Betriebsanleitung: Nd:Glas-Laser, Modell: U-Point 100, SN 45 604

Nd:Glas-Laser
Modell: U-Point 100
SN 45 604

1. Mechanischer Aufbau

2. Betriebsanleitung
       2.1 Inbetriebnahme
       2.2 Lampenwechsel
       2.3 Auswechseln des Laserstabes

3. Sicherheitshinweise
       3.1 Laserstrahlung
       3.2 Hochspannung

4. Spezifikationen

1. Mechanischer Aufbau
Der Laser besteht aus zwei separaten Komponenten: - Laserkopf
- Betriebsgerät

Im Laserkopf ist der Laserstab (L 75 mm, ø 4 mm, Neodym:Glas LG 760, Schott, Mainz) zusammen mit der Pumplichtquelle untergebracht. Für diese wird eine Blitzlampe von W. C. Heraeus-Noblelight (4x76 XAP) eingesetzt, die unter den vorliegenden Betriebsbedingungen eine Lebensdauer von mehr als 10⁶ Impulsen hat. Laserstab und Lampe befinden sich in einer verspiegelten, einfach-elliptischen Reflektorkammer, die aus einem Glaskörper hergestellt ist, der elliptischen Querschnitt aufweist und außen mit einer Silberschicht versehen ist. Zur Aufnahme von Laserstab und Lampe ist der Glas-Reflektorkörper in der Längsrichtung zentrisch zu den beiden Ellipsenbrennlinien durchbohrt.

Der Laserkopf ist mit einem Ringschwalbenanschluss versehen, sodass er direkt an den Auflichtkondensor des Mikroskops Axiotech der Fa. Carl Zeiss angesetzt werden kann. Zur Konzentration der Laser-Energie in die konjugierte Bildebene ist im Beleuchtungstrahlengang des Mikroskops eine Linse mit einer Brennweite von 95 mm angebracht. Damit ergibt sich in der Objektebene ein Brennfleck mit einem Durchmesser von 100 µm (Objektiv 32x). Die Linse ist in der Halterung für die Aperturblende eingesetzt, sodass sie mittels der Zentriereinrichtung verschoben werden kann. Auf diese Weise kann der Laserfleck in das Zentrum des Gesichtsfeldes (Strichkreuz) justiert werden.

Der Laserstrahl wird durch einen dichroitischen Reflektor in den Beobachtungsstrahlengang eingespiegelt (siehe Messkurve im Anhang). Dieser Spiegel ist in einen Standardreflektorschieber der Fa. Carl Zeiss eingebaut, welcher drei Stellungen hat, von denen jedoch nur die mittlere benutzt wird. Der okularseitige Ausgang des Schiebers ist mit einem Wärmeschutzfilter (5 mm dick) versehen, womit rückwärts austretende Laserstreustrahlung abgeblockt wird.

Das Betriebsgerät enthält die Speicherkondensatoren, das Ladegerät und die zum Starten der Lampe notwendige Zündeinrichtung. Die Ladespannung beträgt max. 1800 V. Die max. Zündspannung ist 25 kV. Laserkopf und Betriebsgerät sind mit einem Koaxialkabel verbunden. Dieses Kabel ist am Laserkopf fest angeschlossen. Zur Verbindung mit dem Betriebsgerät dient eine spezielle Hochspannungssteckeinrichtung.

HINWEIS:

Das Gerät niemals einschalten, ohne dass der Laserkopf an das Betriebsgerät angeschlossen ist.
Steckverbindung mit Rändelmutter sichern!
Reflektorschieber nur in der mittleren Stellung benutzen!
Laser nur betreiben, wenn der Reflektorschieber eingesetzt ist!

