Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

290 J. Bille
Tabelle 14.3. Typische technische Daten von kommerziellen Excimerlasern
Lasermedium
Parameter
ArF KrF XeCl XeF
Wellenlänge [nm] 193 249 308 351
Pulsenergie bei 1 Hz [nJ] 500 1000 500 400
Pulsdauer
(physikalisch möglich < 200 fs)
[ns] 14 15 13 14
Spitzenleistung bei 1 Hz [MW] 10 15 9 6
Repetitionsfrequenz [Hz] < 80 < 100 < 150 < 100
Durchschnittsleistung [W] 10 20 10 6
Anwendung. In den letzten Jahren hat der ArF-Laser als Ablationslaser in
der refraktiven Hornhautchirurgie besondere Bedeutung gewonnen.
14.1.6 Farbstofflaser
Mit weit über 100 Farbstoffen in wässrigen oder organischen Lösungen (Konzentration
im Bereich 10 −3 Mol/l) kann abstimmbare Lasertätigkeit von etwa
300 nm bis über 1 µm erreicht werden. Das Pumpen erfolgt in der Regel optisch,
wobei gepulster und kontinuierlicher Betrieb erreicht wird. Der Farbstofflaser
ist bei weitem der gebräuchliste abstimmbare Laser mit zahlreichen
Anwendungen in der Spektroskopie, Medizin, Biologie, Umweltschutz, Analysetechnik
und Isotopentrennung. Aufgrund der hohen Bandbreite eignet sich
dieser Lasertyp zur Erzeugung ultrakurzer Pulse bis in den Femtosekundenbereich,
die zur Untersuchung schneller Prozesse, z.B. der Photosynthese
dienen. In der Medizin wird der Farbstofflaser in der Augenheilkunde zur
Behandlung der Netzhaut routinemäßig eingesetzt.
Energieniveauschema. Die für das Verständnis der Laseremission wichtigen
Energieniveaus eines typischen organischen Farbstoffmoleküls sind in
Abb. 14.10 schematisch wiedergegeben.
Die Energienieveaus Si (i =1, 2,...) bezeichnen elektronische Singulettzustände
und Ti elektronische Triplettzustände. Stabile Farbstoffmoleküle besitzen
oft eine gerade Anzahl Elektronen. In einem Singulettzustand ist der
Spin des angeregten Elektrons antiparallel zum Totalspin der übrigen Elektronen,
d.h. der Gesamtspin S der Elektronen ist Null. Für einen Triplettzustand
ist der Spin des angeregten Elektrons parallel zum übrigen Gesamtspin, und
es gilt somit S = 1. Die elektronischen Zustände sind aufgespalten in Vibrationsniveau
und diese wiederum in Rotationsniveaus. Die Energiedifferenzen
∆E betragen typischerweise
1. zwischen elektronischen Niveaus ∆E(S2−S1) � ∆E(S1−S0) � ∆E(T2−
T1) = 20 000 cm −1 ;