Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

USP - niezwykły laser

Recommended Posts

Barry Schuler, były szef AOL, pracuje w swojej nowej firmie nad rewolucyjnym laserem. Urządzenie ma ciąć metal, niszczyć komórki rakowe czy leczyć oparzenia i to wszystko bez wydzielania nadmiaru ciepła. Funkcję lasera można łatwo zmienić zmieniając jego oprogramowanie.

Nowe urządzenie to laser USP (ultrashort pulse), czyli laser posługujący się bardzo krótkimi pulsami światła. Zdaniem Schulera w ciągu 10 lat zastąpi on wszelkiego typu ostrza: od potężnych pił do metalu po precyzyjne narzędzia chirurgiczne.

Pracę nad USP rozpoczęła DARPA (Defence Advance Research Project Agancy – Agencja Badań nad Zaawansowanymi Projektami Obronnymi). Początkowo laser zajmował całe wielkie pomieszczenie. Teraz firma Raydiance zminiaturyzowała go tak, iż mieści się na stole.

Naukowcy od dawna wiedzą, że lasery USP potrafią robić coś wyjątkowego: ciąć, nie wydzielając ciepła. Dotychczas jednak były zbyt dużymi i skomplikowanymi urządzeniami, by można było użyć ich w praktyce. Teraz są nieco większe od pojemnika na chleb, a uczeni widzą dla nich nowe zastosowania: niszczenie komórek rakowych, odróżnianie wroga od sojusznika podczas działań wojennych czy usuwanie tatuaży.

Firma Raydiance wysłała już kilkanaście swoich laserów naukowcom w całych Stanach Zjednoczonych i obiecuje, że do końca bieżącego roku stworzy kolejnych 30 USP.

Raydiance to wciąż bardzo mała firma – zatrudnia tylko 30 osób i posiada fundusze w wysokości 25 milionów dolarów przekazane przez jeden z funduszy inwestycyjnych – i ma silną konkurencję. W samych Stanach Zjednoczonych jest bowiem 25 firm pracujących nad USP. Większość z nich skupia się jednak nad laserem do zastosowań naukowych. Raydiance ma znacznie bardziej ambitne plany.

Z laserami USP wiązane są olbrzymie nadzieje. Ron Waynant, optyk z Federal Drug Administration, pracuje z laserami niemal od początku ich istnienia, bo od 1962 roku. Mówi, że nie jest zbytnim optymistą, ale i on w samej medycynie widzi co najmniej 100 różnych zastosowań dla USP. Lasery tego typu generują bowiem impulsy liczone w femtosekundach (jedna biliardowa część sekundy). Krótki impuls nie zniszczy tkanki, która ma pozostać nietknięta – mówi Waynant. Dodatkową zaletą jest fakt, że precyzyjne cięcia dokonywane za pomocą krótkich impulsów goiłyby się bardzo szybko.

Nowy laser byłby szczególnie przydatny przy leczeniu oparzeń. U pacjentów z poparzeniami konieczne jest wycięcie całej zniszczonej tkanki. Jeśli coś zostanie, będzie prowadziło do zniszczenia zdrowych tkanek. Obecnie tkanki zniszczone oparzeniami wycina się za pomocą narzędzi chirurgicznych. Zabieg jest bardzo bolesny, więc trzeba go często dokonywać w całkowitym znieczuleniu. A pacjent z rozległymi oparzeniami nie może być od razu operowany. Trzeba czekać nawet 72 godziny, aż jego stan się ustabilizuje.

Dzięki laserowi USP operacji można by dokonać natychmiast, cały zabieg byłby znacznie mniej bolesny i najprawdopodobniej nie wymagałby ogólnego znieczulenia.

