A hallgató önálló (magyar és angol nyelvű) irodalmazás, konzultációk, és kísérletek elvégzése révén megismerkedhet a fotoakusztikus mérések alapjaival, a dióda lézeres fényforrásokkal, a digitális lock-in mérési technikával, a fotoakusztikus kamra akusztikus tulajdonságaival és a mérések során alkalmazott gázkezeléssel.

(fizika BSc szakos hallgatóknak)

Kiíró: Dr. Hopp Béla (Tel.: (62) 544-657, E-mail)

1) Szerves vékonyrétegek előállítása impulzus lézeres leválasztási eljárással

Ha egy nagy teljesítményű impulzuslézer fényét a céltárgyra fókuszáljuk, abból a besugárzás hatására a felületre merőlegesen plazmaállapotú anyagfelhő válik ki (ez a jelenség az abláció), amely felfogható az útjába tett szubsztráton. A módszer egyik nagy előnye, hogy a folyamat során az anyag kémiai összetétele megmarad. A másik alkalmazhatóságot növelő szempont, hogy tömör vékonyréteg hozható így létre, az anyagfelhő nagy kinetikus energiájának köszönhetően. A leválasztott film vastagságát könnyen szabályozhatjuk az impulzusok számával, mert az egy impulzus hatására keletkező réteg átlagos vastagsága kevesebb, mint egy atomi réteg. Hátránya viszont, hogy mikrométer méretű cseppek, és szilárd törmelék jelennek meg a vékonyrétegen. A tervezett kísérletek célja ezeknek a homogenitást rontó tényezőknek a csökkentése, az eljárás optimalizálása biológiai vékonyrétegek előállítására, s ezen rétegek orvostudományi, szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata.

2) Excimer lézeres anyagmegmunkálás

Az excimer lézeres mikrostrukturizálást, azaz a mikrométer nagyságrendű háromdimenziós mintázat készítését, a XXI. század technológiájának tartják. Alkalmazási lehetőségei kiterjednek az optikára, a kommunikációs technikára, kémiára, biológiára és az orvostudományra egyaránt. Az excimer lézeres abláció (szubmikrométeres felbontású anyagmegmunkálás) kiválóan alkalmas háromdimenziós struktúrák kialakítására polimerekben, biológiai szövetekben. Ezt a módszert már az orvostudományban (pl. a szaruhártya sebészetben) is alkalmazzák. A fenti eljárás segítségével lehetséges például mikrométeres csavarok, fogaskerekek, egyéb viszonylag egyszerűbb alkatrészek nagypontosságú előállítása.

3) Átlátszó anyagok lézeres finommegmunkálása

A mikro-, nanométeres mérettartományban megmunkált átlátszó anyagok (kvarc, zafír, MgF2, CaF2, BaF2, üveg, gyémánt, egyéb kristályok, stb.) számos optikai- és mikro-optikai alkalmazási lehetőséggel rendelkeznek, aminek köszönhetően a megmunkálási eljárásaik jelenleg is a fizika egy intenzíven kutatott területét képezik. Létezik közvetlen és közvetett megmunkálási mód is aszerint, hogy a megmunkáló lézernyaláb önmagában, közvetlenül távolítja el a céltárgy felszínének kicsiny részét, vagy valamilyen segédanyagot használva, közvetve. Az utóbbi években a figyelem az indirekt eljárások felé fordult, hiszen az ezekhez alkalmazott lézerek jóval olcsóbbak, és ipari körülmények között is bizonyítottak már. Ezek közül a legjelentősebb, a legtöbb lehetőséggel és előnnyel kecsegtető technika a lézer indukált hátsó oldali nedves maratás. Az eljárás során a megmunkálandó átlátszó anyag hátsó (az érkező lézerimpulzussal ellentétes) oldalára egy, a lézer fényét erősen elnyelő folyadékot öntenek úgy, hogy az közvetlenül érintkezzen a megmunkálandó felülettel. A lézer fénye ennek a folyadéknak a céltárggyal érintkező vékony rétegében nyelődik el, miközben az erősen felmelegszik, és sok magas nyomású mikrobuborék képződik benne, amelyek egy naggyá állnak össze. A forró folyadék hődiffúzió útján felmelegíti az átlátszó céltárgyat, amely meglágyul, akár meg is olvadhat. Ennek a magas hőmérséklet miatt megpuhult rétegnek egy vékony részét képes a magas nyomású, robbanásszerűen kitáguló buborék okozta visszahatás, ütés eltávolítani. Előzetes vizsgálataink alapján a módszer alkalmas finom, szubmikrométeres struktúrák előállítására is. A kutatómunka során az alábbi feladatokat tűztük ki: kvantitatív összefüggés kidolgozása a maratási sebesség, a reagens és a besugárzó lézer paraméterei között a megmunkálás precíz megtervezhetőségének érdekében, egy modell kidolgozása a maratási folyamat részletes leírására, adott mikro-, nanostruktúrák kialakítása átlátszó anyagok felületén.

