Уникальная лазерная установка для исследования лазерной резонансной абляции полимеров и биотканей

Уникальная лазерная установка для исследования лазерной резонансной абляции предназначена для выполнения фундаментальных и прикладных исследований в области лазерной физики, биологии и материаловедения, основанных на эффекте лазерной абляции в среднем ИК-диапазоне. Данное научное оборудование было разработано и изготовлено при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям в рамках бюджетного финансирования развития приборной базы научных организаций (проект № 09.255.02/065) в 2004 г. Конструктивно установка состоит из двух частей: стенд, на котором расположены два лазерных излучателя для низкочастотного и высокочастотного лазерных каналов, и стенд системы регистрации лазерного воздействия на материалы. Резонансная абляция была выделена из общего числа эффектов американцами в 90-е годы прошлого столетия при исследовании воздействия лазерного излучения среднего ИК-диапазона на биологические ткани. В Вандербильтском университете был проведен цикл работ по резке и сверлению кортикальных костей животных с помощью лазера на свободных электронах. Было установлено, что из всего диапазона от 2,9 до 9,2 мкм существует несколько длин волн, такие как 6,1, 6,3 и 6,45 мкм, при которых были получены максимально глубокие разрезы в кости с минимальными термическими повреждениями прилегающих к разрезу участков. Эффект основан на резонансном поглощении лазерного излучения каллогенами, водой и гидрооксиапатитами кальция, содержащимися в костной ткани. Данный процесс сопровождается взрывным испарением. Объем материала нагревается до критической температуры так быстро, что наблюдается взрывное изменение фазы вещества. Материал выбрасывается в жидкой и паровой фазе.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

Основу лазерного оборудования, обеспечивающего получение излучения с высокой плотностью энергии для эффективного воздействия на полимеры и биоткань, составляет многоволновой лазер на парах стронция с наносекундной длительностью импульса генерации и энергией в импульсе 1 – 2 мДж. Спектр его генерации содержит 8 длин волн, из которых 6.45 мкм является основной и оптимальной длиной волны для резонансной абляции твердых тканей. Метод лазерной абляции дает возможность обрабатывать области от нескольких микрометров до нескольких десятков нанометров при типичной толщине материала в несколько сотен микрометров, при этом точность обработки может лежать в пределах нескольких нанометров и даже выше, что отвечает современным требованиям медицины, электронной промышленности, оптоэлектроники, микроэлектроники, компьютерной промышленности.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ:

  • зондирование атмосферы;
  • управляемый термораскол стекла и керамики;
  • микрообработка полиамида;
  • лазерная резонансная абляция гидроксиаппатита.

Наиболее значимые научные результаты исследований

Разработана технология микрообработки полиамидов.

Основные технические характеристики:

  • длины волн излучения, мкм 6,45; 3,06; 3,01; 2,92; 2,69; 2,60; 1,09; 1,03; 0,51; 0,57; 0,43
  • расходимость лазерного излучения, мрад 0,3 – 0,5
  • длительность импульса излучения, нс 50
  • частота следования импульсов, кГц 1 - 30
  • энергия суммарного импульса излучения, мДж 0,1 - 4
  • средняя мощность генерации, Вт 1 - 23
  • охлаждение воздушное

Контакты:

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 36
Солдатов Анатолий Николаевич
т. (3822)529823
e-mail: general@tic.tsu.ru