Thành phần làm việc chính của bất kỳ thiết bị laser nào là cái gọi là môi trường hoạt động. Nó không chỉ hoạt động như một nguồn của dòng chảy có định hướng, mà trong một số trường hợp, nó có thể tăng cường đáng kể. Chính đặc điểm này mà các hỗn hợp khí hoạt động như một chất hoạt động trong các thiết bị laser có được. Đồng thời, có nhiều mẫu thiết bị khác nhau, khác nhau cả về thiết kế và đặc điểm của môi trường làm việc. Bằng cách này hay cách khác, tia laser khí có nhiều ưu điểm đã cho phép nó chiếm một vị trí vững chắc trong kho vũ khí của nhiều doanh nghiệp công nghiệp.
Tính năng hoạt động của môi chất khí
Theo truyền thống, laser được kết hợp với môi trường rắn và lỏng góp phần hình thành chùm ánh sáng với hiệu suất cần thiết. Trong trường hợp này, khí có ưu điểm là đồng nhất và mật độ thấp. Những phẩm chấtcho phép chùm tia laze không bị méo, không bị mất năng lượng và không bị tán xạ. Ngoài ra, laser khí được đặc trưng bởi sự gia tăng tính định hướng của bức xạ, giới hạn của bức xạ này chỉ được xác định bởi sự nhiễu xạ ánh sáng. So với chất rắn, tương tác của các phần tử khí chỉ xảy ra khi va chạm với điều kiện có sự dịch chuyển nhiệt. Kết quả là, phổ năng lượng của chất độn tương ứng với mức năng lượng của từng hạt riêng biệt.
Thiết bị laser khí
Thiết bị cổ điển của các thiết bị như vậy được tạo thành bởi một ống kín với môi trường chức năng dạng khí, cũng như bộ cộng hưởng quang học. Ống phóng điện thường làm bằng gốm corundum. Nó được đặt giữa một lăng kính phản xạ và một gương trên một hình trụ beri. Sự phóng điện được thực hiện theo hai đoạn với cực âm chung ở dòng điện một chiều. Các catốt lạnh của Tantali oxit thường được chia thành hai phần bằng một miếng đệm điện môi, đảm bảo sự phân bố đồng đều của dòng điện. Ngoài ra, thiết bị laser khí cung cấp sự hiện diện của các cực dương - chức năng của chúng được thực hiện bằng thép không gỉ, được trình bày dưới dạng ống thổi chân không. Những yếu tố này cung cấp kết nối linh hoạt giữa ống, lăng kính và giá đỡ gương.
Nguyên tắc làm việc
Để nạp năng lượng vào cơ thể đang hoạt động, người ta sử dụng phóng điện, được tạo ra bởi các điện cực trong khoang của ống thiết bị. Trong quá trình va chạm của êlectron với các hạt khíhọ được đánh thức. Điều này tạo ra cơ sở cho sự phát xạ của các photon. Sự phát xạ kích thích của sóng ánh sáng trong ống tăng lên khi chúng truyền qua plasma khí. Các gương tiếp xúc ở hai đầu của hình trụ tạo cơ sở cho hướng ưu tiên của thông lượng ánh sáng. Một gương mờ, được cung cấp tia laser khí, chọn một phần nhỏ các photon từ chùm tia định hướng và phần còn lại của chúng được phản xạ bên trong ống, duy trì chức năng bức xạ.
Tính năng
Đường kính trong của ống phóng điện thường là 1,5mm. Đường kính của catốt tantali oxit có thể đạt tới 48 mm với chiều dài nguyên tố là 51 mm. Trong trường hợp này, thiết kế hoạt động dưới tác dụng của dòng điện một chiều có điện áp 1000 V. Trong laser heli-neon, công suất bức xạ nhỏ và theo quy luật, được tính bằng phần mười W.
Mô hìnhCarbon dioxide sử dụng các ống có đường kính từ 2 đến 10 cm, đáng chú ý là tia laser khí hoạt động ở chế độ liên tục có công suất rất cao. Từ quan điểm về hiệu quả hoạt động, yếu tố này đôi khi là một điểm cộng, tuy nhiên, để duy trì chức năng ổn định của các thiết bị như vậy, cần phải có các gương bền và đáng tin cậy với các đặc tính quang học nâng cao. Theo quy định, các nhà công nghệ sử dụng các nguyên tố kim loại và sapphire với xử lý vàng.
