Laser En La Medicina

Láser

El tema del “rayo de la muerte” había aparecido muchas veces tanto en la literatura como en las películas de ciencia-ficción. Pero lo que era sólo un producto de la imaginación se convirtió en realidad en 1960, cuando se construyó el primer rayo láser.

La palabra “láser” es la sigla de la expresión “light amplification by stimulated emission of radiation” que significa “amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”. Esta misma palabra se utiliza para dar nombre al dispositivo que realiza este proceso y para calificar la luz emitida por aquél.

Para producir este tipo de luz se debe estimular una substancia para que emita radiación lumínica y amplificar esta luz en un solo sentido (de ahí se deriva su nombre). La luz coherente o láser tiene tres características fundamentales:

Polarización: Los rayos de luz viajan en una misma dirección (con muy baja divergencia).

Longitud de Onda: Toda la luz que compone el haz láser tiene la misma longitud de onda (es de un solo color puro).

Fase: Las crestas y valles de las ondas de luz concuerdan a lo largo del haz.

Desde su creación, el desarrollo del rayo láser, ha sido muy rápido. En pocos años sus aplicaciones se han hecho tan numerosas y diversas que han dado origen a una activa industria, de las cuales, la mayor parte, le ha dado usos beneficiosos y por esta razón, hoy en día, se le llama “rayo de la vida”.

Todo este conjunto de características harían pensar que el láser requiere una gran cantidad de energía, no obstante probablemente necesita menor cantidad de energía que muchas de las luces convencionales. Es por ser tan concentrada y tan pura por lo que la luz del láser es tan intensa, no por la cantidad de energía.

En qué se diferencia de la luz corriente, cuáles son sus propiedades y cómo se produce este rayo extraordinario son las preguntas que surgen, ya que este dispositivo electrónico ha revolucionado la cirugía, la soldadura, las comunicaciones y hasta el arte moderno, aunque a pesar de que el láser tiene una notable capacidad para mejorar la calidad de nuestras vidas, tiene también un potencial igualmente terrible para destruirlas por completo.

Para lograr comprender lo que es el laser y cómo funciona es necesario saber cómo se emite la luz y en qué consiste ésta.

Cuando los electrones de los átomos cambian de órbita liberan energía en forma de luz normal que consiste en fotones o paquetes de radiación electromagnética, con longitudes de onda variadas y todas ellas viajando independientemente.

Pero en luz del láser todos los fotones son precisamente de la misma longitud de onda y, a diferencia de la luz corriente, viajan completamente en fase.

Cuando la luz normal incide en una chapa metálica, los fotones llegan en momentos diferentes y ninguno hace mucho efecto, pero cuando le luz de láser choca contra la chapa, millones de fotones llegan a un tiempo y sus efectos se combinan.

Debido a que sus fotones viajan en fase unos con otros, el haz de láser (haz: conjunto de rayos luminosos emitidos por un foco), se denomina fuente de “luz coherente”, en contraste con la luz normal, y esto tiene inmensas ventajas para la investigación y el desarrollo científico por los efectos de “interferencia” que se pueden establecer.

Otra característica significativa del láser su haz extraordinariamente paralelo. A diferencia de las fuentes tradicionales de luz, el haz de láser apenas diverge en absoluto, de manera que un haz dirigido ala luna iluminaría en la superficie lunar apenas un área de tres kilómetros de anchura.

Todo esto se debe a que la luz es una forma de energía emitida por átomos, pero en su estado de fase mínima, los átomos, carecen de energía disponible para irradiar luz, de manera que para despachar un fotón de luz, el átomo, debe ser excitado por un aporte de energía que intensifique el nivel de energía del átomo en una serie de fases concretas llamadas transiciones. La longitud de onda del fotón de luz emitido cuando el átomo retrocede hacia la fase mínima de energía depende las transiciones por las que pasa.

En una fuente de luz tradicional como el filamento de una ampolleta, la emisión de luz es bastante fortuita, ya que los átomos retroceden espontáneamente al estado de mínima energía irradiando fotones con una tremenda variedad de longitudes de onda en todas direcciones. Sin embargo Einsten demostró que es posible estimular a un átomo para que emita un fotón antes de que lo haga espontáneamente, si es golpeado por otro fotón cuya longitud de onda corresponda exactamente a la transición por la que tenga que pasar el átomo.

Cuando ocurre esto, el átomo emitirá un fotón precisamente de la misma longitud de onda que el fotón que lo golpeó y ambos se alejarán viajado en la misma dirección y exactamente en fase uno con otro. Dado que este proceso se puede repetir en muchos otros átomos, produciendo un fotón idéntico cada vez, pudiendo cada uno de éstos contribuir a producir nuevas estimulaciones convirtiéndolo en toda una corriente de fotones viajando en serie.

La primera máquina de emisión estimulada fue construida en 1954 por el físico Charles Hard Townes, aunque el concepto había sido probado teóricamente por Albert Eintein en 1917. Esta máquina no generaba luz, sino que tan sólo microondas. De ahí que recibiera el nombre de “máser”. Mas, poco después, se demostró que solamente faltaba el material adecuado para hacer un láser.

Al principio se pensó que este material sería un gas, pero cuando Theodore Maiman, fabricó el primer laser, utilizó una varilla de rubí. Desde entonces se ha demostrado que casi cualquier cosa, desde el criptón hasta el dióxido de carbono, puede hacer funcionar un laser de potencia 1 MW.

Con el láser de varilla de rubí, el material lasérico no es exactamente el rubí, sino que las impurezas de cromo, que éste contiene, lo que le da su color. La idea consiste en inundar la varilla con energía luminosa de un tubo de impulsos para asegurar que la mayoría de los átomos de cromo están en estado excitado. La energía luminosa “bombea” los átomos de cromo al nivel de su tercera transición.

Los átomos no tardan en perder energía y se desintegran pasando al segundo nivel donde son “metaestables” y requieren una nueva estimulación antes de liberar luz. Durante un tiempo hay más átomos en el nivel dos que

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