Gázlézer: leírás, jellemzők, működési elv

Tartalomjegyzék:

Gázlézer: leírás, jellemzők, működési elv
Gázlézer: leírás, jellemzők, működési elv

Videó: Gázlézer: leírás, jellemzők, működési elv

Videó: Gázlézer: leírás, jellemzők, működési elv
Videó: Construction and Working of Helium – Neon laser 2024, Március
Anonim

Minden lézereszköz fő munkaeleme az úgynevezett aktív közeg. Nemcsak az irányított áramlás forrásaként működik, hanem bizonyos esetekben jelentősen fokozhatja azt. A lézeres berendezésekben hatóanyagként működő gázkeverékek pontosan ezzel a tulajdonsággal rendelkeznek. Ugyanakkor az ilyen eszközöknek különböző modelljei vannak, amelyek mind a kialakításban, mind a munkakörnyezet jellemzőiben különböznek. Így vagy úgy, a gázlézer számos előnnyel rendelkezik, amelyek lehetővé tették, hogy sok ipari vállalkozás arzenáljában erős helyet foglaljon el.

gázlézer
gázlézer

A gázközeg működésének jellemzői

Hagyományosan a lézereket szilárd és folyékony közegekkel társítják, amelyek hozzájárulnak a kívánt teljesítményű fénysugár kialakulásához. Ebben az esetben a gáz előnye az egyenletesség és az alacsony sűrűség. Ezeket a tulajdonságokathagyja, hogy a lézersugár ne torzuljon, ne veszítsen energiát és ne szóródjon szét. A gázlézerre a sugárzás fokozott irányítottsága is jellemző, amelynek határát csak a fény diffrakciója határozza meg. A szilárd anyagokhoz képest a gázrészecskék kölcsönhatása kizárólag a hőelmozdulás körülményei között bekövetkező ütközések során lép fel. Ennek eredményeként a töltőanyag energiaspektruma megfelel az egyes részecskék energiaszintjének külön-külön.

Gázlézeres készülék

folyamatos gázlézer
folyamatos gázlézer

Az ilyen eszközök klasszikus eszközét egy zárt cső alkotja gáznemű funkcionális közeggel, valamint egy optikai rezonátor. A nyomócső általában korund kerámiából készül. Egy fényvisszaverő prizma és egy berilliumos hengeren lévő tükör közé kerül. A kisülés két szakaszban történik, közös katóddal, egyenárammal. A tantál-oxid hidegkatódokat leggyakrabban egy dielektromos távtartó segítségével két részre osztják, amely biztosítja az áramok egyenletes eloszlását. Ezenkívül a gázlézeres eszköz biztosítja az anódok jelenlétét - funkciójukat rozsdamentes acél végzi, vákuumcső formájában. Ezek az elemek rugalmas csatlakozást biztosítanak a csövek, a prizma és a tükörtartók között.

Működési elv

gázlézeres alkalmazás
gázlézeres alkalmazás

Az aktív test gázzal való feltöltéséhez elektromos kisüléseket használnak, amelyeket a készülékcső üregében lévő elektródák generálnak. Az elektronok gázrészecskékkel való ütközése soránfel vannak izgatva. Ez megteremti az alapot a fotonok kibocsátásához. A fényhullámok stimulált kibocsátása a csőben növekszik, ahogy áthaladnak a gázplazmán. A henger végén lévő szabadon látható tükrök képezik az alapját a fényáram preferált irányának. A gázlézerrel ellátott áttetsző tükör kiválasztja a fotonok egy részét az irányított sugárból, a többi pedig visszaverődik a cső belsejében, fenntartva a sugárzási funkciót.

Jellemzők

A kisülési cső belső átmérője általában 1,5 mm. A tantál-oxid katód átmérője elérheti a 48 mm-t 51 mm-es elemhossz mellett. Ebben az esetben a kialakítás 1000 V feszültségű egyenáram hatására működik. A hélium-neon lézereknél a sugárzási teljesítmény kicsi, és általában tized W-ban számítják ki.

