For Healing Beyond Borders - New Diagnostic Precedure will Save Lives
LA RECHERCHE AUJOURD'HUI, ET BIENTÔT LA VIE DE TOUS LES JOURS ?LASER COMPONENTS CONSTRUIT DES MIROIRS POUR LES LASERS LES PLUS LASERS LES PLUS PUISSANTS DU MONDE. AVEC DES QUADRILLIONS DE WATTS, ILS GÉNÈRENT DES RAYONS X QUI RENDENT LE CANCER VISIBLE, ILS GÉNÈRENT DES RAYONS X QUI RENDENT LE CANCER VISIBLE - PLUS TÔT QUE JAMAIS.
Pour détecter les cellules cancéreuses encore plus tôt, les scientifiques de l'équipe CALA explorent de nouvelles voies dans le domaine de l'imagerie médicale. Pour ce faire, ils utilisent l'ATLAS-3000, l'un des lasers les plus puissants au monde : Ses impulsions ultracourtes génèrent des rayons X d'une énergie extrêmement élevée, comparable à l'intensité du rayonnement synchrotron. Jusqu'à ce qu'il soit regroupé en un petit point, le faisceau laser traverse un labyrinthe de centaines d'optiques laser, y compris des miroirs de LASER COMPONENTS.
Le cancer reste l'une des principales causes de décès. Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), environ 9,6 millions de personnes sont mortes de cette maladie dans le monde pour la seule année 2018. Tout le monde connaît quelqu'un qui a été confronté au cancer. La lutte contre le cancer est donc depuis longtemps un domaine important de la recherche médicale. La détection précoce joue un rôle crucial à cet égard, car plus une tumeur potentielle est découverte tôt, plus les chances de la combattre avec succès sont grandes.
LES LASERS DÉCLARENT LA GUERRE AUX TUMEURS
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Les lasers fournissent des services thérapeutiques importants, en particulier lorsqu'il s'agit d'éliminer des tissus malades. Les scalpels laser peuvent effectuer des coupes beaucoup plus précises que leurs homologues mécaniques ; cependant, les faisceaux lumineux focalisés sont particulièrement utiles pour les travaux micro-invasifs à l'intérieur du corps. Par exemple, ils sont utilisés pour vaporiser littéralement des couches cellulaires individuelles.
Les méthodes basées sur le laser ne sont pas encore bien établies pour la détection des tumeurs. Il est possible d'utiliser la spectroscopie Raman pour distinguer les tissus sains des tissus dégénérés. Toutefois, un diagnostic sur un patient prendrait plusieurs heures, ce qui n'est pas à la portée de tout le monde. Des chercheurs travaillent actuellement à l'accélération de ce processus et ont déjà fait de grands progrès. Il faudra cependant attendre un certain temps avant que cette technologie ne soit prête pour une utilisation quotidienne dans les hôpitaux.
QUADRILLIONS DE WATTS POUR LA RECHERCHE
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Les scientifiques du Centre of Advanced Laser Applications (CALA) de Garching, près de Munich, travaillent sur un processus totalement différent : Ils visent à produire des rayons X à un niveau d'énergie qui nécessiterait normalement un accélérateur de particules. Ces faisceaux peuvent être utilisés pour rendre visibles les plus petits détails, y compris les cellules cancéreuses à un stade particulièrement précoce. La source d'énergie utilisée est un laser à haute énergie.
Le laser Ti:saphir avancé de 3000 térawatts (ATLAS-3000) génère un faisceau laser d'une énergie d'environ 60 J pendant quelques quadrillionièmes de seconde. Cela peut sembler peu à première vue, mais comme cette énergie est libérée en un temps extrêmement court, l'ATLAS atteint une puissance de plusieurs quadrillions de watts. Dans un environnement sous vide, ce faisceau est focalisé sur un petit point à l'aide de plus d'une centaine de miroirs et de lentilles. LASER COMPONENTS est l'un des rares fabricants d'optiques laser à pouvoir répondre aux exigences élevées de tels projets.
LE SOLEIL SUR UNE ÉPINGLE
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"Imaginez que toute l'énergie solaire qui atteint la surface de la Terre à un moment donné soit concentrée sur la pointe d'une épingle. Cela devrait vous donner une idée approximative de ce que notre optique laser doit supporter", explique Barbara Herdt, responsable de l'optique laser.
Sina Malobabic, responsable du développement des processus, et son équipe ont dû relever plusieurs défis lors de la conception des miroirs pour le projet ATLAS : Tout d'abord, il y a le grand diamètre du faisceau laser. Celui-ci nécessite des optiques de 200 mm à 300 mm. C'est très grand pour une optique laser, et les substrats absolument plats ayant de telles dimensions sont rares.
DES EXPERTS POUR UNE LONGUE DURÉE DE VIE
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Le seuil d'endommagement du laser constituait un deuxième défi. "Les substrats sont recouverts d'une couche diélectrique afin de diriger de manière optimale le faisceau laser, mais même les meilleures conceptions de couches ne durent pas éternellement", explique le Dr Malobabic. "Dans les lasers à impulsions ultracourtes comme l'ATLAS-3000, elles sont détruites principalement par des effets électroniques non linéaires tels que l'ionisation multiphotonique. Ce phénomène se produit lorsque les molécules absorbent simultanément plusieurs photons, convertissant une partie de l'énergie absorbée en énergie cinétique. Notre tâche consiste à mettre au point des revêtements capables de résister le plus longtemps possible à cette contrainte particulière".
