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Hochleistungs-Femtosekundenlaser: PHAROS Serie und ihre Auswirkungen

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Die PHAROS Serie von Femtosekundenlasern repräsentiert den Höhepunkt der modernen Lasertechnologie. Mit der Fähigkeit, Multi-Millijoule-Pulsenergie und hohe Durchschnittsleistung zu erzeugen, bieten diese Laser eine flexible Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen, die normalerweise mehrere verschiedene Lasersysteme erfordern würden. In diesem Blogbeitrag werfen wir einen genaueren Blick auf die beeindruckenden Eigenschaften der PHAROS Serie, die vielfältigen Anwendungen und die notwendigen Schutzmaßnahmen, um sowohl direkte als auch indirekte Schäden durch Laserstrahlungen zu vermeiden.

Anpassungsfähige Leistungsfähigkeit der PHAROS Serie

Die PHAROS Systeme sind für ihre bemerkenswerte Abstimmbarkeit bekannt, die es den Nutzern ermöglicht, die Betriebsparameter flexibel anzupassen, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Zu den wichtigsten anpassbaren Parametern gehören:

  1. Pulsdauer: Die PHAROS Systeme bieten eine variable Pulsdauer von 100 Femtosekunden (fs) bis zu 20 Pikosekunden (ps). Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Laserimpulse und eröffnet eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten, von ultrakurzen Pulsen für präzise Materialbearbeitung bis hin zu längeren Pulsen für andere industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.
  2. Wiederholrate: Mit einer variablen Wiederholrate von Einzelschuss bis zu 1 Megahertz (MHz) können die PHAROS Systeme sowohl für Einzelimpulsanwendungen als auch für hochfrequente Prozesse verwendet werden, was sie zu äußerst vielseitigen Werkzeugen macht.
  3. Pulsenergie: Die Systeme können eine Pulsenergie von bis zu 4 Millijoule (mJ) liefern. Diese hohe Pulsenergie ist besonders nützlich für Anwendungen, die eine hohe Energiedichte erfordern, wie z.B. die Mikromaterialbearbeitung und die Mikrostrukturierung.
  4. Durchschnittliche Leistung: Mit einer durchschnittlichen Leistung von bis zu 20 Watt (W) bieten die PHAROS Systeme genügend Leistung für anspruchsvolle industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.

Zusätzlich sind die PHAROS Systeme mit optisch-parametrischen Verstärkern ausgestattet, die Wellenlängen von 320 Nanometern (nm) bis 10.000 nm abdecken, sowie mit Harmonic-Generatoren, die Wellenlängen von 515 nm, 343 nm, 257 nm und 206 nm erzeugen können. Diese Flexibilität in der Wellenlängenauswahl ermöglicht es den Nutzern, das System optimal an die spezifischen Anforderungen ihrer Anwendung anzupassen.

Spektrale Auswirkungen auf Gesundheit und Sicherheit

Die Auswirkungen von Laserstrahlungen auf den menschlichen Körper variieren je nach Spektrum und betroffener Körperregion. Die relevanten Spektralbereiche umfassen:

  1. UV-A (315-400 nm)
  2. Sichtbares Licht (380-780 nm)
  3. IR-A (700-1400 nm)
  4. IR-B (1400-3000 nm)
  5. IR-C (3000-1000000 nm)

Auswirkungen auf das Auge

Das menschliche Auge ist besonders empfindlich gegenüber verschiedenen Wellenlängen des Lichts, und die Auswirkungen von Laserstrahlungen können schwerwiegend sein:

  1. IR-C: Diese Strahlung kann die Hornhaut thermisch schädigen und zu einer Trübung der Linse führen.
  2. IR-B: Strahlung in diesem Bereich kann die Augenlinse und die Hornhaut thermisch schädigen, was zur Entwicklung eines Grauen Stars (Katarakt) führen kann.
  3. IR-A: Strahlung in diesem Bereich kann die Netzhaut thermisch schädigen und ebenfalls Katarakte verursachen.
  4. Sichtbares Licht: Sichtbares Licht kann die Netzhaut sowohl fotochemisch als auch fotothermisch schädigen, was zu dauerhaften Sehverlusten führen kann.
  5. UV-A: Diese Strahlung kann die Augenlinse schädigen und zur Entwicklung eines Grauen Stars beitragen.

