Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • vsh25
  • Vitacoin

Керамический лазер для хирургии и промышленности

Физики создали прототип дешёвого и надежного лазерного скальпеля на основе керамики

Ученые из МФТИ и их коллеги создали новый компактный и мощный лазер на основе керамики – это устройство будут использовать в качестве малотравматичного и дешевого лазерного скальпеля для хирургических операций, а также для резки и гравировки композитных материалов. Результаты работы опубликованы в журнале Optics Letters (Antipov et al., Highly efficient 2 μm CW and Q-switched Tm3+:Lu2O3 ceramics lasers in-band pumped by a Raman-shifted erbium fiber laser at 1670 nm).

На сегодняшний день лазеры используются повсеместно: в бытовых электронных устройствах, в медицине, металлургии, метрологии, метеорологии и многих других областях. Лазерный луч возникает за счет эффекта вынужденного излучения в так называемой активной среде, роль которой могут играть газы, жидкости, кристаллы или стекла, от параметров активной среды зависит длина волны лазера, эффективность преобразования энергии в излучение.

Иван Обронов, научный сотрудник МФТИ, и его коллеги из Института прикладной физики РАН и компании «ИРЭ-Полюс» в качестве активной среды лазера использовали керамику, полученную из соединений редкоземельных элементов – оксида лютеция с добавлением ионов тулия (Tm3+:Lu2O3). Именно ионы тулия и обеспечивали способность керамики генерировать лазерное излучение.

«Керамика – перспективный тип среды для лазеров, поскольку ее получают спеканием порошков в поликристаллическую массу. В производстве она дешевле и проще, чем монокристаллы, что крайне важно для массового внедрения. Кроме того, химический состав керамики легко менять, меняя и свойства лазера», – поясняет Обронов.

Созданный ими лазер преобразует энергию в излучение с эффективностью более 50%, при том, что другие варианты твердотельных лазеров имеют эффективность в среднем около 20%, и генерирует инфракрасное излучение с длиной волны около 2 микрон (1966 и 2064 нанометров). Именно длина волны делает этот лазер незаменимым для медицинских целей.

«Излучение наиболее распространенных инфракрасных лазеров, с длиной волны около 1 микрона, имеет малое поглощение и очень глубоко проникает в биоткани, что приводит к коагуляции (слипание мелких частей, например – свертывание крови) и появлению значительных областей “омертвевшей” ткани. Хирургический скальпель должен «работать» на строго определенную глубину, поэтому используются двухмикронные лазеры, которые не повреждают нижележащие ткани», – говорит Обронов.

По его словам, обычно медики используют двухмикронные гольмиевые лазеры с ламповой накачкой, однако эти устройства очень дороги, довольно громоздки, и не слишком надежны.

«У керамического лазера есть существенные конкурентные преимущества, они дешевле в производстве, проще и надежнее, и примерно в четыре раза компактнее гольмиевых. Это будет хороший выбор для хирургов», – полагает Обронов.

Еще одно потенциальное применение керамических лазеров – композитная промышленность. Широко распространенные одномикронные лазеры хорошо режут металл, но полимеры для них практически прозрачны. Двухмикронный керамический лазер, в отличие от них может эффективно резать и гравировать пластик, например композитные материалы.

«Сейчас в производстве техники, например, самолетов, все шире применяются композиты. Крыло нового российского самолета МС-21 почти целиком сделано из композитов. Керамический лазер может стать удобным инструментов для такого производства», – заключил ученый.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 22.07.2016

Читать статьи по темам:

медицина внедрение высоких технологий Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

«Качество жизни 2016»

Фонд «Сколково» и Биофармкластер «Северный» объявляют о начале конкурса инновационных проектов в области медицинских технологий, направленных на улучшение качества жизни людей.

читать

Белковый конструктор: подробности

Диагностические и терапевтические из набора взаимодополняющих модулей позволят оперативно менять состав препарата, то есть практически перейти к индивидуализированной медицине.

читать

Белковый конструктор

Разработанный в ИБХ РАН и прошедший преклинические испытания способ доставки действующих веществ к пораженным тканям более чем в 10 раз эффективнее традиционных методов.

читать

Gale – интеллектуальная аптечка

Если встроенных инструкций недостаточно, Gale может соединить хозяина с врачом по видеосвязи. Заказать почтовую доставку закончившихся препаратов можно с помощью сенсорного экрана.

читать

Дренаж желудка вместо двух пальцев в рот

Эндоскоп в желудке и дисковидный клапан на брюшной стенке позволяют после приема пищи спустить излишки съеденного в унитаз. Неудобно, неэстетично, зато высокотехнологично.

читать