Các loại laser
Sự phân loại chính ngụ ý việc phân chia các tia laser như vậy theo loại hỗn hợp khí. Chúng tôi đã đề cập đến các tính năng của mô hình dựa trên cơ thể hoạt động carbon dioxide, nhưng cũngmôi trường ion, heli-neon và hóa chất là phổ biến. Để chế tạo thiết kế của thiết bị, laser khí ion yêu cầu sử dụng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao. Đặc biệt, các phần tử gốm-kim loại và các bộ phận dựa trên gốm beri được sử dụng. Phương tiện heli-neon có thể hoạt động ở các bước sóng khác nhau trong bức xạ hồng ngoại và trong quang phổ ánh sáng nhìn thấy. Gương cộng hưởng của các thiết bị như vậy được phân biệt bởi sự hiện diện của các lớp phủ điện môi nhiều lớp.
Laser hóa học đại diện cho một loại ống khí riêng biệt. Chúng cũng liên quan đến việc sử dụng hỗn hợp khí làm môi trường làm việc, nhưng quá trình hình thành bức xạ ánh sáng được cung cấp bởi một phản ứng hóa học. Tức là chất khí dùng để kích thích hóa học. Các thiết bị loại này có ưu điểm là chúng có thể chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học thành bức xạ điện từ.
Sử dụng laser khí
Thực tế là tất cả các tia laser thuộc loại này đều có độ tin cậy cao, độ bền cao và giá cả phải chăng. Những yếu tố này đã dẫn đến việc chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụ, các thiết bị heli-neon đã được ứng dụng trong các hoạt động san lấp mặt bằng và điều chỉnh được thực hiện trong các hoạt động khai thác mỏ, đóng tàu, cũng như trong việc xây dựng các cấu trúc khác nhau. Ngoài ra, các đặc tính của laser heli-neon thích hợp để sử dụng trong việc tổ chức thông tin liên lạc quang học, trong việc phát triển vật liệu ba chiều và con quay hồi chuyển lượng tử. Không ngoại lệ về lợi ích thiết thực vàlaser khí argon, ứng dụng của nó cho thấy hiệu quả trong lĩnh vực xử lý vật liệu. Đặc biệt, những thiết bị này đóng vai trò như một máy cắt đá cứng và kim loại.
Đánh giá tia laser khí
Nếu chúng ta xem xét tia laser từ quan điểm về các đặc tính hoạt động thuận lợi, nhiều người dùng lưu ý đến tính định hướng cao và chất lượng tổng thể của chùm ánh sáng. Các đặc điểm này có thể được giải thích bằng một tỷ lệ nhỏ các biến dạng quang học, bất kể điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh. Về nhược điểm, cần có điện áp lớn để mở khóa tiềm năng của môi trường khí. Ngoài ra, laser khí heli-neon và các thiết bị dựa trên hỗn hợp carbon dioxide đòi hỏi một lượng điện năng đáng kể để được kết nối. Nhưng, như thực tế cho thấy, kết quả tự chứng minh cho chính nó. Cả thiết bị công suất thấp và thiết bị có tiềm năng công suất cao đều được sử dụng.
Kết
Khả năng của hỗn hợp phóng điện trong việc sử dụng chúng trong các hệ thống laser vẫn chưa được làm chủ một cách đầy đủ. Tuy nhiên, nhu cầu về thiết bị này đã tăng trưởng thành công trong một thời gian dài, tạo thành một thị trường ngách tương ứng. Laser khí đã nhận được sự phân phối lớn nhất trong ngành. Nó được sử dụng như một công cụ để cắt chính xác và chính xác các vật liệu rắn. Nhưng cũng có những yếu tố cản trở sự phổ biến của thiết bị đó. Thứ nhất, đây là nguyên tố bị mài mòn nhanh chóng, làm giảm độ bền của các thiết bị. Thứ hai, có những yêu cầu cao để cung cấp phóng điện,cần thiết để tạo thành chùm.