A szén-dioxid-modellek 2-10 cm átmérőjű csöveket használnak.. Figyelemre méltó, hogy a folyamatos üzemmódban működő gázlézer nagyon nagy teljesítményű. A működési hatékonyság szempontjából ez a tényező néha pluszt jelent, azonban az ilyen eszközök stabil működésének fenntartásához tartós és megbízható, fokozott optikai tulajdonságokkal rendelkező tükrökre van szükség. A technológusok általában fém és zafír elemeket használnak arany kezeléssel.

Lézerek különféle változatai

hélium neon gázlézer
hélium neon gázlézer

A fő osztályozás magában foglalja az ilyen lézerek felosztását a gázkeverék típusa szerint. A szén-dioxid aktív testre épülő modellek jellemzőit már említettük, de azt isgyakoriak az ionos, hélium-neon és kémiai közegek. A készülék kialakításának elkészítéséhez az iongáz lézerekhez nagy hővezető képességű anyagokat kell használni. Különösen kerámia-fém elemeket és berillium kerámián alapuló alkatrészeket használnak. A hélium-neon közegek különböző hullámhosszakon működhetnek infravörös sugárzásban és a látható fény spektrumában. Az ilyen eszközök rezonátortükreit többrétegű dielektromos bevonat jellemzi.

A vegyi lézerek a gázcsövek külön kategóriáját képviselik. Ezek gázkeverékek munkaközegként való felhasználásával is járnak, de a fénysugárzás képződésének folyamatát kémiai reakció biztosítja. Vagyis a gázt kémiai gerjesztésre használják. Az ilyen típusú eszközök előnye, hogy a kémiai energiát közvetlenül elektromágneses sugárzássá alakítják.

Gázlézerek használata

gázlézeres készülék
gázlézeres készülék

Gyakorlatilag minden ilyen típusú lézer rendkívül megbízható, tartós és megfizethető. Ezek a tényezők vezettek széleskörű használatukhoz a különböző iparágakban. Például a hélium-neon eszközök alkalmazásra találtak a bányaműveletek során végzett szintezési és beállítási műveletekben, a hajóépítésben, valamint különféle szerkezetek építésében. Emellett a hélium-neon lézerek jellemzői alkalmasak optikai kommunikáció szervezésére, holografikus anyagok és kvantumgiroszkópok fejlesztésére. Nem volt kivétel a gyakorlati előnyök ésargon gázlézer, melynek alkalmazása az anyagfeldolgozás terén mutat hatékonyságot. Az ilyen eszközök különösen kemény kőzetek és fémek vágására szolgálnak.

Gázlézeres értékelések

Ha a lézereket az előnyös működési tulajdonságok szempontjából vesszük figyelembe, sok felhasználó megjegyzi a fénysugár nagy irányíthatóságát és általános minőségét. Az ilyen jellemzők az optikai torzítások kis hányadával magyarázhatók, függetlenül a környezeti hőmérséklettől. Ami a hátrányokat illeti, nagy feszültségre van szükség a gáznemű közegek potenciáljának feloldásához. Ezen túlmenően a hélium-neon gázlézer és a szén-dioxid-keveréken alapuló készülékek csatlakoztatása jelentős elektromos energiát igényel. De amint azt a gyakorlat mutatja, az eredmény igazolja magát. Mind az alacsony fogyasztású, mind a nagy teljesítményű eszközöket használják.

Következtetés

ionos gázlézerek
ionos gázlézerek

A gázkisüléses keverékek lézerrendszerekben való felhasználásának lehetőségeit még mindig nem ismerik kellőképpen. Mindazonáltal az ilyen berendezések iránti kereslet hosszú ideje sikeresen növekszik, megfelelő rést képezve a piacon. A gázlézer a legnagyobb elterjedtséget kapta az iparágban. Eszközként használják szilárd anyagok hegyes és pontos vágásához. De vannak olyan tényezők is, amelyek hátráltatják az ilyen berendezések terjedését. Először is, ez az elemalap gyors kopása, ami csökkenti az eszközök tartósságát. Másodszor, magas követelmények vonatkoznak az elektromos kisülés biztosítására,szükséges a gerenda kialakításához.

Ajánlott: