RisøNyt no. 1, marts 2000

More documents

Recommendations

Info

Det fantastiske og forunderlige lys Lys er et værktøj for det nye århundrede. Glem skalpellen og nålen, for lasere vil kunne lave vævsprøver og måle blodsukker, uden at det er nødvendigt at skære eller stikke. Optisk baserede målemetoder vil kunne styre industriel produktion med en utrolig præcision og øge vindmøllers ydelse og holdbarhed. I kulissen lurer den billige brug- og-smid-væk laser af plast 8 RISØ NYT 1/00 Småt er godt. Et optisk system, som i går fyldte flere kubikmeter, kan i dag pakkes sammen i et holografisk optisk element. I morgen kan alle prismerne og linserne rummes på en chip, der fylder mindre end en kvadratcentimeter, og i overmorgen kan hele systemet sandsynligvis fremstilles i plast til en meget billig penge. Lys bliver et vigtigt værktøj i de kommende årtier, ikke mindst inden for den medicinske verden. Allerede i dag anvendes laserlys både til diagnostik og behandling, f.eks. af grøn stær, men udviklingen er først lige begyndt. Diagnostik og behandling Når det gælder behandling, er det en stopklods, at laserne endnu ikke har den rette bølgelængde til at trænge dybt ind i kroppen. På Risøs Afdeling for Optik og Fluid Dynamik er man gået i gang med at løse problemet. Normalt yder en halvlederlaser 20-50 milliwatt ved en specifik bølgelængde, men Paul Michael Petersen har nu udviklet en metode til at koordinere lyset fra ti lasere, hvorved man dels opnår en kraftig effekt på en watt, dels bliver i stand til at operere i et bredt område af bølgelængder. Et sådant lasersystem vil Siden den første optiske laser blev tændt i 1960 af den amerikanske fysiker Theodore Harold Maiman er lys blevet et universalværktøj, der både kan styre industriel produktion med en utrolig præcision, stille diagnosen og kurere patienten. I kulissen lurer den billige brug-og-smid-væk laser af plast, som vil sikre lyset endnu flere roller i fremtiden. Foto: Boye Koch. f.eks. via en optisk fiber kunne lyse ind i leveren, hvor laserstrålen vil kunne finde og uskadeliggøre kræftceller. Lasersystemets bølgelængde indstilles, så lyset absorberes af et bestemt kontraststof i cellerne, som især ophobes i områder med stor biologisk aktivitet, hvilket kendetegner kræftsvulster, hvor cellerne deler sig igen og igen. Når lyset absorberes, dannes der frie radikaler i form af iltatomer, som så slår cellerne ihjel. Metoden betegnes fotodynamisk terapi. - Dette er blot ét eksempel på en ny behandlingsmetode, som nærmer sig klinisk afprøvning på mennesker. Mange andre former for behandling med lasere er på vej, f.eks. laserbehandling af hudkræft, siger Steen Grüner Hanson og Per Michael Johansen, der begge er programledere i Afdelingen for Optik og Fluid Dynamik. På den diagnostiske side er det realistisk, at lasermålinger kan afløse hudbiopsier og vævsprøver, hvor lægerne i dag må bruge kniven. I stedet kan man f.eks. udnytte bredspektret laserlys, hvor de forskellige bølgelængder interfererer med hinanden, til at undersøge tynde snit ned gennem huden. I mange sammenhænge vil en sådan laserbiopsi være lige Ved at koordinere lyset fra mange små billige halvlederlasere opnår man en kraftig effekt og man bliver i stand til at operere i et bredt område af bølgelængder. Et sådant lasersystem vil f.eks. via en optisk fiber kunne lyse ind i leveren, hvor laserstrålen vil kunne finde og uskadeliggøre kræftceller. Foto: Boye Koch.
