目的用溫度梯度場數(shù)學(xué)模型對鉺激光照射后牙釉質(zhì)內(nèi)部的溫度-深度梯度分布進(jìn)行數(shù)值模擬,研究激光照射后對釉質(zhì)的修飾深度,為提高釉質(zhì)的抗酸性提供理論依據(jù)。方法根據(jù)激光照射對釉質(zhì)的光熱作用和牙齒內(nèi)部傅立葉熱傳導(dǎo)兩個物理過程建立牙釉質(zhì)溫度梯度場數(shù)值仿真模型,并使用二階精度有限差分法數(shù)值求解傅立葉熱傳導(dǎo)方程。將鉺激光參數(shù)設(shè)置成能量密度為2.5,5,10,15,20 J/cm2,頻率為1 Hz和3 Hz,對不同激光參數(shù)照射下牙齒內(nèi)部的溫度-深度梯度分布進(jìn)行數(shù)值模擬,觀察不同能量密度激光照射下,在有效溫度范圍內(nèi)釉質(zhì)的有效作用深度。結(jié)果根據(jù)牙釉質(zhì)溫度梯度場模型可仿真得到二階精度數(shù)值解,能夠得到激光照射下牙釉質(zhì)中準(zhǔn)確的溫度梯度分布。當(dāng)激光能量密度為2.5 J/cm2和5 J/cm2,頻率為1 Hz時激光對釉質(zhì)表面產(chǎn)生的溫度低于650℃;而能量密度為10 J/cm²,頻率為1 Hz的激光對釉質(zhì)表面產(chǎn)生的溫度在650-1 100℃之間;能量密度為15 J/cm²和20 J/cm²,頻率為1 Hz的激光對釉質(zhì)表面產(chǎn)生的溫度大于1 100℃。當(dāng)頻率增... 

【文章來源】：山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報. 2020,51(10)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

激光輻射牙齒的光熱作用理論模型示意圖

激光輻照下牙齒的一維能量沉積與熱傳導(dǎo)模型

在激光照射下牙齒一維能量沉積與熱傳導(dǎo)數(shù)值計(jì)算模型中，將厚度為1 mm的牙釉質(zhì)劃分為500份，計(jì)算時間步長取10μs，總的計(jì)算時間為1 s。當(dāng)采用1 Hz頻率的鉺激光照射牙釉質(zhì)時，牙釉質(zhì)表面的溫度隨著激光照射時間快速升高(見圖4)。牙釉質(zhì)表面溫度的溫升速率d Ts/dt隨著時間逐漸減小�？梢钥闯霎�(dāng)激光照射時間足夠長時，d Ts/dt將趨向于0，牙釉質(zhì)內(nèi)的溫度分布將趨向于穩(wěn)定。采用的激光能量密度越大，d Ts/dt將越大(牙釉質(zhì)表面的溫度將升高的越快)，牙釉質(zhì)的表面溫度也會越高。當(dāng)激光照射停止后，隨著熱量向牙釉質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散，牙釉質(zhì)表面的溫度會逐漸降低。牙釉質(zhì)表面溫度的溫降速率d Ts/dt隨著時間逐漸減小，且激光能量密度越大，表面溫度的溫降速率d Ts/dt隨著時間減小得越快。將仿真模型中的激光能量密度分別設(shè)置為2.5,5,10,15,20 J/cm2，頻率為3 Hz的多脈沖激光作用后，仿真計(jì)算得到了釉質(zhì)表面溫度隨時間的變化關(guān)系(見圖5)。由于多脈沖激光作用使得釉質(zhì)表面溫度瞬時達(dá)到最高，隨后在短時間內(nèi)逐漸下降并趨于平緩，由于上一個脈沖的溫度殘余，使下一個脈沖作用時的初始溫度提高，當(dāng)?shù)诙䝼�脈沖作用時溫度再一次上升，如此反復(fù)(見圖5)。隨著脈沖激光照射次數(shù)的增加，釉質(zhì)表面的溫度是逐漸升高的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3470976