Glasklarer Blick

Glasklarer Blick

Wir sind es gewohnt, einen klaren Blick durch Glas zu haben. Das liegt hauptsächlich daran, dass wir oft von sehr dünnem Glas umgeben sind – sei es die Heckscheibe unseres Autos, ein Weinglas, ein Aquarium oder das gewöhnliche Fenster im Büro: Wir können mühelos hindurchsehen. Mit dickem Glas kommen wir etwas seltener in Kontakt. Wir kennen höchstens noch die Glasblöcke in den Fluren von alten Häusern aus den 1930er Jahren oder dem Pariser Metro-System. Die Welt hinter diesen Gläsern sieht wellig und verschwommen aus.

Grund hierfür ist, dass der Blick durch Glas durchaus eine Frage der Form und Formel ist. Da gewöhnliches Fensterglas in der Regel nur wenige Millimeter dick ist, kann man gut hindurchsehen. Anders ist es bei zehn bis 20 Zentimeter dickem Glas. Hier lässt sich – ähnlich wie bei einem etwas seitlichen Blick auf Fensterglas – bereits eine grünliche Verfärbung erkennen. Durch einen zwei Meter breiten Glasblock kann man fast nicht mehr hindurchsehen. Denn einfaches Kalk-Natron-Glas, aus dem die meistern Fensterscheiben hergestellt werden, hat eine relativ hohe Absorption. Das Licht wird quasi „weggeschluckt“. Das heißt, wie gut das Licht durch das Glas kommt, hängt von der optischen Qualität des Glases ab. Es gibt aber viele Anwendungen, bei denen es entscheidend ist, dass Licht transportiert wird, ohne dass die Lichtqualität leidet, beispielweise in der Medizintechnik.

Optische Glasfasern ermöglichen genau das – anhand von zwei wichtigen Eigenschaften:

1. Die grünliche Verfärbung von Glas ist meist auf Verunreinigungen im Herstellungsprozess zurückzuführen. Glas wird erzeugt, indem Sand bei Temperaturen von über 1000° Celsius geschmolzen wird. Dabei kann dieser Sand mit verschiedenen anderen Stoffen in Berührung kommen. Eisenspuren färben das Glas zum Beispiel grünlich. Um sehr klares Glas zu erzeugen, benötigt man also sehr reinen Sand. Das ist leichter gesagt als getan, da bereits der Kontakt mit einer Eisenschippe den Sand so verunreinigen könnte, dass die Qualität beeinträchtigt wird.

2. Zusätzlich bestehen Glasfasern (und der Zylinder, aus dem sie gezogen werden) immer aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Refraktionsindices. Außen aus dem sogenannten Mantelglas, Innen aus dem sogenannten Kernglas. Wenn Licht in einem bestimmten Winkel auf die Grenze zwischen Kern und Mantel trifft, wird es reflektiert. So wird das Licht durch den Kern der optischen Fasern bis zum Ende des Faserbündels weitergeleitet und ergibt dort einen Lichtkegel.

Optische Glasfasern
SCHOTT Glasfasern. Foto: SCHOTT
Flexible Lichtleiter
In Anwendungen wie der Roboterchirurgie ist es möglich, präzises Licht über Längen von rund 7 Metern in den Körper zu schicken. Foto: SCHOTT.

Zusammenfassend ist eine qualitativ hochwertige Lichtübertragung also möglich, weil optische Glasfasern diese beiden Eigenschaften verbinden: Sie haben ein extrem reines Kernglas, bei dem Verunreinigungen aller Art vermieden werden. So kommt es auch zu dem Namen der SCHOTT Glasfaser: „PURAVIS®“.

In der Endoskopie werden optische Glasfasern eingesetzt, um das Innere des menschlichen Körpers sichtbar zu machen. Dazu wird Licht in den Körper hineingeleitet. Dank dieser Technologie kann das Gewebe im Inneren des Körpers in minimal-invasiven OPs untersucht werden, die nur kleine Schnitte für den Patienten bedeuten. Ferner kann mit Hilfe von optischen Bildleitern das Bild eingefangen und aus dem Körper zurück zum Arzt transportiert werden. In Anwendungen wie der Roboterchirurgie ist es sogar möglich, präzises Licht über Längen von rund 7 Metern in den Körper zu schicken.

Dies kommt auch der Krebsfrüherkennung zugute. Hier ist es entscheidend, dass qualitativ hochwertiges helles weißes Licht in den Körper transportiert wird und hochauflösende Bilder aus dem Körper übertragen werden. Denn jedes Detail, auch die natürliche Farbe des Gewebes, ist wichtig für die Diagnose. Es ist nicht denkbar, dass Licht und Bilder, die durch die Glasfasern geschickt werden, ebenso grünlich und milchig verzerrt wären, wie dies bei einem Meter dicken Architektur-Glasblöcken der Fall wäre: Eine Farbverschiebung ins Grüne könnte zu einer fehlerhaften Diagnose führen.

In industriellen Anwendungen kommen häufig Bildleiter aus Glaserfasern zum Einsatz. Die herausragenden optischen Eigenschaften der Fasern erlauben es uns in herausfordernde Umgebungen hineinzusehen, denen Kameras und Sensoren nicht standhalten können. Von Hitze, Elektrizität, Magnetfeldern und Vakuums bleiben Glasfasern unbeeindruckt.

Glas ist vielseitig: Obwohl es uns fasziniert, dass mithilfe von reinem Kernglas das Innere des menschlichen Körpers präzise ausgeleuchtet werden kann, sind wir dankbar, dass man durch Milchglas gerade nicht in das Innere unseres Badezimmers spähen kann.

15. Februar 2021

Kontakt

Henning Schneider
Lighting and Imaging
SCHOTT AG

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