Kaasulaser: kuvaus, ominaisuudet, toimintaperiaate

Mikä tahansa laserlaitteen pääkäyttökomponentti on niin sanottu aktiivinen alusta. Se ei ainoastaan toimi suunnatun virtauksen lähteenä, mutta joissakin tapauksissa se voi merkittävästi vahvistaa sitä. Juuri tämä on ominaisuus kaasuseoksissa, jotka toimivat vaikuttavina aineina laserlaitteissa. Tällöin on olemassa samankaltaisten laitteiden malleja, jotka eroavat sekä työympäristön suunnittelussa että ominaisuuksissa. Toisaalta kaasulaserilla on monia etuja, jotka ovat mahdollistaneet sen, että se ottaa tiukan paikan useiden teollisuusyritysten arsenaaleille.

Kaasuympäristön ominaisuudet

Perinteisesti laserit liittyvät kiinteisiin ja nestemäisiin väliaineisiin, jotka edistävät valonsäteen muodostumista, jolla on tarvittavat suorituskykyominaisuudet. Kaasulla on etuja homogeenisuuden ja matalan tiheyden muodossa. Näiden ominaisuuksien ansiosta laservirtaus ei vääristy, eikä se menettäisi energiaa eikä hajota. Myös kaasulaser erottuu lisääntyneellä säteilysuunnassa, jonka raja määräytyy vain valon diffraktiolla. Kiinteisiin kappaleisiin verrattuna kaasupartikkelien vuorovaikutus tapahtuu yksinomaan törmäyksissä lämmönsiirron olosuhteissa. Tästä johtuen täyteaineen energiaspektri vastaa kunkin hiukkasen energiatasoa erikseen.

Kaasulasereiden laite

Tällaisten laitteiden klassinen laite on muodostettu suljetulla putkella, jossa on kaasumaista funktionaalinen väliaine, ja myös optinen resonaattori. Purkausputki on yleensä valmistettu korundikeraamista. Se sijoitetaan heijastavan prisman ja berylliumylinterin peilin välille. Purkaus suoritetaan kahdessa osassa, joissa on yhteinen katodi vakiovirralla. Hapettumattomat kylmäkatodit jakautuvat useimmiten kahteen osaan dielektrisen tiivisteen avulla, mikä varmistaa virtojen tasaisen jakaantumisen. Myös kaasulaitteen laite antaa anodien läsnäolon - niiden toiminta suoritetaan ruostumattomasta teräksestä, jota edustaa tyhjiöpalkeina. Nämä elementit tarjoavat liikkuvan liitoksen putkista, prismoista ja peilipidikkeistä.

Toiminnan periaate

Aktiivisen kappaleen energian täyttämiseksi kaasussa käytetään sähköpurkauksia, joita elektrodit tuottavat instrumenttiputken ontelossa. Elektronisten kaasujen rikkoutumisen aikana he ovat innoissaan. Siten syntyy fotonipäästöjen perusta. Pakokaasupäästöt kevyissä aaltoja putkessa lisääntyvät niiden kulkiessa kaasuplasman läpi. Sylinterin päissä olevat paljaat peilit muodostavat perustan valovirran hallitsevalle suunnalle. Läpinäkyvä peili, joka toimitetaan kaasulaserilla, ottaa osan fotoneista suunnatusta säteestä, ja loput heijastuvat putkeen sisälle ja tukevat säteilytoimintoa.

ominaisuudet

Purkausputken sisähalkaisija on yleensä 1,5 mm. Oksiditantumikododin läpimitta voi olla 48 mm ja pituus 51 mm. Tässä tapauksessa rakenne toimii suoravirtasuojana, jonka jännite on 1000 V. Helium-neonlaserissa säteilyteho on pieni ja se lasketaan pääsääntöisesti kymmenesosassa W.

Hiilidioksidimallit ottavat käyttöön halkaisijaltaan 2 - 10 cm: n putkien käytön. Huomattavaa on, että jatkuvatoimisessa toiminnassa oleva kaasulaser toimii erittäin tehokkaasti. Toiminnan tehokkuuden näkökulmasta tämä tekijä menee joskus plusksi, mutta tällaisten laitteiden vakaa toiminta edellyttää pysyviä ja luotettavia peilejä, joilla on lisääntynyt optiset ominaisuudet. Yleensä teknologiat käyttävät metallia ja safiirielementtejä kultaisella käsittelyllä.

