Aspetti fisici e tecnologici dell’energia laser

Postato il 19 febbraio 2015

Laser è acronimo anglosassone di :amplificazione della luce per emissione stimolata di radiazione.
Si tratta molto semplicemente di energia radiante emessa da una fonte che può essere un solido (diodi ed erbio) un liquido o un gas (CO2). Ogni mezzo attivo (la fonte) emette una energia radiante di tipo ondulatorio con una propria lunghezza d’onda.
Ad esempio le onde radio sono radiazioni caratterizzate da una lunghezza d’onda molto ampia, mentre le radiazioni gamma sono quelle con la lunghezza d’onda più limitata.Nel bel mezzo c’è la
luce visibile che va da 400 a 750 nanometri. Ed è proprio in prossimità della luce visibile che si trovano le radiazioni che riguardano i laser in odontoiatria: le radiazioni infrarosse.

spettro

La radiazione elettromagnetica oltre che alla componente ondulatoria descritta, presenta una componente corpuscolare costituita da fotoni. Entrambe le componenti si traducono in energia.
La caratteristica fondamentale di ogni tipo di laser è la monocromaticità, che differenzia la luce laser dalla luce visibile emessa da un filamento di una lampadina piuttosto che dal sole. La luce visibile è policromatica, cioè composta da emissioni radianti di varie lunghezze d’ onda, che si combinano assieme e possono essere scomposte con il prisma ottico in singole bande di colore differente (fenomeno arco baleno).
Ogni laser emette una radiazione caratterizzata dalla monocromaticità, quindi da una lunghezza d’onda ben definita e stabile.
Quindi, il medico che adopera un laser a diodi ad esempio a 980nm, sa di lavorare con un’energia con caratteristiche fisiche stabili attorno a quella specifica lunghezza d’onda. Ciò garantisce al Medico di poter contare sul fatto che il Laser agisca sui tessuti in maniera da riprodurre costantemente eventi ripetibili a parità di condizioni di lavoro.
Altra caratteristica fisica fondamentale della luce laser è la direzionalità o collimazione, che significa poter disporre di un fascio luminoso con divergenza trascurabile se confrontata con la luce visibile che presenta una divergenza illimitata.
Inoltre, il raggio laser è coerente. Ciò significa che il complesso di onde elettromagnetiche emesse dal laser sono in perfetta fase tra loro.

Queste caratteristiche concorrono a fare della radiazione elettromagnetica Laser un’energia di grande efficacia e selettività nell’utilizzo clinico.
Perché ci sia l’emissione laser c’è bisogno di due componenti: un mezzo attivo (aggregato atomico solido, liquido, gassoso o semiconduttore) e un meccanismo di pompaggio o energia incidente (elettrica, chimica, luminosa o laser) che eccita il mezzo attivo e provoca l’emissione stimolata di fotoni. Questa emissione viene amplificata da interazione di elementi corpuscolari nella cosiddetta cavità risonante (una camera a specchi che amplifica la produzione di energia radiante).
I parametri fondamentali della luce laser sono:
• La lunghezza d’onda espressa in micrometri o manometri
• La potenza, cioè l’energia nell’unità di tempo Watt
• La fluenza, cioè l’energia per unità di superficie Joule/cm2
• Intensità, cioè l’energia per unità di tempo (potenza) e di superficie Watt/cm2
Il laser può operare in regime o emissione continua o in regime pulsato. In questo secondo caso l’emissione avviene tramite impulsi che si ripetono nel tempo con una frequenza e un duty cycle modificabile.
Per quanto riguarda il regime continuo l’energia radiante viene rilasciata dall’operatore con un flusso regolare che può essere interrotto in qualsiasi momento attraverso il pedale di comando.Per il regime pulsato si fa riferimento a due parametri fisici dell’ impulso: il numero di impulsi per secondo (la frequenza) e la lunghezza dei singoli impulsi (time on) in rapporto alla pausa tra un impulso e quello successivo (time off).
La combinazione della frequenza espressa in Hertz, il tempo di time on e di time off, caratterizza la modalità del regime pulsato.
L’emissione pulsata ha due vantaggi clinici importanti:
• consente (durante il time off) il rilassamento termico ( tipico del tessuto 50 ms ), e quindi un non accumulo di calore da parte dei tessuti ( minore insulto chirurgico )
• consente di lavorare, soprattutto per la micro-chirurgia così utile in odontoiatria, senza l’impiego di anestesia, evitando al paziente l’inconveniente dell’ago sul tessuto gengivale e al dentista il perdere tempo per piccoli ma essenziali trattamenti di plastica muco-gengivale.

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