Physics at Noon: סיבים אופטיים השקופים באינפרא אדום ושימושיהם

תקציר:

הסיבים האופטיים הרגילים עשויים מזכוכית סיליקה ומשמשים לתקשורת ולשימושים נוספים. סיבים אלו אטומים לחלוטין באינפרא אדום הבינוני (אא"ב) בתחום3-30m. קיים עניין רב בעולם בפיתוח סיבים השקופים בתחום זה. בקבוצה לפיסיקה שימושית פותחו במהלך השנים סיבים העשויים מכסף הלידי (AgClBr). אנו מגדלים גבישים נקיים להפליא מחומר זה ודוחסים אותם דרך נחיריים דקים, על מנת לקבל סיבים ארוכים. סיבים אלו שקופים מאד באינפרא אדום הבינוני, הם גמישים, בלתי רעילים ואינם מסיסים במים. בהרצאה זו אסקור את נושאי המחקר השימושי שחברי הקבוצה לפיזיקה שימושית עוסקים בם, תוך שימוש בסיבים.  

1. מדידת טמפרטורה ממרחק: גוף חם פולט קרינת גוף שחור, וגופים בטמפרטורות 300-400K פולטים בעיקר בתחום האא"ב. אפשר לחבר לקצה הקרוב של סיב גלאי אינפרא אדום, ואת הקצה השני לשים קרוב לגוף חם. קרינת האא"ב עוברת דרך הסיב אל הגלאי,  ומתוך קריאת הגלאי להסיק מה טמפרטורת הגוף.   
    
2. העברת הספק די גבוה של קרינת לייזר אא"ב (למשל לייזר  CO2).      
    
3. איחוי חתכים ברקמות: מצמידים את שפתות החתך זו לזו ומשתמשים בשני סיבי  AgClBr. סיב אחד מוליך קרינת לייזר CO2 לחימום נקודה על שפתות החתך. הנקודה מתחממת ופולטת קרינת  אא"ב. הקרינה עובר דרך הסיב השני לגלאי אא"ב וכך נקבעת הטמפרטורה. האות מהגלאי עובר למחשב אשר שולט על עצמת קרן הלייזר באופן שהטמפרטורה תשאר קבועה. מצאנו שבטמפרטורה 60-65C מתקבלת הלחמה אופטימלית. השתמשו במערכת זו לאיחוי חתכים בעור ללא צלקות (כולל ניסוי קליני), להשתלת קרנית בעיין, לאיחוי רקמות סחוס ולאיחוי רקמות במוח. התחלנו בניסויים לאיחוי רקמות בתוך הגוף, כשהסיבים מוכנסים לגוף דרך אנדוסקופ. 
    
4. מדידת זיהומים במים: בעזרת הסיבים ביצענו מדידות ספקטרוסקופיות באא"ב. מתוך השוואת תוצאות במים מזוהמים ובמים נקיים קיבלנו את הספקטרה של המזהמים וכך זיהינו אותם באופן כימי. הצלחנו לגלות זיהומים בריכוזים נמוכים מ  1ppm וכך אפשר לבצע מדידות בזמן אמיתי ובמקום מרוחק, הדבר יהיה חשוב הן לגבי איכות הסביבה והן לביטחון מים: ניטור מי שתיה במטרה למנוע הרעלת מים על ידי טרוריסטים.
    
5. גילוי מוקדם של סרטן: בדיוק באותה שיטה ערכנו מדידות ספקטראליות של נגעים סרטניים על העור והשווינו את התוצאות לאלו שנמדדו על עור בריא. באופן זה אפשר לגלות סרטן עור שהינו אחד הסרטנים המסוכנים. בוצעו עד עתה ניסויים קליניים על למעלה מתשעים חולים ואנו מנתחים עתה את התוצאות. בשיטה זו אפשר יהיה לגלות גם סוגים אחרים של סרטן, בחלק החיצוני של הגוף או בתוך הגוף (שוב דרך אנדוסקופ).  
    
6. פיתוח לייזר סיבי: אנו מפתחים סיבים המכילים זיהומים מתכתיים כגון Cr or Co. מטרתנו להשתמש בסיבים אלו כמגברים אשר ישמשו לבניית לייזרים סיביים הפולטים ב m 4. ערכנו כבר ניסויים מוצלחים לקראת בניית מגברים כאלו. לייזרים סיביים כאלו עשויים לשבש טילי כתף המכוונים להורדת מטוסים אזרחיים וצבאיים.  

Event Organizer: Dr. Moshe Goldstein