Afslører årsagen bag jetdannelse på spidsen af ​​laseroptisk fiber

Når en optisk fiber er nedsænket i væske, en høj temperatur, højhastighedsstråle udledes. Forskere forventer, at dette vil blive anvendt på medicinsk behandling i fremtiden. Nu, et forskerhold fra Rusland og Japan har undersøgt dette fænomen yderligere og afsløret årsagerne bag jetformationen.

Lasere, der bruger en tynd optisk fiber og kombineret med et endoskop og kateter, kan let transporteres ind i dybe områder af kroppen eller inde i blodkar. Traditionelt set berørte områder eller læsioner fjernes ved at generere varme inde i vævet gennem laserabsorption - en proces kendt som den fototermiske effekt.

Endnu, hydrodynamiske fænomener, såsom dannelse af mikrobobler eller højhastighedsstråling fra den optiske fiber, vise et enormt lægeligt løfte.

Processen med stråledannelse sker, når laseren bestråles til vandet, får vandet til at koge og der dannes en dampboble ved spidsen af ​​den optiske fiber. Dampboblen vokser, indtil den laser energi, der absorberes i væsken, forbruges. På grund af den omgivende kolde væske, kondens krymper pludselig dampboblen.

Ved hjælp af en numerisk simulering, Dr. Junosuke Okajima fra Tohoku University's Institute of Fluid Science, sammen med sine kolleger i Rusland, satte sig for at tydeliggøre jetdannelsesmekanismen. Deres simulering undersøgte forholdet mellem bobledeformationen og det inducerede flowfelt.

Når boblen krymper, strømmen mod spidsen af ​​den optiske fiber dannes. Strømmen deformerer boblen til den cylindriske form. Denne deformation fremkalder kollision af strømning i radial retning. Denne kollision genererer strålen fremad. Som følge af kollision og jetdannelse, hvirvelen dannes ved spidsen af ​​den deformerede boble, og den vokser sig større.

"Vi fandt, at jethastigheden afhænger af forholdet mellem størrelsen på dampboblen lige før krympningen og fiberradius, "sagde Okajima." Vi vil fortsætte med at udvikle denne undersøgelse og forsøge at finde den optimale tilstand, der maksimerer strålehastigheden og temperaturen, gør yderligere laseropererede teknikker mere effektive og sikrere. "