Dr. Krausz Ferenc is előad a müncheni World of Photonics Kongresszuson
A korábban elképzelhetetlenül rövid időpillanatok új alkalmazásokat nyitnak meg az orvostudományban, a félvezetőiparban és a minőségbiztosításban
2025. április 11., péntek, 06:00
Címkék: fiber lézer ipari lézer kiállítás LASER World of PHOTONICS lézer lézertechnológia Messe München München
Amikor a rövid impulzusú lézerek bizonyos anyagokba ütköznek, elektron-, neutron-, proton- vagy röntgensugarat bocsátanak ki, amelyeket többféleképpen lehet felhasználni. Ez a jelenség a kulcsa az ultrakompakt sugárforrásoknak, amelyekben a részecskéket a fotonok gyorsítják fel. Az ebben rejlő jelentős piaci potenciált a lézeripar még csak most kezdi el felfedezni és kiaknázni. A piaci hasznosítást a 2025. június 24–27. között Münchenben megrendezendő Laser World of Photonics szakkiállítás gyorsíthatja fel.
A másodlagos források a fotonika jövőbeli piacát képezhetik. A rövid lézerimpulzusokkal gerjesztett anyagok olyan sugárzást bocsátanak ki, ami ipari, orvosi vagy tudományos célokra egyaránt felhasználható. Az így keletkező extrém ultraibolya (EUV) sugárzást már napjainkban is hasznosítják, például a legújabb generációs mikrochipek nanostruktúráinak felépítésére. A lézeralapú neutronsugarak hamarosan az anyagok a tárolók és a konténerek falán keresztüli elemzését is lehetővé teszik, ezáltal például kábítószerek vagy fegyverek válnak detektálhatóvá a kikötőkben. De a lezárt nukleáris vagy mérgező hulladéktárolók tartalmát is elemezni lehet majd anélkül, hogy fel kellene nyitni azokat.
Forrás: Messe München
A lézeralapú elektronsugaras források mélyebb, térben és időben nagy felbontású betekintést ígérnek a folyamatokba, a mesterséges intelligenciával kombinálva pedig hibamentes lézerhegesztési és 3D nyomtatási műveleteket tesznek lehetővé, vagy láthatóvá tehetik az elektrolit eloszlását az akkumulátorok feltöltésekor. De a kompakt másodlagos sugárforrásokból származó, pontosan fókuszált elektron- és protonnyalábok a rákos sejtek elpusztításában is segíthetnek a célzottabb sugárzás létrehozásával.
Ultrarövid lézerimpulzusok: részecskegyorsítóként is működnek
Az alkalmazási területek és a célpiacok sokféleségére tekintettel a másodlagos források szép jövő elé néznek a lézeriparban, amit a Laser World of Photonics kiállítás sem hagy majd szó nélkül. A TRUMPF szerint a lézertechnika legszebb évei még előttünk állnak, különös tekintettel a másodlagos sugárforrásokra. Hiszen bennük rejlik az orvostudomány és az ipar forradalmasításának eszköze. Hasonló álláspontot fogalmazott meg prof. Constantin Häfner, az aacheni Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT igazgatója is: „A lézer még közel sem számít teljes mértékben feltérképezett területnek. Éppen ellenkezőleg: az igazán izgalmas fejezetekhez csak most, 60 évvel a feltalálása után érkeztünk el.” Hatalmas kiaknázatlan fotonikai piacok sejlenek fel több száz milliárd eurós értékesítési potenciállal. A kvantumtechnológia mellett a kiberfotonika, a fenntarthatóság és a fúzió lehet a másodlagos források kiaknázásának nyertese.