NOUVELLE MACHINE POUR PLUS D'HOMOGÉNÉITÉ
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"Plus la taille du substrat augmente, plus les défis liés au processus de revêtement se multiplient. Pour notre première commande de laser pétawatt, nous avons acheté une nouvelle machine dotée d'une technologie assistée par ions qui a été réglée exactement selon nos besoins", explique Christian Grunert, directeur de la production. "Il est particulièrement important que le matériau de revêtement soit appliqué uniformément sur toute la surface, car le faisceau de dépôt en phase vapeur est généralement plus puissant au centre que sur les bords.
Pour compenser cela, on utilise souvent des porte-substrats hémisphériques pour le revêtement en vrac d'optiques plus petites. Les optiques situées sur les bords sont alors plus proches de la source de matériau que celles situées au centre, de sorte qu'au final, elles reçoivent toutes la même quantité de vapeur. Bien entendu, cela n'est pas possible pour les grandes surfaces planes. Il faut alors un système spécial".
SIX MOIS POUR UN MIROIR
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"Pour répondre à toutes les exigences des lasers à impulsions ultracourtes, nous avons dû investir beaucoup d'argent", raconte Barbara Herdt. "Mais notre client nous a toujours fait confiance pour obtenir des optiques parfaites. Même aujourd'hui, quelques années plus tard, ces miroirs constituent toujours un défi pour toutes les personnes impliquées. On peut estimer à six mois le temps nécessaire au développement et à la coordination. Il peut également s'écouler un an avant que le produit fini puisse être livré.
ACCÉLÉRATEUR DE PARTICULES MINIATURE
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CALA uses our optics to direct the beam of the ATLAS-3000 to the point of use. The beam is bundled only at the very end because otherwise this would stress the expensive deflection mirrors too much. Finally, the researchers unleash several quadrillions of watts on various particles. The laser then acts like a miniature version of a particle accelerator. Depending on which particles it hits, the scientists can produce different effects: High-energy electrons generate X-rays with unprecedented
brilliance, which is used for imaging. In this way, a high image resolution is achieved that enables a detailed diagnosis of the soft tissue. Accelerated ions could be used to create new, affordable forms of therapy. Laser-induced ion beams, for example, could be used specifically to kill tumors. Until now, such projects have failed because of the amount of energy involved, but with the high-power laser, a new, considerably more powerful source is available.
CALA utilise nos optiques pour diriger le faisceau de l'ATLAS-3000 vers le point d'utilisation. Le faisceau n'est regroupé qu'à la toute fin, car sinon les miroirs de déflexion, très coûteux, seraient trop sollicités. Enfin, les chercheurs libèrent plusieurs quadrillions de watts sur diverses particules. Le laser agit alors comme une version miniature d'un accélérateur de particules. En fonction des particules qu'il frappe, les scientifiques peuvent produire différents effets : Les électrons de haute énergie génèrent des rayons X d'une brillance sans précédent.
brillants sans précédent, qui sont utilisés pour l'imagerie. On obtient ainsi une haute résolution d'image qui permet un diagnostic détaillé des tissus mous. Les ions accélérés pourraient être utilisés pour créer de nouvelles formes de thérapie abordables. Les faisceaux d'ions induits par laser, par exemple, pourraient être utilisés spécifiquement pour tuer les tumeurs. Jusqu'à présent, de tels projets ont échoué en raison de la quantité d'énergie impliquée, mais avec le laser de haute puissance, une nouvelle source considérablement plus puissante est disponible.
QUI N'ÉTAIT PAS POSSIBLE AUPARAVANT, MÊME EN RÊVE
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Lorsque les premières optiques ont été revêtues chez LASER COMPONENTS en 1986, les lasers pétawatt et les miroirs à haute puissance étaient encore impensables. L'avancée triomphale de la technologie laser a depuis lors changé le monde - et l'entreprise avec lui. "Il n'existe pratiquement aucun domaine de la vie dans lequel un laser n'est pas utilisé quelque part", résume le directeur général, Patrick Paul. "C'est pourquoi il existe aujourd'hui de nombreux types de lasers différents, et chacun d'entre eux impose des exigences différentes aux composants. C'est pourquoi nous disposons aujourd'hui d'un grand nombre de technologies différentes. Grâce à cet équipement, nous élaborons, en étroite collaboration avec le client, la solution optimale pour l'application de ce dernier. Après quarante ans, notre travail est toujours aussi passionnant et varié qu'aux premiers jours de LASER COMPONENTS".
"POUR RESTER DANS LE COUP, NOUS SOMMES IMPLIQUÉS DANS LE COMITÉ DE NORMALISATION ET NOUS PARTICIPONS RÉGULIÈREMENT À LA COMPÉTITION MONDIALE SUR LES SEUILS DE DOMMAGES".
DR. LARS MECHOLD
DIRECTEUR TECHNIQUE LASER COMPONENTS ALLEMAGNE
C'EST ICI QUE LES FILS SE REJOIGNENT : EN TANT QUE DIRECTEUR TECHNIQUE, DR. MECHOLD COORDONNE TOUS LES PROJETS DE DÉVELOPPEMENT ET LES PROCESSUS DE PRODUCTION CHEZ LASER COMPONENTS GERMANY.
LASER COMPONENTS France - Votre partenaire compétent pour les composants optiques et optoélectroniques en France.
Bienvenue chez LASER COMPONENTS S.A.S., votre expert en composants photoniques. Notre large gamme de produits (détecteurs, diodes laser, modules laser, optiques, fibres optiques et autres) vaut chaque euro (€/EUR). Nos solutions sur mesure couvrent tous les domaines d'application imaginables : de la technique de détection à la technique médicale. Vous pouvez nous joindre ici :
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