2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26
Tässä artikkelissa kerrotaan, mitkä ovat monokromaattisen säteilyn lähteet ja mitä etuja solid-state laserilla on muihin tyyppeihin verrattuna. Se kertoo kuinka koherentin säteilyn muodostuminen tapahtuu, miksi pulssilaite on tehokkaampi, miksi kaiverrus on tarpeen. Siinä käsitellään myös laserin kolmea olennaista elementtiä ja sen toimintaa.
Vyöhyketeoria
Ennen kuin puhumme laserin (esimerkiksi solid-state-laser) toiminnasta, kannattaa harkita joitain fyysisiä malleja. Kaikki muistavat koulutunneista, että elektronit sijaitsevat atomiytimen ympärillä tietyillä kiertoradoilla tai energiatasoilla. Jos meillä ei ole käytössämme yhtä atomia, vaan monia, eli tarkastelemme mitä tahansa tilavuuskappaletta, syntyy yksi vaikeus.
Pauli-periaatteen mukaan samassa energiassa olevassa kappaleessa voi olla vain yksi elektroni. Lisäksi pieninkin hiekkajyvä sisältää v altavan määrän atomeja. Tässä tapauksessa luonto on löytänyt erittäin tyylikkään ulospääsyn - jokaisen energianelektroni eroaa viereisen elektronin energiasta hyvin pienellä, lähes erottamattomalla määrällä. Tässä tapauksessa kaikki saman tason elektronit "kompressoidaan" yhdeksi energiakaistaksi. Vyöhykettä, jossa ytimestä kauimpana olevat elektronit sijaitsevat, kutsutaan valenssivyöhykkeeksi. Sitä seuraavalla vyöhykkeellä on korkeampi energia. Siinä elektronit liikkuvat vapaasti, ja sitä kutsutaan johtavuuskaistaksi.
Päästöt ja absorptio
Kaikki laserit (kiinteäjohde-, kaasu-, kemialliset) toimivat elektronien siirtymisen periaatteilla vyöhykkeeltä toiselle. Jos valo osuu kehoon, fotoni antaa elektronille tarpeeksi voimaa saattaakseen sen korkeampaan energiatilaan. Ja päinvastoin: kun elektroni siirtyy johtavuuskaist alta valenssikaistalle, se emittoi yhden fotonin. Jos aine on puolijohde tai dielektrinen aine, valenssi- ja johtavuuskaistat erotetaan toisistaan välillä, jossa ei ole yhtä tasoa. Näin ollen elektronit eivät voi olla siellä. Tätä intervallia kutsutaan kaistaväliksi. Jos fotonilla on riittävästi energiaa, elektronit hyppäävät tämän intervallin yli.
Sukupolvi
Sold-state laserin toimintaperiaate perustuu siihen, että aineen kaistaväliin syntyy niin sanottu käänteinen taso. Elektronin elinikä tällä tasolla on pidempi kuin aika, jonka se viettää johtavuuskaistalla. Siten tietyn ajan kuluessa elektronit "kertyvät" siihen. Tätä kutsutaan käänteispopulaatioksi. Kun yli tällaisen tason pisteviivaelektroneja, halutun aallonpituuden fotoni kulkee läpi, se aiheuttaa samanaikaisen suuren määrän samanpituisia ja -vaiheisia valoa altoja. Toisin sanoen lumivyöryssä olevat elektronit siirtyvät samanaikaisesti perustilaan muodostaen riittävän suuren tehon monokromaattisten fotonien säteen. On huomattava, että ensimmäisen laserin kehittäjien pääongelma oli sellaisen aineyhdistelmän etsiminen, jolle yhden tason käänteinen populaatio olisi mahdollista. Seostetusta rubiinista tuli ensimmäinen käyttöaine.
Laserkompositio
Sold-state laser ei eroa muista tyypeistä pääkomponenttien suhteen. Työkappale, jossa yhden tason käänteispopulaatio suoritetaan, on valaistu jollain valonlähteellä. Sitä kutsutaan pumppaukseksi. Usein tämä voi olla tavallinen hehkulamppu tai kaasupurkausputki. Työnesteen kaksi yhdensuuntaista päätä (solid-state laser tarkoittaa kiteitä, kaasulaser tarkoittaa harventunutta väliainetta) muodostavat peilijärjestelmän tai optisen resonaattorin. Se kerää säteeksi vain ne fotonit, jotka kulkevat yhdensuuntaisesti ulostulon kanssa. Solid-state laserit pumpataan yleensä salamalampuilla.
Sold-state-laserien tyypit
Riippuen lasersäteen ulostulotavasta, jatkuvat ja pulssilaserit erotetaan toisistaan. Jokainen niistä löytää sovelluksen ja niillä on omat ominaisuutensa. Suurin ero on, että pulssitoimisilla solid-state-lasereilla on suurempi teho. Koska jokaisesta laukauksestafotonit näyttävät "kerääntyvän", silloin yksi pulssi pystyy tuottamaan enemmän energiaa kuin jatkuva tuotanto saman ajanjakson aikana. Mitä lyhyempi impulssi kestää, sitä tehokkaampi jokainen "laukaus". Tällä hetkellä on teknisesti mahdollista rakentaa femtosekunnin laser. Yksi sen impulsseista kestää noin 10-15 sekuntia. Tämä riippuvuus liittyy siihen, että edellä kuvatut takapopulaatioprosessit kestävät hyvin, hyvin vähän. Mitä kauemmin kestää odottaa ennen kuin laser "ammuu", sitä enemmän elektroneilla on aikaa poistua käänteiseltä tasolta. Vastaavasti fotonien pitoisuus ja lähtösäteen energia vähenevät.
