Principala componentă de lucru a oricărui dispozitiv laser este așa-numitul mediu activ. Nu numai că acționează ca o sursă de flux direcționat, dar în unele cazuri îl poate îmbunătăți semnificativ. Tocmai această caracteristică o au amestecurile de gaze care acționează ca substanță activă în instalațiile laser. În același timp, există diferite modele de astfel de dispozitive, care diferă atât prin design, cât și prin caracteristicile mediului de lucru. Într-un fel sau altul, laserul cu gaz are multe avantaje care i-au permis să ocupe un loc puternic în arsenalul multor întreprinderi industriale.
Caracteristici ale acțiunii mediului gazos
În mod tradițional, laserele sunt asociate cu medii solide și lichide care contribuie la formarea unui fascicul de lumină cu performanța necesară. În acest caz, gazul are avantajele uniformității și densității scăzute. Aceste calitățipermite ca raza laser să nu fie distorsionată, să nu piardă energie și să nu se împrăștie. De asemenea, laserul cu gaz se caracterizează printr-o directivitate crescută a radiației, a cărei limită este determinată doar de difracția luminii. Comparativ cu solidele, interacțiunea particulelor de gaz are loc exclusiv în timpul coliziunilor în condiții de deplasare termică. Ca rezultat, spectrul de energie al umpluturii corespunde nivelului de energie al fiecărei particule separat.
Dispozitiv cu laser cu gaz
Dispozitivul clasic al unor astfel de dispozitive este format dintr-un tub etanș cu un mediu funcțional gazos, precum și un rezonator optic. Tubul de descărcare este de obicei realizat din ceramică corindon. Este plasat între o prismă reflectorizantă și o oglindă pe un cilindru de beriliu. Descărcarea se realizează în două secțiuni cu un catod comun la curent continuu. Catozii reci de oxid de tantal sunt cel mai adesea împărțiți în două părți prin intermediul unui distanțier dielectric, care asigură distribuția uniformă a curenților. De asemenea, dispozitivul laser cu gaz asigură prezența anozilor - funcția acestora este îndeplinită de oțel inoxidabil, prezentat sub formă de burduf de vid. Aceste elemente asigură o conexiune flexibilă între tuburi, suporturi pentru prisme și oglinzi.
Principiul de lucru
Pentru a umple corpul activ în gaz cu energie, se folosesc descărcări electrice, care sunt generate de electrozii din cavitatea tubului dispozitivului. În timpul ciocnirii electronilor cu particulele de gazsunt treziti. Aceasta creează baza pentru emisia de fotoni. Emisia stimulată a undelor luminoase în tub crește pe măsură ce acestea trec prin plasma gazoasă. Oglinzile expuse de la capetele cilindrului formează baza pentru direcția preferențială a fluxului luminos. O oglindă translucidă, care este furnizată cu un laser cu gaz, selectează o fracțiune de fotoni din fasciculul direcțional, iar restul sunt reflectați în interiorul tubului, menținând funcția de radiație.
Funcții
Diametrul interior al tubului de descărcare este de obicei de 1,5 mm. Diametrul catodului de oxid de tantal poate ajunge la 48 mm cu o lungime a elementului de 51 mm. În acest caz, proiectarea funcționează sub acțiunea unui curent continuu cu o tensiune de 1000 V. La laserele cu heliu-neon, puterea de radiație este mică și, de regulă, este calculată în zecimi de W.
Modelele cu dioxid de carbon folosesc tuburi cu un diametru de 2 până la 10 cm. Este de remarcat faptul că un laser cu gaz care funcționează în regim continuu are o putere foarte mare. Din punct de vedere al eficienței operaționale, acest factor este uneori un plus, totuși, pentru a menține o funcție stabilă a unor astfel de dispozitive, sunt necesare oglinzi durabile și fiabile, cu proprietăți optice îmbunătățite. De regulă, tehnologii folosesc elemente din metal și safir cu tratament cu aur.
Soiuri de lasere
Clasificarea principală presupune împărțirea unor astfel de lasere în funcție de tipul amestecului de gaze. Am menționat deja caracteristicile modelelor bazate pe un corp activ cu dioxid de carbon, dar șimediile ionice, heliu-neon și chimice sunt comune. Pentru fabricarea designului dispozitivului, laserele cu gaz ionic necesită utilizarea de materiale cu conductivitate termică ridicată. În special, sunt utilizate elemente ceramice-metalice și piese pe bază de ceramică de beriliu. Media heliu-neon poate funcționa la diferite lungimi de undă în radiația infraroșie și în spectrul luminii vizibile. Oglinzile rezonatoare ale unor astfel de dispozitive se disting prin prezența acoperirilor dielectrice multistrat.
Laserele chimice reprezintă o categorie separată de tuburi de gaz. Ele presupun și utilizarea amestecurilor de gaze ca mediu de lucru, dar procesul de formare a radiațiilor luminoase este asigurat de o reacție chimică. Adică, gazul este folosit pentru excitația chimică. Dispozitivele de acest tip sunt avantajoase prin faptul că pot transforma direct energia chimică în radiații electromagnetice.
Utilizarea laserelor cu gaz
Practic toate laserele de acest tip sunt foarte fiabile, durabile și accesibile. Acești factori au dus la utilizarea lor pe scară largă în diverse industrii. De exemplu, dispozitivele heliu-neon și-au găsit aplicație în operațiunile de nivelare și reglare care se efectuează în operațiunile miniere, în construcțiile navale, precum și în construcția diferitelor structuri. În plus, caracteristicile laserelor cu heliu-neon sunt potrivite pentru utilizarea în organizarea comunicațiilor optice, în dezvoltarea materialelor holografice și a giroscoapelor cuantice. Nu a făcut excepție în ceea ce privește beneficiile practice șilaser cu gaz argon, a cărui aplicare arată eficiență în domeniul prelucrării materialelor. În special, astfel de dispozitive servesc ca tăietor de roci dure și metale.
Recenzii cu laser cu gaz
Dacă luăm în considerare laserele din punct de vedere al proprietăților operaționale avantajoase, mulți utilizatori notează directivitatea ridicată și calitatea generală a fasciculului de lumină. Asemenea caracteristici pot fi explicate printr-o proporție mică de distorsiuni optice, indiferent de condițiile de temperatură ambientală. În ceea ce privește dezavantajele, este necesară o tensiune mare pentru a debloca potențialul mediilor gazoase. În plus, un laser cu gaz heliu-neon și dispozitivele bazate pe amestecuri de dioxid de carbon necesită o cantitate considerabilă de energie electrică pentru a fi conectate. Dar, după cum arată practica, rezultatul se justifică de la sine. Sunt utilizate atât dispozitive de putere redusă, cât și dispozitive cu potențial de putere mare.
Concluzie
Posibilitățile amestecurilor cu descărcare de gaze în ceea ce privește utilizarea lor în sistemele laser sunt încă insuficient stăpânite. Cu toate acestea, cererea pentru astfel de echipamente a crescut cu succes de mult timp, formând o nișă corespunzătoare pe piață. Laserul cu gaz a primit cea mai mare distribuție din industrie. Este folosit ca une altă pentru tăierea punctuală și precisă a materialelor solide. Dar există și factori care împiedică răspândirea unor astfel de echipamente. În primul rând, aceasta este o uzură rapidă a bazei elementului, ceea ce reduce durabilitatea dispozitivelor. În al doilea rând, există cerințe ridicate pentru furnizarea unei descărcări electrice,necesare pentru a forma grinda.