USP otwiera bardzo wiele możliwości w różnych dziedzinach. Pozostaje więc tylko czekać, aż się upowszechni, stanieje i będzie tak szeroko stosowany, jak obecnie spotykanie tradycyjne lasery.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed tygodniem w National Ignition Facility (NIF) uzyskano rekordowo silny impuls lasera. W ramach badań nad nowymi źródłami energii 192 lasery wysłały jednocześnie ultrafioletowe impulsy świetlne w kierunku centralnej komory, w której uzyskano 1,875 megadżula. Każdy z impulsów trwał 23 miliardowe części sekundy i w sumie wygenerowały one moc 411 biliardów watów (TW) czyli 1000 razy większą niż potrzebna jest do zasilenia całych Stanów Zjednoczonych.
      To ważny krok w kierunku rozpoczęcia fuzji. Podczas przygotowań do uruchomienia NIF dokonywaliśmy wielu podobnych prób, podczas których uruchamiany był jeden laser czy też zestawy po cztery. Tym razem jednak jednocześnie wystrzeliły 192 lasery - mówi Edward Moses, dyrektor NIF.
      Moc laserów NIF wynosi w sumie 2,03 MJ, jednak zanim promienie dosięgną centralnej komory ich moc nieco spada ona podczas przechodzenia przez instrumenty diagnostyczne i optykę. NIF jest zatem pierwszym ośrodkiem, w którym lasery ultrafioletowe osiągnęły moc 2 MJ. To niemal 100-krotnie więcej niż możliwości innych podobnych ośrodków.
      Podczas testu osiągnięto też bardzo dużą precyzję produkcji energii. Odchylenie nie przekraczało 1,3%. Precyzja jest niezwykle ważna, gdyż to rozkład energii pomiędzy poszczególnymi promieniami będzie decydował o symetrii implozji w kapsułach zawierających paliwo niezbędne do rozpoczęcia fuzji.
      National Ignition Facility pracuje w ramach Lawrence Livermore National Laboratory. O otwarciu zakładu oraz jego zadaniach informowaliśmy w 2009 roku.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa naukowców położyła fundamenty pod skonstruowanie niezwykle dokładnego zegara atomowego. Zegara, który może pomylić się o 1/10 sekundy w ciągu 14 miliardów lat.
      Takie urządzenie byłoby przydatne do nawiązywania bezpiecznej łączności oraz posłużyłoby do zbadania postaw fizyki. Obecnie najdokładniejszy zegar atomowy świata - brytyjski CsF2 - może wykazać odchylenie o 1 sekundę na 138 milionów lat.
      Obecnie używane zegary atomowe są wystarczająco dokładne do większości zastosowań. Są jednak takie dziedziny, w których posiadanie dokładniejszego zegara jest bardzo pożądane - mówi profesor Alex Kuzmich z Georgia Institute of Technology. Oprócz fizyków z Georgii w pracach zespołu brali udział naukowcy z australijskiego University of New South Wales oraz University of Nevada.
      Zegary atomowe do pomiaru czasu wykorzystują drgania elektronów w atomach wywoływane przez działanie laserów. Jednak elektrony są podatne na oddziaływanie pola elektrycznego i magnetycznego, co zaburza ich dokładność. Naukowcy z USA i Australii wpadli na pomysł, by zamiast elektronów wykorzystać neutrony, które są cięższe i gęściej upakowane, zatem mniej podatne na wpływy zewnętrzne. Zegar neutronowy powinien być zatem dokładniejszy od opartego na elektronach.
      W naszym artykule pokazaliśmy, że za pomocą lasera można tak wpłynąć na orientację elektronów, że będziemy mogli wykorzystać neutrony w roli wahadła odmierzającego czas. Jako, że neutrony są gęsto upakowane, czynniki zewnętrzne nie będą miały niemal żadnego wpływu na ich drgania - mówi Corey Campbell, główny autor artykułu.
      Uczeni proponują wykorzystać petahercowy (1015) laser do wzbudzenia jonu toru 229. Taki zegar będzie pracował tylko w bardzo niskich temperaturach, rzędu ułamków kelwina. Zwykle takie temperatury uzyskuje się za pomocą lasera, jednak tutaj będzie to stanowiło problem, gdyż laser jest wykorzystywany do wzbudzenia jonów. Naukowcy zaproponowali użycie jonu toru 232 obok toru 229. Tor 232 reaguje na inną częstotliwość światła lasera niż tor 229. Cięższy jon miałby zostać schłodzony i schłodzić cały system, bez wpływania na oscylacje toru 229.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Julian Allwood i doktorant David Leal-Ayala z Univeristy of Cambridge udowodnili, że możliwe jest usunięcie toneru z papieru, który został zadrukowany przez drukarkę laserową. W procesie usuwania papier nie zostaje poważnie uszkodzony, dzięki czemu tę samą kartkę można wykorzystać nawet pięciokrotnie. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości powstaną urządzenia, które będą potrafiły zarówno drukować jak i czyścić zadrukowany papier.
      „Teraz potrzebujemy kogoś, kto zbuduje prototyp. Dzięki niskoenergetycznym skanerom laserowym i drukarkom laserowym ponowne użycie papieru w biurze może być opłacalne“ - mówi Allwood.