Laserkaiverrus
Metalli- ja lasiesineiden pinnalla olevat kuviot koristavat ihmisen jokapäiväistä elämää. Niitä voidaan levittää mekaanisesti, kemiallisesti tai laserilla. Viimeinen menetelmä on nykyaikaisin. Sen edut muihin menetelmiin verrattuna ovat seuraavat. Koska käsiteltävään pintaan ei ole suoraa vaikutusta, on lähes mahdotonta vahingoittaa esinettä kuvion tai kirjoituksen levittämisen aikana. Lasersäde polttaa erittäin matalat urat: pinta tällaisella kaiverruksella pysyy sileänä, mikä tarkoittaa, että esine ei vaurioidu ja kestää pidempään. Metallin tapauksessa lasersäde muuttaa aineen rakennetta, eikä kirjoitus poistu moniin vuosiin. Jos asiaa käytetään huolellisesti, ei upotettuna happoon eikä muotoiltu, sen kuvio säilyy varmasti useiden sukupolvien ajan. Puolijohdelaser on parasta valita kaiverrukseen kahdesta syystä: solid-state-prosessithelpompi ajaa, ja se on optimaalinen tehon ja hinnan suhteen.
Asennus
Kaiverruksessa on erityisiä asetuksia. Itse laserin lisäksi ne koostuvat mekaanisista ohjaimista, joita pitkin laser liikkuu, ja ohjauslaitteista (tietokoneesta). Laserkonetta käytetään monilla ihmisen toiminnan aloilla. Yllä puhuimme kodin esineiden sisustamisesta. Henkilökohtaiset ruokailuvälineet, sytyttimet, lasit, kellot pysyvät perheessä pitkään ja muistuttavat iloisista hetkistä.
Mutta kotitalouksien lisäksi myös teollisuustuotteet tarvitsevat laserkaiverruksen. Suuret tehtaat, kuten autot, tuottavat osia v altavia määriä: satoja tuhansia tai miljoonia. Jokainen tällainen elementti tulee merkitä - milloin ja kuka sen loi. Ei ole parempaa tapaa kuin laserkaiverrus: numerot, valmistusaika, käyttöikä säilyvät pitkään myös liikkuvissa osissa, joiden hankausriski on lisääntynyt. Laserkoneen tulisi tässä tapauksessa erottua lisääntyneestä tehosta ja turvallisuudesta. Loppujen lopuksi, jos kaiverrus muuttaa metalliosan ominaisuuksia jopa prosentin murto-osalla, se voi reagoida eri tavalla ulkoisiin vaikutuksiin. Esimerkiksi riko kohdasta, johon merkintä on kiinnitetty. Kotikäyttöön kuitenkin yksinkertaisempi ja halvempi asennus sopii.
Suositeltava:
Ioni-istutus: käsite, toimintaperiaate, menetelmät, tarkoitus ja sovellus
Ioni-istutus on matalan lämpötilan prosessi, jossa yksittäisen elementin komponentit kiihdytetään kiekon kiinteään pintaan, mikä muuttaa sen fysikaalisia, kemiallisia tai sähköisiä ominaisuuksia. Tätä menetelmää käytetään puolijohdelaitteiden valmistuksessa ja metallien viimeistelyssä sekä materiaalitieteen tutkimuksessa
Mihin muuntajaa käytetään: ominaisuudet, toimintaperiaate ja sovellus
Aluksi selvitetään, mihin muuntaja on tarkoitettu ja mitä se on. Tämä on sähkökone, joka on suunniteltu muuttamaan jännitettä. Ne ovat erilaisia käyttötarkoituksen mukaan. On olemassa virta-, jännite-, sovitus-, hitsaus-, teho-, mittausmuuntajia. Jokaisella on erilaiset tehtävät, mutta niitä yhdistää yksiselitteisesti toiminnan periaate. Kaikki muuntajat toimivat vaihtovirralla. Sellaisia DC-laitteita ei ole olemassa
Siirrettävä huoltoasema: kuvaus, laite, toimintaperiaate, sovellus
Mobiilihuoltoasema on varsin suosittu liikeidea nykyään. Siksi minkä tahansa menestyksen saavuttaminen tällä alalla voi olla mahdollista vain, jos kiinnität mahdollisimman paljon huomiota tässä artikkelissa kuvattuihin eri avainkohtiin
Säiliötyyppinen dieselgeneraattorisarja: tyypit, tekniset tiedot, toimintaperiaate ja sovellus
Kuvaus DGS:n yleisestä rakenteesta ja niiden toimintaperiaatteesta. Asennusten luokittelu liikkuvuuden mukaan. Mihin konttityyppiset dieselgeneraattorit on tarkoitettu? Konttien ja laitteiden kuvaus, ominaisuudet. FGWilsonin dieselgeneraattorisarjojen ominaisuudet. Miten DGU:t asennetaan? Tärkeimmät toimintasäännöt. Lisävarusteet pyynnöstä. Veturien asennukset
Sylinterit "Rockwool" (Rockwool): kuvaus, laite, toimintaperiaate, sovellus, valokuva
Putkien käyttöikä lyhenee, koska niitä käytetään matalissa lämpötiloissa ja korkeassa kosteudessa. Tämä ongelma voidaan kuitenkin ratkaista käyttämällä nykyaikaisia mineraalivillasta valmistettuja suojamateriaaleja. Markkinoiden v altavan valikoiman ehdotusten joukossa Rockwool-sylinterit eivät ole viimeisiä. Yritys aloitti toimintansa yli sata vuotta sitten Tanskassa. Olemassaolonsa aikana se on saavuttanut kuluttajien tunnustusta