Auswirkungen auf die Haut

Neben den Augen ist auch die Haut anfällig für Schäden durch Laserstrahlungen:

  1. IR-C: Diese Strahlung kann thermische Schäden an der Haut verursachen.
  2. IR-B: Strahlung in diesem Bereich kann thermische Schäden und Blasenbildung auf der Haut verursachen.
  3. IR-A: Diese Strahlung kann die Unterhaut (Subkutis) thermisch schädigen.
  4. Sichtbares Licht: Sichtbares Licht kann bis zur Lederhaut (Dermis) vordringen und fotosensitive Reaktionen sowie thermische Schäden verursachen.
  5. UV-A: Diese Strahlung kann bis zur Lederhaut vordringen und Bräunung, Hautalterung, Verbrennungen und Hautkrebs (Karzinome) verursachen.

Indirekte Auswirkungen von Laserstrahlung

Neben den direkten gesundheitlichen Auswirkungen gibt es auch indirekte Gefahren, die durch Laserstrahlungen entstehen können:

  1. Brand- und Explosionsgefahr: Laserstrahlung kann als Zündquelle fungieren und somit Brände und Explosionen verursachen. Dies ist besonders in industriellen Umgebungen eine ernstzunehmende Gefahr.
  2. Ionisierende Strahlung: Ultrakurzpuls-Laser können ionisierende Strahlung erzeugen, die zusätzlichen Strahlenschutz erfordert. Dies unterliegt strengen gesetzlichen Regelungen und erfordert spezielle Sicherheitsmaßnahmen.

Schutzmaßnahmen und Sicherheit

Bei der Arbeit mit Hochleistungsfemtosekundenlasern wie der PHAROS Serie ist es unerlässlich, geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um sowohl direkte als auch indirekte Schäden zu vermeiden. Hier sind einige wichtige Schutzmaßnahmen, die beachtet werden sollten:

  1. Schutzbrillen: Schutzbrillen, die speziell für die jeweiligen Wellenlängenbereiche entwickelt wurden, sind unerlässlich, um die Augen vor schädlichen Strahlungen zu schützen.
  2. Schutzkleidung: Schutzkleidung sollte getragen werden, um die Haut vor thermischen und fotochemischen Schäden zu schützen.
  3. Strahlenschutzvorrichtungen: Arbeitsbereiche sollten mit geeigneten Strahlenschutzvorrichtungen ausgestattet sein, um die Ausbreitung der Laserstrahlung zu verhindern.
  4. Schulung und Aufklärung: Mitarbeiter, die mit Lasersystemen arbeiten, sollten regelmäßig geschult und über die Gefahren und Schutzmaßnahmen informiert werden.
  5. Überwachung und Wartung: Regelmäßige Überwachung und Wartung der Lasersysteme sind notwendig, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren und keine unerwarteten Gefahrenquellen darstellen.

Anwendungen der PHAROS Serie

Die PHAROS Serie von Femtosekundenlasern findet Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen, darunter:

  1. Materialbearbeitung: Die hohe Präzision und die anpassbare Leistung der PHAROS Systeme machen sie ideal für die Mikromaterialbearbeitung und Mikrostrukturierung.
  2. Medizinische Anwendungen: Die Laser können für die Augen- und Hautbehandlung verwendet werden, wobei die präzise Steuerung der Strahlung eine gezielte Behandlung ermöglicht.
  3. Forschung und Entwicklung: Die Flexibilität der PHAROS Systeme macht sie zu wertvollen Werkzeugen in der wissenschaftlichen Forschung und Entwicklung, insbesondere in den Bereichen Physik, Chemie und Materialwissenschaften.
  4. Industrielle Anwendungen: In der Industrie werden die PHAROS Laser für die präzise Schneid- und Bohrprozesse verwendet, bei denen hohe Genauigkeit und Effizienz erforderlich sind.

Fazit

Die PHAROS Serie von Femtosekundenlasern bietet außergewöhnliche Flexibilität und Leistung für eine Vielzahl von Anwendungen. Ihre bemerkenswerte Abstimmbarkeit ermöglicht eine präzise Anpassung an spezifische Anforderungen, während die hohe Pulsenergie und Durchschnittsleistung sicherstellen, dass auch anspruchsvolle Aufgaben effizient bewältigt werden können. Doch ebenso wichtig wie die technischen Fähigkeiten der PHAROS Systeme sind die umfassenden Schutzmaßnahmen, die erforderlich sind, um die Gesundheit und Sicherheit der Benutzer zu gewährleisten. Durch die strikte Einhaltung dieser Maßnahmen können sowohl direkte als auch indirekte Schäden durch Laserstrahlungen effektiv vermieden werden. Die kontinuierliche Schulung und Aufklärung der Mitarbeiter, die regelmäßige Überwachung und Wartung der Systeme sowie die Verwendung geeigneter Schutzvorrichtungen sind dabei entscheidende Faktoren. So können die beeindruckenden Vorteile der PHAROS Femtosekundenlaser voll ausgeschöpft werden, ohne die Gesundheit der Benutzer zu gefährden.

 

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