Lajien laserit

Pääluokitus merkitsee tällaisten laserien erottamista kaasuseoksen tyypin mukaan. Hiilidioksidipitoisen kehon mallien ominaisuuksia on jo mainittu, mutta myös ioni-, helium-neoni- ja kemialliset aineet ovat yleisiä. Laitteen rakennetta varten ionikaasulaserit edellyttävät materiaalien käyttöä, joilla on suuri lämmönjohtavuus. Erityisesti käytetään berylliumkeramiikkaa sisältäviä metallikeraamisia elementtejä ja yksityiskohtia. Helium-neon-media voi toimia eri aallonpituuksilla infrapunasäteilyn ja näkyvän valon spektrissä. Tällaisten laitteiden resonaattorin peilejä erottaa monikerroksisten dielektristen päällysteiden läsnäolo.

Kemialliset laserit edustavat erillistä kaasuputkialuetta. He myös olettavat kaasuseosten käyttämisen työvälineenä, mutta valonsäteilyn muodostumisprosessi saadaan kemiallisella reaktiolla. Eli kaasua käytetään kemialliseen herätteeseen. Tämäntyyppiset laitteet ovat edullisia siinä, että niissä voi olla mahdollista saada kemiallinen energia suoraan sähkömagneettiseen säteilyyn.

Kaasulasereiden käyttö

Lähes kaikki tämäntyyppiset laserit erottuvat suurella luotettavuudella, kestävyydellä ja kohtuullisella hinnalla. Nämä tekijät ovat aiheuttaneet laajan jakautumisen eri toimialoille. Esimerkiksi helium-neon-laitteet ovat löytäneet sovelluksen tasoitus- ja kohdistusoperaatioissa, jotka suoritetaan kaivostoiminnassa, laivanrakennuksessa ja myös erilaisten rakenteiden rakentamisessa. Lisäksi helium-neonlaserien ominaisuudet ovat sopivia käytettäviksi optisen viestinnän organisoinnissa, holografisten materiaalien ja kvantti-gyroskoopien kehityksessä. Argonkaasu-laser, jonka sovellus osoittaa tehokkuutta materiaalien käsittelyssä, ei ollut poikkeus käytännön hyödyllisyydestä. Erityisesti tällaiset laitteet toimivat kovien kivien ja metallien karkeina.

Kaasulasereiden arviot

Jos harkitsemme lasereita edullisten käyttöominaisuuksien suhteen, monet käyttäjät huomaavat valonsäteen suurta suuntaavuutta ja yleistä laatua. Tällaiset ominaisuudet voidaan selittää pieni osa optisista vääristymistä ympäröivistä lämpötiloista riippumatta. Mitä tulee puutteisiin, tarvitaan paljon jännitteitä kaasumoottorin mahdollisuuksien vapauttamiseksi. Lisäksi helium-neon-kaasulaser ja hiilidioksidiseosten perusteella toimivat laitteet edellyttävät huomattavaa sähkötehon liittämistä. Mutta, kuten käytäntö osoittaa, tulos oikeuttaa itse. Sovellus löytää sekä pienitehoiset laitteet että instrumentit, joilla on suuri voimapotentiaali.

johtopäätös

Kaasupurkausseosten mahdollisuuksia laserlaitteissa tapahtuvaa käyttöä varten ei ole vielä kehitetty riittävästi. Kuitenkin tällaisten laitteiden kysyntä on kestänyt pitkään ja kasvanut menestyksekkäästi, mikä on sopiva markkinarako. Kaasulaseri käytettiin laajalti teollisuudessa. Sitä käytetään välineenä kiinteiden materiaalien pistemäiselle ja tarkalle leikkaukselle. Mutta tällaisten laitteiden jakeluun liittyy tekijöitä. Ensinnäkin se on elementtipohjan nopea kuluminen, mikä vähentää instrumenttien pitkäikäisyyttä. Toiseksi on olemassa suuria vaatimuksia sähköpurkauksen aikaansaamiseksi palkinmuodostuksen kannalta.