Laser là gì? Những ứng dụng của tia laser trong y khoa

Laser là gì?

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) trong tiếng Anh có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức".

Laser có nghĩa là khuếch đại ánh sáng

Cấu tạo

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.

Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có khả năng khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photon khác bật ra bay theo cùng hướng với photon tối.

Mặt khác buồng công hưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu, một mặt phản xạ toàn phần các photon khi bay tới, mặt kia cho một phần photon qua một phần phản xạ lại làm cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất laser nhiều lần tạo mật độ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếch đại lên nhiều lần. Tính chất của laser phụ thuộc vào hoạt chất đó, do đó người ta căn cứ vào hoạt chất để phân loại laser.

Cấu tạo: buồng cộng hưởng, nguồn nuôi, hệ thống dẫn quang

Phân loại

Laser chất rắn

- Có khoảng 200 chất rắn có khả năng dùng làm môi trường hoạt chất laser. Một số loại laser chất rắn thông dụng:

+ YAG-Neodym: hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2 - 5% Neodym, có bước sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngoại gần. Có thể phát liên tục tới 100W hoặc phát xung với tần số 1000-10000Hz.

+ Hồng ngọc (Rubi): hoạt chất là tinh thể Alluminium có gắn những ion chrom, có bước sóng 694,3nm thuộc vùng đỏ của ánh sáng trắng.

Laser chất rắn hồng ngọc

- Bán dẫn: loại thông dụng nhất là diot Gallium Arsen có bước sóng 890nm thuộc phổ hồng ngoại gần.

Laser chất khí

- He-Ne: hoạt chất là khí heli và Neon, có bước sóng 632,8nm thuộc phổ ánh sáng đỏ trong vùng nhìn thấy, công suất nhỏ từ một đến vài chục mW.

Trong y học được sử dụng làm laser nội mạch, kích thích mạch máu

- Argon: hoạt chất là khí argon, bước sóng 488 và 514,5nm.

- CO2: bước sóng 10.600nm thuộc phổ hồng ngoại xa, công suất phát xạ có thể tới megawatt (MW). Trong y học ứng dụng làm dao mổ.

Laser chất khí ứng dụng dao mổ trong y khoa

Laser chất lỏng

Môi trường hoạt chất là chất lỏng thông dụng nhất là laser màu.

Tính chất

- Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn km mà không bị phân tán.

- Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất. Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.

- Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser: Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms) nano giây, pico giây, cho phép tập trung năng lượng tia laser cực lớn trong thời gian cực ngắn.

Ứng dụng của tia laser trong y khoa

+ Trong chuyên khoa mắt: điều trị loét giác mạc, hàn bong võng mạc, viêm tắc lệ đạo, tật khúc xạ...

+ Trong chuyên khoa răng hàm mặt: dùng điều trị nha chu viêm, viêm lợi, viêm khớp hàm...

Ứng dụng của laser trong chuyên khoa răng hàm mặt

+ Trong chuyên khoa tai mũi họng: điều trị viêm amidan cấp và mạn, viêm họng đỏ, viêm mũi... Trong ngoại khoa: điều trị vết thương nhiễm trùng, chống sẹo lồi...

+ Trong phụ khoa: điều trị viêm lộ tuyến cổ tử cung, viêm âm đạo...

+ Trong da liễu: điều trị eczéma, zona, viêm da thần kinh...

+ Trong nội khoa: chống nhiễm trùng, nhiễm độc tế bào gan, đau thần kinh ngoại vi, suy mạch vành tim, di chứng tai biến mạch máu não...