så god som en hudprøve, der undersøges i et mikroskop. Et af de helt store mål inden for laserdiagnostik er blodsukkermålinger hos patienter med sukkersyge. Den forskergruppe, som udvikler en pålidelig metode, vil bane vejen for en global millionforretning. - En af forudsætningerne for, at laserdiagnostik og laserbehandling for alvor kan slå igennem, er en forbedret teoretisk forståelse. Det er vigtigt at udvikle gode fysisk-matematiske modeller af lysets samspil med levende væv, så man præcis ved, hvad man måler, og hvordan en given behandling virker, siger Steen Grüner Hanson og Per Michael Johansen. Ved hjælp af lasermåleudstyr vil vindmøller selv kunne indstille sig, så de udnytter vinden optimalt, hvilket kan øge energiproduktionen med op mod ti procent. Her anvendes en form for laserradar. Foto: Boye Koch. Glem skalpellen og nålen, for lasere vil kunne lave vævsprøver og måle blodsukker uden at det er nødvendigt at skære eller stikke. Foto: FOCI Image Library. Lys har sandsynligvis også en stor fremtid inden for bioteknologien. Allerede nu kan man bruge lys til at indfange partikler og bevæge dem. Det kan fx bane vejen for at indføre gener i celler ved hjælp af lys og placere generne meget præcist i kromosomerne. Præcisionsmålinger Optiske systemer anvendes i dag mange steder i industrien til produktionskontrol; fx til at måle bevægelser, drejningsvinkler, afstande mv. I takt med at systemerne bliver billigere og mere præcise, vil udbredelsen blive øget. En af gevinsterne ved at anvende optisk produktionskontrol er, at sliddet på produktionsudstyret mindskes, når det optiske system hele tiden sørger for, at maskinerne er indstillet rigtigt. Et lignende system vil kunne benyttes til tilstandsovervågning af store havbaserede vindmøller. Her vil lasere kunne påvise vibrationer i tårnet, akslen og møllevingerne, så man kan nå at gribe ind, før der er risiko for, at lejerne bryder sammen. Se også side 5. Samtidig kan lasermålinger sørge for, at møllen udnytter vinden optimalt, hvilket vil kunne øge energiproduktionen med op mod ti procent. Her anvendes en form for laserradar. En kraftig CO2- laser udsender en stråle, som måler vindhastigheden 150 meter fra møllen i vindretningen. Det sker ved at strålen reflekteres tilbage mod møllen af aerosolpartiklerne i atmosfæren. Jo hurtigere de lysspredende partikler kommer farende hen mod møllen, jo mere forskydes bølgelængden af det reflekterede lys. Målingen fortæller møllen, hvordan vinden vil være fem sekunder senere, hvilket gør det muligt at dreje vingeprofilen, så møllen udnytter vinden bedst muligt. Se også side 5. Billige lasere af plast Allerede i dag bliver en del optiske komponenter fremstillet i plast. Et par prominente eksempler er linser til briller og billige kameraer. Fordelen ved at anvende polymerer er, at både materialer og systemer kan fremstilles billigt selv med store krav til præcision. Samtidig er polymerer mere velegnede end halvledermaterialer til at opbygge meget komplekse, integrerede optiske systemer. En anden vision går ud på at fremstille billige brug-og-smid-væk lasere af plast. Sådanne lasere vil kunne finde utallige anvendelser lige fra målinger af fjernvarmevand, over miljømålinger til medicinsk diagnostik. Ideen er, at laseren efter en given aflæsning kan smides væk og erstattes med en ny. Som mange andre forskergrupper på internationalt plan deltager Afdelingen for Optik og Fluid Dynamik i kapløbet. Gruppens strategi går ud på at anvende elektrisk ledende polymerer, hvori der indbygges farvestoffer, som kan bringes til at udsende lys ved en elektrisk eller optisk stimulering. Ideen er at fremstille laserne ved sprøjtestøbning. Her laver man først en støbeform af nikkel, som man derpå sprøjter plasten ned i. Metoden er velegnet til industriel produktion. - Polymerlaseren til en ti’er er ikke lige om hjørnet, men den dag det lykkes for os eller andre vil der være tale om et stort teknologisk gennembrud, siger Per Michael Johansen. Af ROLF HAUGAARD NIELSEN, videnskabsjournalist RISØ NYT 1/00 9
Page 1 and 2: marts 2000 Et kig ind i forskningen
Page 3 and 4: - Mikrokraftvarmeværkerne kan ænd
Page 5 and 6: Multimegawatt vindmøllerne er alle
Page 7: Der kommer et gennembrud for materi
Page 11 and 12: kontrollabel måde. Det store probl
Page 13 and 14: Den kemiske grønne revolution I pe
Page 15 and 16: avancerede overvågningsteknikker m

RisøNyt no. 1, marts 2000

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?