[发明专利]冲击波聚焦装置

说明书

本发明涉及工程物理，特别涉及在透明介质中获得聚焦冲击波的装置。本发明能应用于机器制造业、仪表制造业、化学工艺及其它一些部门中，用来在预定目标上形成局部应力。本发明主要应用于医学中，用来进行诊断和用于体外碎石术。

聚焦冲击波对目标上的预定点的作用效果与许多因素有关，例如冲击波波幅、聚焦点的形状、激光动力特性、其中包括冲击波的聚焦准确度，而后者在很大程度上又取决于给定装置所采用的光学系统。特别是，用来保证冲击波聚焦的光学系统越复杂，即光学系统所包含的彼此独立的光学元件越多，装置的操作及其调整通常也就越复杂，因为各光学元件之间的任何相互移动，都将导致装置的散焦，从而使冲击波不能聚焦在指定点上。

已知的冲击波聚焦装置包括设置在液体中的形成球面冲击波的器件-火花放电器和呈被截开的椭球面形状的用来使球面冲击波聚焦的器件，而且火花放电器安装在椭球面的第一焦点上（DE，A，3210919）。

在装置的工作过程中，由椭球面的第一焦点（火花放电器的安装位置）上的火花放电器在液体中形成的球面冲击波从椭球形表面上反射后，将聚焦在椭球形表面的第二焦点上。但是，由于冲击波的形成及其聚焦是由分开设置在空间的两个互相独立的元件实现的，所以上述装置中的光学系统相当复杂，相应地装置的操作和调整方法也复杂。特别是由于上述装置采用具有给定的两个固定焦点的椭球面形反射器，在其中的一个焦点上形成球面冲击波，而该球面冲击波聚焦在另一个焦点上，这就必须保证火花放电器的位置要极其准确地与椭球面的焦点之一相重合。但在装置的工作过程中，火花放电器的电极会很快燃烧，导致火花放电器相对于椭球面焦点产生移动，从而导致所形成的初始冲击波形状变形，使冲击波不能聚焦在指定点上。

此外，特别是在医学上使用上述装置的情况下，利用火花放电器作为产生冲击波的器件是不适宜的，因为火花放电器是给操作人员和病人增加危险的根源。

还有一种已知的冲击波聚焦装置，它包括脉冲激光器、盛有对激光辐射透明的介质的箱-盛有液体的槽以及设置在液槽中的用来使激光辐射聚焦和使球面冲击波聚焦的器件（PCT/DE  85/03631）。上述器件由分开设置在空间的两个彼此独立的元件构成，例如使激光辐射聚焦用的抛物柱面镜和其表面用来使球面冲击波聚焦的被截开的椭球面。而且抛物柱面镜的焦点应与被截开的椭球面的焦点之一相重合。

也可以利用菲涅耳透镜或几个透镜的组合来聚焦激光辐射。

该装置与前面所述的设计不同，它是靠介质的光学击穿来产生球面冲击波的，这种光学击穿发生在与椭球面的焦点之一相重合的激光辐射的聚焦点上。

实现球面冲击波聚焦的方法与前一种装置相同，也是由于球面冲击波从椭球面上反射而聚焦在其焦点上的。也就是说，在该装置中保证使产生球面冲击波的激光辐射聚焦以及使球面冲击波聚焦，也是由分开设置在空间的两个彼此独立的元件实现的，因此该装置的光学系统也相当复杂。正像前面所指出的，光学系统的复杂性决定了装置的操作和调整的复杂性，因为保证激光辐射聚焦和球面冲击波聚焦用的彼此独立的各元件只要发生任意微小移动，都会导致装置的散焦，从而使冲击波不能聚焦在目标的指定点上。

此外，因为与椭球面焦点之一相重合的冲击波聚焦点位于激光辐射区，所以当该装置被用于医学上时，激光辐射有可能对病人产生不良影响。这时将病人同激光辐射屏蔽开而不显著损失冲击波能量是不可能实现的。

本发明的任务是制造这样一种冲击波聚焦装置，该装置中用来保证使产生球面冲击波的激光辐射聚焦的器件和使球面冲击波本身聚焦的器件是这样制成的，即由同一个元件来保证激光辐射聚焦和球面冲击波聚焦，从而简化了装置的光学系统，简化了其操作和调整方法，因而也就提高了冲击波聚焦的准确性。

完成所提出的任务方法是：冲击波聚焦装置包括脉冲激光器、盛有对激光辐射透明的介质的箱以及用来使激光辐射聚焦和使球面冲击波聚焦的器件，该器件具有能使球面冲击波聚焦的表面。根据本发明，用于激光辐射聚焦和球面冲击波聚焦的器件是由对激光辐射透明的材料制成的凹凸镜片，该镜片表面具有不同的曲率值，而且使球面冲击波聚焦的表面呈凹面状。

在所推荐的装置中，激光辐射的聚焦由利用对激光辐射透明的材料制成的凹凸镜片来实现，而球面冲击波的聚焦则由该镜片的凹形表面来实现，也就是说，激光辐射的聚焦和球面冲击波的聚焦是由同一个元件实现的。