Az optimizmust tovább erősíti, hogy a másodlagos sugárforrások fotonikus magkomponense rohamos fejlődésen megy keresztül. A rövid és ultrarövid impulzusú lézerek átlagteljesítménye már a kilowattos (kW) tartományban jár. A jelenlegi projektek – a Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources (CAPS) keretében is – a kimenő teljesítményt 10 kW-ra kívánják növelni, miközben a piko- és femtoszekundumos tartományban tartanák a kiváló sugárminőséget és impulzus-időtartamokat. Az efféle lézerek a nagy energiájú és csaknem fénysebességre gyorsított részecskék sugárforrásai előfeltételének számítanak. A lendületet a lézerek által kibocsátott fotoncsomagok biztosítják. Szó szerint magukkal söprik az elektronokat, protonokat és neutronokat, néha csak néhány milliméteres távolság erejéig. Ahol korábban hatalmas, több száz méter hosszú részecskegyorsítókra volt szükség, ott ma már a kompakt, mobil sugárforrások is elegendőnek bizonyulnak.
Forrás: Messe München
High-tech a legtisztább formában
Az EUV (extrém ultraibolya) litográfia már napjainkban is egy milliárdos eladásokat generáló ipari területté érett. Ennek alapjait a Fraunhofer IOF, a TRUMPF és a ZEISS – a Laser World of Photonics kiállítói – tették le. Egy cseppgenerátor egy vákuumkamrában másodpercenként 50 000 apró óncseppet csepegtet. Ezen cseppek mindegyikét éri az 50 000 lézerimpulzus valamelyike, és plazmává alakítja azt. Ezáltal 13,5 nanométeres hullámhosszú EUV fény jön létre, amelyet tükörrel a levilágítandó lapkára irányítanak.
A másodlagos források egy másik jövőbeli piaca még ennél is komplexebb terület: a fúziós erőművekben a cél az, hogy a nagy energiájú lézerek begyújtsák a trícium és a deutérium hidrogénizotópjaiból álló plazmát. Ennek eléréséhez a következő generációs diódalézerek több száz nyalábjában lévő impulzusokat kellene energiával feltölteni ahhoz, hogy másodpercenként körülbelül 15, gombostűfej-méretű pelletet gyújtsanak be. A piaci potenciálról szólva: egyetlen ilyen erőmű diódalézer-igénye is meghaladná a jelenlegi éves globális össztermelést.
Forrás: Messe München
A lézertechnika vezető szereplői a csarnokokban
A World of Photonics Kongresszuson felszólaló Nobel-díjas dr. Krausz Ferenc az attoszekundumos fényimpulzusokkal kapcsolatos kutatásaival járult hozzá a másodlagos források jobb megismeréséhez. Krausz csoportja először tudott attoszekundumos fényimpulzust létrehozni és mérni, majd később az elektronok mozgását szubatomi léptékben, valós időben követni. Munkássága nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a korábban láthatatlan történések – például az élő sejtekben végbemenő biokémiai folyamatok, vagy akár a kvantumátmenetek – is részletesen megfigyelhetők legyenek. A hangsúly az attoszekundumos EUV impulzusokon van, amikkel összehasonlítva még a femto-, piko- vagy nanoszekundumos tartományban mozgó folyamatok is lassított felvételnek tűnnek.
Az olyan nagy márkák mellett, mint az ams-OSRAM, a Coherent, a Jenoptik, a TRUMPF és a ZEISS, a szakvásár számos egyéb kiállítója dolgozik a másodlagos források fejlesztésének élvonalában – például több Fraunhofer-Gesellschaft intézet vagy éppen a Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik. De idetartozik a jénai AFS – Active Fiber Systems, a hamburgi Class 5 Photonics, a francia Exosens Group, a kanadai KLA Corporation vagy éppen a japán–német USHIO Inc. is.
A Másodlagos Források Alkalmazástechnikai Panelje
A Laser World of Photonics kiállítás „Lasers and Optics” fóruma az A2-es csarnokban a másodlagos források jövőbeli alkalmazási területeire fókuszál majd. Az ipar és a tudomány vezető szakértői nyújtanak bepillantást a fejlesztések jelenlegi fázisaiba, a lézervezérelt másodlagos sugárforrások ígéretes célpiacaira és alkalmazási lehetőségeire összpontosítva.
