De Laser: eigenschappen en medische toepassingen

Uit de uitleg betreffende de werking kan men bijna zelf de voornaamste eigenschappen van de laserbundel afleiden. Het laserlicht is

  • Monochromatisch : vergeleken met andere bronnen is de frequentie band inderdaad erg klein. De breedte van een traditionele spectrale kwiklamp is van de grootte orde van 2 GHz en normaal bekomt men zonder veel moeite voor een Ar+ laser een breedte van 1 MHz.
  • Gericht : een traditionele, thermische of spectrale bron straalt licht uit in alle richtingen, d.w. z. over een vaste hoek van 4π. In een laser is de uitgestraalde energie bevat in een zeer smalle bundel die erg weinig divergeert. Die eigenschap is het gevolg van het feit dat het actieve materiaal geplaatst werd in een resonator en enkel de golven die zich volgens de axiale richting voortplanten worden onderhouden. Typische waarden voor de divergentie zijn 4 10 -4 radialen (1 radiaal is ongeveer 57,3 0).
  • De helderheid en vermogen: de helderheid is de energie die per eenheid van oppervlakte van de lichtbron in een eenheid van ruimtehoek door de licht bron wordt uitgestraald. De helderheid van 1mW He-Ne laser met een output diameter van 1 mm en een divergentie  van  1 milli-radian is 1.6 x 109 W/m2-steradian. De helderheid van de zon die 1026 W uitstraalt is 106 Watts/m2-steradian en dus  veel kleiner  dan die van de laser.
  • Coherentie: de ruimtecoherentie is een eigenschap in onmiddellijke relatie met de divergentie van de bundel, de tijdscoherentie kan in onmiddellijk verband gebracht worden met de monochromaticiteit.

Enkele lasers en hun gebruik in de geneeskunde

Dit is het meest gekende voorbeeld van een atoom-gaslaser. De laserovergangen zijn overgangen tussen toestanden van de Ne atomen, maar een directe excitatie van een Ne atoom is inefficiënt. Het gebeurt efficiënter langsheen resonantie (zelfde energie verschil) botsingen tussen He en Ne.  De meest gebruikte overgang geeft aan het licht een rode kleur.
De lage intensiteit  HeNe lasers hebben een output van de grootte van 1,5 mW. Alhoewel het lasers met klein vermogen zijn, zijn ze wel gevaarlijk voor de ogen. Er bestaan op de markt ook HeNe lasers van 50 mW .

De He Ne laser is een hulplaser (uitlijning: gebruik in parallel met het onzichtbare laserlicht van de CO2) maar wordt ook wel gebruikt in de acupunctuur.

De COlaser was een van de eerste gas lasers gemaakt door de Bell labs in 1964 en blijft een van de meest gebruikte lasers. Het zijn de lasers met het hoogste vermogen en continue uitstaling. De COlaser produceert een bundel  infrarood licht met als voornaamste lijnen deze gecentreerd op de golflengten van 9.4 en 10.6 micrometers. Dit zijn overgangen tussen vibratietoestanden van de molecule. Men bekomt gemakkelijk voor eem laser van een meter een output van 100 W.
Door zijn groot vermogen en zijn goedkopere prijs wordt hij vaak gebruikt in de industrie voor materiaalbehandeling: snijden en lassen.

In de geneeskunde is hij erg nuttig omdat het water de laserlijnen van de CO2 laser gemakkelijk absorbeert. Hij wordt gebruikt voor algemene chirurgie  en ook voor “face-lifting”, waarbij de huid wordt gevaporiseerd om collageen vorming te bevorderen.

ionlaser oogheelkunde

Lasers worden vaak gebruikt in de oogheelkunde.

De groene lijn van Ar + wordt goed geabsorbeerd door het rode retina van ons oog. Deze ion lasers werden vroeger dus vaak gebruikt in de oogheelkunde, maar ze kennen ook toepassingen bij gastro-interne bloedingen en in de microchirurgie. In het zichtbare spectrum zijn ze lasers met een groot vermogen en met elk verschillende laser overgangen. Men kan tussen 19 en 199 watt uit een Ar laser halen.

Wil men in deze edelgassen laser lijnen vinden dan moet men, met uitzondering van het edelgas Ne, de edelgassen ioniseren door bv een elektrische stroom van een ongeveer 10 ampère doorheen de ontladingsbuis te sturen.

De basiscomponenten van een ion-laser.

De basiscomponenten van een ion-laser.