部的多种激光束的场合。虽然此专利技术的应用场合很广，但是它作为一种系统和方法更有用，即利用激光束在材料内部形成的一系列重叠光破裂区作为一个新的内部区域，这样材料的先前部分就可以通过材料的新的内部区域。此应用的典型例子就是在矫正视力的眼科手术中，利用该应用可去掉至少角膜外层的一部分。通过在大量的角膜细胞内部生成新的内表面，然后再显现出这些潜在的内部角膜细胞，重新形成角膜，这样就提高了患者的视力。本专利技术的背景0002材料和激光的相互作用主要有三种光凝结，光消融，光离解。光凝结使用激光光线形成的连续波，通过主要和次要的热损坏效应来吸收目标材料。该技术最广泛地应用于治愈视网膜疾病上，比如糖尿病引起的视网膜疾病和斑点恶化。光消融，高度吸收紫外光的光波长可用于蒸发具有表面的材料，主要是表面蚀刻和角膜内的折射手术。0003当一个激光脉冲产生一个高强度的电区后，通向一个由电子和粒子组成的等离子体时，激光的减弱产生光离解。热离子体的膨胀使周围的物质产生位移，当热离子体的膨胀速度减慢后，位移前方在物质中以振动波的形式传播，振动波在传播过程中能量逐渐损失、速度逐渐减慢，成为一个普通的声波，绝热扩张等离子体会快速的重组并冷却下来，最终形成了一个气穴现象气泡，该气泡的组成取决于目标物质的组成成分。在气穴现象气泡的下层主要是由二氧化碳、氮气和水蒸气组成。0004使用一个激光光离解装置和一个传递系统，被固定的光离解能被定位物体表面或下方，用来进行高精度的物质加工。一个加工实例通过预先设计路线的多重脉冲成型内表面，在特殊例子中，这些表面可能是水平，垂直或倾斜各方位上的平面。0005使用光离解激光，会产生的一些可变的副产品，这些产品是由气、碎片和其他副产品的处理方式决定的。在一些物质中，光离解导致气、水蒸汽的形成。周围物质的性质和周边的激光脉冲影响，决定了产生的何种副产品。总的来说。一个气泡会最大膨胀达到最小阻力的大小，在膨胀中气体和组成物逐渐冷却，例如水蒸气会恢复到液态。在有另外激光脉冲的区域内产生的气、液、固体碎片等副产品往往是无益的，最近的专利技术在对消除或这种潜在的影响方法上取得了进展。0006另一种专利技术是关于应用光离解激光用于通过制造角膜层来校正视力的眼科手术中。视力的损伤原因有许多种，一种最普通的为角膜中的折射体不能使平行光线聚焦在视网膜上，当眼睛位置固定，光线聚焦在视网膜前，这就是近视。另外，如果光线聚焦在视网膜后就是远视。近视和远视的情况不同导致不同程度的视力损伤，大多数情况下都可以得到矫正。0007眼镜和隐形眼镜是最普通的用来矫正近视和远视的方法。由于不同的原因，很多人都选择配戴眼镜或隐形眼镜来校正。其他可以选择矫正视力的方法就是通过手术重新塑造角膜形状以改变其折射。例如美国专利4665913和4669466。就是一个激光设施被描述成从眼睛前方表示角膜趋光性组织。在美国专利4988348中记载第一次用移动角膜组织的方法来校正视力。新的角膜表面为光滑的。0008现在已经有一种用于移动内部基体组织的叫做基体组织光离解的方法是比用移动角膜前部组织或对其重新塑形更好的校正视力的方法。例如美国专利说明书j5993438和美国专利说明书b4907586中所描述的。美国专利说明书j6110160描述另一个用这种移动基质组织的过程。在此过程中，前部的角膜层用一束激光可以创建一系列交叠的光离解区域。这样外科医生就可以将角膜层剥离。然后可以对内部组织施行手术。用光离格激光激态原子激光改变内部组织的形状，然后再将角膜层复位，最后完成手术。0009在前实施例子中，医生可以用将激光束聚集在位于即将创建的角膜层的中心或靠近中心点位置开始点上，开始创建角膜层，激光束在开始点上开始形成组织的光离解区。然后被按照预先设定的路径。典型的是螺旋式的，从将创建的角膜层的中心位置到一个预先设定的外圆周。最后激光束直接绕着预先设定的圆周进行对角膜外围进行切割。