Auf der Frontplatte des Betriebsgerätes sind folgende Bedienungs- und Anzeigeelemente angeordnet:
* Netzschalter mit integrierter Bereitschaftsanzeige
* Drehknopf zur Spannungseinstellung (10-Gang, feststellbar)
* Anzeigeinstrument für die Ladespannung (digital)
* Drucktaster zur Laserauslösung
* Anschlussdose für externen Auslöser (Fußschalter)
An der Rückseite des Gerätes ist der Netzanschlussstecker mit der Netzsicherung, ein Schlüsselschalter und die Anschlussdose für den Laserkopf untergebracht. Mit dem Schlüsselschalter kann das Gerät vor unbefugter Inbetriebnahme gesichert werden.

2.1 Inbetriebnahme
Bei der erstmaligen Inbetriebnahme sowie nach Transport des Gerätes ist zu gewährleisten, dass der Laserkopf fest angeschlossen und das Netzkabel eingesteckt ist. Bei Bedarf ist der externe Auslöser an der dafür vorgesehenen Dose in der Frontplatte anzuschließen.

Der Laserkopf wird auf den Auflichbeleuchtungsanschluss aufgesetzt und mittels der Ringschwalbenverbindung gesichert. Danach kann das Gerät mit dem Netzschalter in Betrieb genommen werden. Ist die Netzspannung vorhanden, so leuchtet die in den Schalter integrierte Lampe. Die Ladespannung für den Blitzkondensator wird eingestellt und der Laserimpuls durch Betätigen eines der beiden Auslöser freigegeben. Als Mindestspannung sind 600V einzustellen (Anzeige: 60). Bei dieser Spannung ist der Laser an der Emissionsschwelle. Die Ausgangsenergie des Lasers kann durch Variation der Ladespannung (max. 1800V, Anzeige: 180) den Erfordernissen angepasst werden. Die Abhängigkeit der Ausgangsenergie des Lasers von der Ladespannung ist in Bild 1 dargestellt.

Der zeitliche Verlauf eines Laserpulses ist in Bild 2 wiedergegeben. Die Halbwertsbreite beträgt etwa 80µs. Dabei ist zu beachten, dass die typische Feinstruktur des Laserimpulses nicht aufgelöst ist. Ein typischer Laserimpuls besteht aus einer raschen Folge von sehr kurzen Impulsen mit Amplituden, die die in Bild 2 dargestellte Einhüllende ergeben. Der Brennfleck des Lasers kann in der Objektebene mittels der Gesichtsfeldblendenjustierung verschoben werden. Falls ein Okularstrichkreuz vorhanden ist, wird der Laserfleck zweckmäßigerweise auf dieses Strichkreuz zentriert.

2.2 Lampenwechsel

HINWEIS:
Zum Wechsel der Blitzlampe ist zunächst das Betriebsgerät auszuschalten und als zusätzliche Sicherheit der Netzstecker zu ziehen.

Der Laserkopf wird vom Mikroskop abgenommen. Die Blitzlampe ist von der Austrittsseite des Laserkopfes her zugänglich. Dazu wird zuerst das Verbindungsstück mit Ringschwalbe abgeschraubt (vergl. Zeichnung des Laserkopfes). Der dazu benötigte Spezialschlüssel (Inbus M4) ist im Lieferumfang enthalten. Der Massekontakt der Blitzlampe ist nun zugänglich. Nach Lösen der zwei Befestigungsschrauben wird der Kontakt mittels einer Spitzzange herausgezogen. Dabei wird entweder die Lampe mit herausgezogen oder aber diese bleibt am inneren Kontakt hängen. In diesem Fall wird die Lampe mit der Spitzzange am Anschlussteil gefasst und herausgezogen.

HINWEIS:
Nicht mit bloßen Händen am Glasrohr berühren!

Die neue Lampe wird zunächst in den Massekontakt eingeführt, wobei die rote Markierung zu beachten ist, und dann in den Laserkopf eingeführt. Nach dem Anziehen der beiden Befestigungsschrauben des Massekontaktes wird die Lampe noch etwas tiefer (1-2mm) eingeschoben, damit im Betrieb eine Berührung des Glasteiles mit dem Kontakt vermieden wird. Das Verbindungsstück wird wieder aufgesetzt und verschraubt. Danach kann der Laser mit dem Mikroskop verbunden werden und ist wieder betriebsbereit.

