Hvernig á að hámarka hitaleiðni díóða í laser lækningatækjum?

1, Efnisnýjungar: Byggja leiðsluleið með lágt hitauppstreymi
1. Hagræðing á flís hvarfefni tengi
Upphafspunktur hitaleiðni fyrir leysidíóða er snertiviðmót milli flísar og undirlags. Hefðbundið súrál keramik (Al ₂ O ∝) hefur varmaleiðni sem er aðeins 20-30W/m · K, en álnítríð keramik (AlN) hefur varmaleiðni sem er yfir 200W/m · K, sem gerir þá að valinn kostur fyrir læknisfræðilega leysira með miklum-afli. Til dæmis, ákveðnar iðnaðargráður bláfjólubláir leysir mát samþykkir þriggja laga uppbyggingu "flís álnítríð hvarfefni grafen kopar byggt", sem dregur úr hitauppstreymi viðnám frá hefðbundinni hönnun 5 gráður / W í 1,2 gráður / W, og lækkar hitastig flísmótanna um 30 gráður við sama kraft.

2. Uppfærsla á suðulagsefnum
Lóðalagið er mikilvæg rás fyrir hitaflutning frá flísinni yfir í undirlagið. Gulltini lóðmálmur (AuSn) er orðið staðlað suðuefni fyrir lækningaleysistæki vegna mikillar hitaleiðni (58W/m · K), hás bræðslumarks (280 gráður) og þreytuþols. Tilraunagögn sýna að einingar sem nota AuSn formyndaða lóðmálmúða geta lokið lóðun innan 30 sekúndna við 310 gráðu hitastig og einsleitni lóðmálmaþykktar er betri en hefðbundin lóðmálmalíma, með 40% lækkun á hitauppstreymi.

3. Val á efnum í hitaupptöku
Kopar (varmaleiðni 401W/m · K) og ál (varmaleiðni 237W/m · K) eru almennt notuð hitastigsefni, en þéttleiki kopars (8,9g/cm³) takmarkar notkun þess í flytjanlegum tækjum. Til að halda jafnvægi á frammistöðu og þyngd nota lækningaleysir oft koparmólýbdenblendi (CuW) eða kísilkarbíð ál (SiC/Al) samsett efni. Til dæmis notar ákveðið 808nm nær-innrautt lækningatæki CuW hitastuðull, sem hefur betri varmaþenslustuðul (CTE) sem passar við leysiflöguna en hreinn kopar, og hitasveiflu mótsins er stjórnað innan ± 1,5 gráðu við 10W afl.

2, Byggingarhönnun: Auka varma convection og geislun
1. Microchannel kælitækni
Fyrir samfellda bylgju (CW) há-afl leysigeisla (eins og 1470nm uppgufunarbúnað fyrir blöðruhálskirtli), eru örrásakælarar (MCC) skilvirkasta lausnin fyrir hitaleiðni. MCC ætar örrásir með breidd 0,1-0,5 mm inni í kopar undirlaginu, sem gerir beina snertingu milli kælivökvans (eins og afjónaðs vatns) og hitagjafans, með hitauppstreymi allt að 0,01 gráðu /W. Kósínulaga örrásarbyggingin sem er hönnuð af rannsóknarteymi hefur hitastigsjafnvægi sem er betri en 95% og þrýstingsþörf fyrir vatnsdælu minnkað um 30% við flæðihraða kælivökva sem er 1m/s undir 20W afli.

2. Hvolft flísumbúðir
Í hefðbundnum formlegum flísumbúðum þarf varmi að fara í hitaskápinn í gegnum flísundirlagið (með þykkt um það bil 100 μm), sem leiðir til aukins hitaþols. Inverted flís tækni útilokar varma viðnám undirlags með því að lóða virka svæðið beint við hitavaskinn. Tilraunir hafa sýnt að 980nm leysidíóða með hvolfi umbúðum hefur mótshitastig sem er 25 gráður lægra en hefðbundin umbúðir við 5W afl og stöðugleiki sjónúttaksafls er bættur um 15%.

3. Fin array hagræðing
Fyrir lág til meðalstyrk lækningaleysis, eins og leysir háreyðingartæki, eru uggaflokkar -hagkvæmasta hitaleiðni lausnin. Í gegnum ANSYS endanlega frumefnagreiningu kom í ljós að fyrir hverja 1 mm aukningu á uggahæð eykst hitaleiðnisvæðið um 12%. Hins vegar, þegar hæðin fer yfir 15 mm, eykst loftflæðisviðnámið verulega. Ákveðið líkan af leysi háreyðingarbúnaði samþykkir "hallandi ugga" hönnun, með botnuggahæð 10 mm og efstu uggahæð 5 mm. Við 20W afl er náttúruleg varmaleiðni skilvirkni 18% hærri en samræmdra ugga.

3, Kerfissamþætting: Samstarfsstýring á mörgum stigum
1. Stýring með lokuðu lykkju hálfleiðarakælir (TEC)
Læknisleysir krefjast einstaklega mikillar bylgjulengdarstöðugleika (svo sem bylgjulengdarrek á<1nm for 650nm epidermal repair lasers), and the wavelength change rate with temperature can reach 0.3nm/℃. Therefore, TEC has become the core component for precise temperature control. A multifunctional beauty device adopts a closed-loop system of "TEC+NTC thermistor". When the chip temperature exceeds the set value (such as 25 ℃), TEC cools at a rate of 0.1 ℃/s, and dynamically adjusts the driving current through PID algorithm to make the power fluctuation less than ± 1%.

2. Fasabreytingarefni (PCM) aðstoðað við hitaleiðni
Fyrir púlsbundna lækningaleysi (eins og leysir lithotripsy) geta fasabreytingarefni tekið upp hita í púlsbilinu og jafnað út hitasveiflur. Rannsóknarteymi samþætti paraffín/stækkað grafít samsett PCM (bræðslumark 45 gráður) í leysidíóða umbúðir. Við púlstíðni upp á 100Hz getur PCM tekið upp 40% af tafarlausum hita og minnkað hámarkshitastigið um 12 gráður.

3. Óþarfi hönnun á fljótandi kælikerfi
Kraftmiklir læknisfræðilegir leysir (eins og æxlisljósaflfræðileg meðferðartæki) þurfa fljótandi kælikerfi, en hættan á leka kælivökva getur stofnað öryggi sjúklinga í hættu. Þess vegna er óþarfi hönnun mikilvæg. Ákveðið líkan af búnaði notar vökvakælikerfi með tvöföldu hringrásarkerfi: aðalhringrásin kælir leysidíóðuna, aukahringrásin kælir aðalhringrásardæluna og fylgst er með leka í rauntíma í gegnum þrýstiskynjara. Þegar aðalhringrásarþrýstingurinn lækkar um 10% skiptir kerfið sjálfkrafa yfir í varadæluna til að tryggja samfellu meðferðar.