将角膜外层和角膜层分离。0010可以在许多实例中观察到，当激光束按照预定的路线或图形工作时，会产生一个暂时的雾状外表。这种雾状外表被认为是在光电离过程中产生的气和碎片。因为没有排出口，而扩散到周围组织中造成的。这是暂时的，气和碎片几分钟后就会被周围的组织所吸收。尽管这种暂时的状态没有大的副作用，但气的扩散会使影响后来在预定的路径中激光脉冲高品质的内表层的形成。这些雾状外表和对后面激光脉冲的影响都是工作人员不愿看到的。0011还有另外一种现象，就是在激光束沿着预定轨道移动时会产生液流，液流在周围组织中扩散，并会对后面的在预定路径中工作的激光脉冲造成影响，从而影响到的内表面的质量。会使新形成的内表面成为精度低无规则的内表面。0012所以，显而易见需要设计一个特定的路径来避免气体和碎片或避免前面所说的液流的产生。这两者均可以影响到后面激光束的性质和质量。或者不能达到完全消除气、碎片或液流影响的其中之一，也应设计一个路径使得两者的副作用降低，另外还需要有一种方法和设备来实施这种需要的光离解图形和设计预先路径。0013因此需要设计一个含有与预先设定的工作路径或工作图形相联或临近的辅助路径或辅助工作图形的方法。辅助的路径和工作图形可以作为一储藏区来控制任何切割图形的副产品。并提供制造改种储藏方法的方法和装置。本专利技术的概述0014与现有专利技术相比较，本专利技术提供一种用光离解来改善材料处理的方法和装置。这种方法包括一个装置能将激光束定位在材料表面上方，表面上和下方的特定开始点上，然后从开始点出发，沿优选的预先设定的路径工作，来减轻烟气、碎片或其他副产品在下一步激光束工作范围中的作用。0015本专利技术的一个具体实施方案中，优化的预先设定路经。有一个在材料中特殊位置的开始点，用以减少在光离解较重要区域工作过程中产生的烟气、碎片和其他副产品的产生。例如预定路线的开始点位于物质里面或上面的图形的外圆周上。就会减弱光离解在其中心部位工作时，烟气、碎片和副产品的不良影响。很多例子中，焦点沿着一个在螺旋图形中预先设定的路径中，由外圆周上的点向中心移动，另外的实施中，预先设定路径是在一个光栅形状图形中，其运动路线是由位于路径的外圆周附近的开始点开始，前后往复的在圆周内进行。第三种实例中，路径为一组同心圆，由外向内逐层进行。这些实施例中光离解开始时产生的烟气、碎片和其他副产品的影响被局部化，副作用程度也可由开始点的选择来控制。0016本专利技术的另外实施例。材料处理可以建立被称作为储藏室的附属图形(带有与之相配的主图形或预定路径)，该附属图形可以减弱或消除主路经中的烟、碎片等副产品。0017本专利技术另一实施方案为副图形可优化选择特定的几何形状、内部的激光束包括区域深度，光束间距和能量等特性可以是不同于主图形的。0018本专利技术的另一实施方案。材料处理结果会受到自然形成的储藏区的影响。如果他们被用来收集主工作图形中产生的烟气、碎片和其他副产品。就要建立主图形和天然的储藏室间的连接，该副图形可以在可优化选择特定的几何形状、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成眼睛角膜前内表面和后内表面的方法，本方法包括如下步骤：聚焦激光束并光离解组织以形成储藏区；将激光束焦点指向起始点并光离解起始点的组织；从起点开始沿着预定的路径移动激光束的焦点到多个位置并光离解所到之处的组织以 形成前内表面和后内表面，这里所述的表面具有预定义的周缘。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德M库尔茨，蒂贝尔朱黑兹，彼得戈德斯坦，伊莫尔赫格杜斯，戈登斯科特施霍乐，阿伦W伯格，克里斯托弗霍瓦斯，
申请(专利权)人：AMO发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]