2.3. Auswechseln des Laserstabes
Zum Wechseln des Laserstabes wird die Pumpkammer aus dem Laserkopf entnommen. Dazu wird die Lampe ausgebaut und der Deckel des Laserkopfes abgenommen. Die Pumpkammer lässt sich dann auf einfache Weise entnehmen, indem der Kopf mit der Öffnung nach unten gedreht wird. Zum Ausbau des Stabes wird eine Endplatte der Pumpkammer abgeschraubt und der Stab entnommen. Beim Einsatz eines neuen Stabes ist auf die richtige Zuordnung der Austrittsseite zu achten.

3.1 Laserstrahlung

HINWEIS:
Die Wellenlänge des Nd-Lasers beträgt 1,06 µm. In diesem Nahinfrarotbereich ist die Augenlinse noch voll transparent, sodass auch schon bei relativ geringen Strahlenergien eine Schädigung der Netzhaut hervorgerufen werden kann. Es ist daher dafür Sorge zu tragen, dass der Laser niemals unkontrolliert zur Emission gebracht wird. Auch reflektierte oder diffus gestreute Strahlung kann bereits gefährlich sein!

Folgende Hinweis- und Warnschilder sind auf dem Laserkopf angebracht:


Das allgemeine Laserwarnschild	Das Hinweisschild zur Laserklasse 4

Bei Betrieb des Lasers an dem dafür vorgesehenen Mikroskop ist durch den vollkommen gekapselten Strahlengang und durch geeignete Schutzfilter gewährleistet, dass keine Strahlung unkontrolliert austreten kann. Die aus dem Objektiv austretende Strahlung ist durch Ausblendung abgeschwächt und zudem stark divergent. Trotzdem ist auch hier darauf zu achten, dass keine direkte oder spiegelnd reflektierte Strahlung in das Auge eines Beobachters gelangt.

HINWEIS:

Bei Betrieb des Lasers ohne Mikroskop muss vor der Austrittsöffnung immer eine absorbierende Fläche angeordnet werden (mattschwarzes Material).Bei Betrieb an einem Mikroskop, das einen Farbteiler mit mehreren Stellungen besitzt, ist immer darauf zu achten, dass der Laser nur dann eingeschaltet wird, wenn auch der Laser-Farbteiler mit okularseitigem Sperrfilter im Strahlengang ist.

3.2 Hochspannung
Die Blitzlampe im Laserkopf wird mit einer maximalen Spannung von 1800V betrieben. Dabei wird ein Kondensator im Betriebsgerät auf diese Spannung aufgeladen und nach Zündung der Lampe über diese entladen. Alle hochspannungsführenden Teile sind berührungssicher, solange die Abdeckung des Betriebsgerätes nicht entfernt wird. Die Hochspannungssteckverbindung ist auch in offenem Zustand berührungssicher. Hier kann jedoch der Zündfunke überspringen, wenn das Gerät ohne angeschlossenen Laserkopf eingeschaltet und der Auslöser betätigt wird. Bei Abschalten des Gerätes entlädt sich der Blitzkondensator über einen Widerstand. Die Entladezeit beträgt etwa 10 min.

4. Spezifikationen

Ausgangsenergie	1,0 Ws max.
Wellenlänge	1,06 µm
Impulsdauer (Halbwertsbreite)	ca. 80 µs
Impulsfrequenz, kurzzeitig	0,2 Hz
Impulsfrequenz, dauernd	3/min
Strahldurchmesser	4 mm
Lasermaterial	LG 760, Schott, Mainz
- Abmessungen	80 mm l. x 4 mm ø
- Endflächenbearbeitung	plan-plan
- Beschichtung	85%R, HR
Blitzlampe	4x76 XAP, W.C.Heraeus, Hanau

Bild 1: Abhängigkeit der Laser-Ausgangsenergie von der Kondensatorladespannung

Kurve 2

Bild 2: Zeitlicher Verlauf eines Laserpulses