4) Lézerek orvosi alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata

A lézerek1960-as felfedezésüket követően szinte azonnal megjelentek az orvostudományban is. Már a hatvanas években folytak kísérletek orvosi alkalmazási lehetőségeikkel kapcsolatban, s igen hamar ki is derült, hogy a gyógyítás szinte minden területén nagy hatékonysággal bevethetők. Olyan beavatkozásokat is lehetővé tesznek, melyek a hagyományos eszközökkel, módszerekkel korábban nem voltak megvalósíthatók. Az 1980-as, 90-es évek: kiteljesedett a lézerek orvosi alkalmazása, bebizonyosodott, hogy az emberi szervezet szinte minden szervén, szövetén a különböző típusú lézerekkel rendkívül hatékony és kíméletes módon végrehajtható műtétek végezhetők. Mindez azonban nem jelenti azt, hogy már minden lehetőséget felfedeztek, megvizsgáltak, kiaknáztak volna. Ebben a kutatási témában a cél tehát az, hogy megvizsgáljunk már meglévő alkalmazásokat, hogy megismerjük, tökéletesíthessük őket, illetve hogy új alkalmazási ötleteket tudjunk kidolgozni.

Az egyik konkrét alkalmazási lehetőség, melyet vizsgálni tervezünk a lézeres fogászat, ezen belül a fogfúrás, fogkőeltávolítás.

Kiíró: Dr. Ignácz Ferenc (Tel.: (62) 546-370, E-mail)

Lézer és nem lézer fény terápiás alkalmazásai a mai orvosi gyakorlatban

A fény az UV tartománytól az infravörösig fontos szerepet tölt be napjainkban az orvosi diagnosztikus és terápiás gyakorlatban is. Cél ez utóbbinak mélyebb megismerése egy szűkebb területen legalább. További cél a legújabb lézerek alkalmazhatóságának megismerése, cél területre juttatásának elvi és gyakorlati megvalósítása.

Kiíró: Dr. Smausz Kolumbán Tomi (Tel.: (62) 544-657, E-mail)

Lézeres szórási interferencián alapuló véráramlás-mérés és modellezés

Egy nagyobb (akár kézfej nagyságú) terület véráramlásának folyamatos monitorozására alkalmasnak ígérkező módszer a „laser speckle” (szórási interferencia) analízis. Alapelve a következő: ha egy vizsgálandó minta (pl. klinikai szinten visszavarrt végtagok, átültetett bőr; kutatási szinten pedig az agy, szemfenék, stb.) felszínét egy kis energiájú, a felszín alá is behatoló lézer fénnyel megvilágítunk és a megvilágított felületet megfelelő optikán keresztül egy kamera fényérzékeny chipjére leképezzük, a valódi kép helyett szemcsés szerkezetű interferenciakép alakul ki. A szóró részecskék (az esetünkben leginkább a vörösvértestek) mozgása következtében a szórási interferencia kép is változik, melynek megfelelő rögzítésével és analízisével kimutatható a szövetfelszín alatti véráramlás erőssége. Ideális esetben az interferenciakép fluktuációját jellemző korrelációs idő és a véráramlás sebessége között jól meghatározott összefüggés van. A valódi mérések során azonban az interferenciakép kialakulásához megvilágított felületről valamint a felszín alatt levő egyéb részecskékről visszavert/szórt fény is hozzájárul, emiatt az eljárás csak relatív mérések megvalósítására alkalmas.

Feladatok: szakirodalmazás, modell-kísérletek végzése szuszpenziós oldatokkal, áramlásmérés bőrfelületen, kísérleti eredmények összevetése lézer-Doppleres mérésekkel.

Frissítve: 2009. december 12.