      Niewykluczone, że nowa technika nie tylko przyniesie korzyści finansowe firmom i instytucjom, ale również przyczyni się do ochrony lasów, redukcji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń, do których dochodzi w procesie produkcji papieru i jego pozbywania się, czy to w formie spalania, składowania czy recyklingu.
      Naukowcy, dzięki pomocy Bawarskiego Centrum Laserowego, przetestowali 10 różnych konfiguracji laserów. Zmieniano siłę impulsów i czas ich trwania, używając laserów pracujących w ultrafiolecie, podczerwieni i w paśmie widzialnym. Podczas eksperymentów pracowano ze standardowym papierem Canona pokrytym czarnym tuszem z drukarki laserowej HP. Takie materiały i sprzęt są najbardziej rozpowszechnione w biurach na całym świecie.
      Po oczyszczeniu z druku, papier był następnie analizowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, który pozwalał zbadać jego kolor oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
      Wstępne analizy wykazały, że rozpowszechnienie się techniki oczyszczania i ponownego wykorzystywania papieru może o co najmniej połowę obniżyć emisję zanieczyszczeń związaną z produkcją i recyklingiem papieru.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), University of Maryland oraz Woods Hole Research Center stworzyli szczegółową mapę wysokości lasów. Pomoże ona zrozumieć rolę, jaką odgrywają lasy w zmianach klimatu oraz w jaki sposób ich wysokość wpływa na zamieszkujące je gatunki.
      Mapę stworzono za pomocą umieszczonego na orbicie lasera, który zbadał wysokość lasów wysyłając w ich kierunku 2,5 miliona impulsów świetlnych. Dane z odbicia światła były następnie szczegółowo analizowane i porównywane z informacjami uzyskanymi z 70 stacji naziemnych.
      Badania wykazały, że, ogólnie rzecz ujmując, wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, spada wysokość drzew. Najwyższe rośliny znajdują się w tropikach, a im bliżej biegunów, tym są niższe. Znaczącym wyjątkiem jest roślinność Australii i Nowej Zelandii znajdująca się w okolicach 40. stopnia szerokości południowej. Rosną tam eukaliptusy, należące do najwyższych roślin na Ziemi.
      Najnowsze pomiary wykazują, że lasy na naszej planecie są wyższe, niż wcześniej szacowano. Dotyczy to w szczególności lasów w tropikach i tajgi. Niższe za to niż sądzono są lasy na obszarach górskich.
      Nasza mapa to jeden z najdokładniejszych dostępnych obecnie pomiarów wysokości lasów na Ziemi - mówi Marc Simard z JPL.
      Nawet jednak te pomiary nie są doskonałe. Na ich dokładność wpływa bowiem zarówno stopień w jakim człowiek na poszczególnych obszarach zniszczył lasy, jak i różnice w wysokości poszczególnych drzew. Dla niektórych części globu pomiary będą zatem znacznie bardziej dokładne niż dla innych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na University of California San Diego powstał najmniejszy na świecie laser pracujący w temperaturze pokojowej. Zbudowano też laser, który nie posiada żadnej wartości progowej.
      Głównymi zaletami obu urządzeń są ich minimalne zapotrzebowanie na energię oraz miniaturowe rozmiary.
      Każdy laser wymaga współdziałania układu pompującego o takiej mocy, która pozwala na przekroczenie progu akcji laserowej, czyli takiego poziomu wzbudzenia, w której większość emisji lasera stanowi uporządkowany stymulowany promień światła, przeważający nad emisją spontaniczną i nieuporządkowaną. Im mniejszy jest laser, tym większa energia konieczna do osiągnięcia progu.
      Aby poradzić sobie z tym problemem naukowcy zaprojektowali laser, który wykorzystuje kwantowy efekt elektrodynamiczny zachodzący we współosiowych nanownękach. Laserowa wnęka zawiera metalowy pręcik otoczony pierścieniem półprzewodnikowych kwantowych studni pokrytych metalem.
      Taka architektura pozwoliła też na stworzenie najmniejszego lasera pracującego w temperaturze pokojowej. Jest on o cały rząd wielkości mniejszy od dotychczasowego rekordzisty. Średnica lasera wynosi mniej niż pół mikrona, czyli jest mniej więcej 1200 razy mniejsza niż kropka na końcu tego zdania.
      Nanolasery mogą posłużyć do zbudowania komputerów optycznych, w których komunikacja, a być może i obliczenia, będą odbywały się za pomocą sygnałów świetlnych a nie elektrycznych.
      Jakby tego było mało, uczeni nie wykluczają, że ich lasery można skalować, co oznacza, iż możliwe będzie wyprodukowanie jeszcze mniejszych urządzeń. To pozwoliłoby np. na badanie materiałów, których struktury są znacznie mniejsze od długości fali, przez co nie można ich badać za pomocą współczesnych laserów.
×
×
  • Create New...