نیازمندیها | نیازمرکزی
   
 
شرح مقاله

تئوري ساخت ليزر گازي (CO2 (2





لينک کوتاه اين مقاله :
http://www.niazemarkazi.com/papers/10000349.html

 (بوسيله پي دي اف ساز شماره 1 ) PDFدريافت اين مقاله به صورت فايل   دريافت اين مقاله به صورت فايل پي دي اف بوسيله پي دي اف ساز شماره 2 ترجمه متن اين مقاله به زبان انگليسي تئوري ساخت ليزر گازي (CO2 (2

تئوري ساخت ليزر گازي (CO2 (2

در اينجا به برسي ليزر هاي گازي مي پردازيم.

ليزر هاي گازي:

ليزر هايي را که ماده فعال آنها گاز است ، ليزر هاي گازي مي گويند . ليزر هاي گازي معمولا حجيم هستند و و هر چه پر قدرت تر باشند ، اندازه آنها بزرگتر خواهد بود.

نکته مفيد در رابطه با ليزر هاي گازي اين است که از آنجا که گازها بسيار يکنواخت تر و همگن تر از جامدات هستند، مي توان براي پر کردن و خنک نمودن آنها از يک مدار بسته استفاده کرد.

از آنجا که اتمها خطوط جذبي بسيار باريکي در گازها دارند ، تقريبا تقريبا غير ممکن است بتوان به کمک دمش نوري در آنها انرژي آزاد کرد. بنابر اين در ليزر هاي گازي از روش دمش تخليه الکتريکي استفاده مي شود.

ليزر هاي گازي خود به سه دسته تقسيم مي شوند:

۱- ليزر هاي اتمي

۲- ليزر هاي يوني

۳- ليزر هاي مولکولي

با توجه به به نوع ليزر ، گزار ليزري بين دو تراز انرژي اتم و يو ن يا مولکول به وقوع مي پيوندد.

يکي از مهمترين انواع ليزر هاي گازي، ليزر مولکولي CO۲ است .

ليزر CO۲ (دي اکسيد کربن ) :

ليزر CO۲ از مهمترين ليزر ها در نوع خود است و از نظر کاربرد فني آن را در زمره مهمترين ليزر ها دسته بندي مي کنند. اين ليزر با کارايي بالا (۳۰%) و توان خروجي زياد و پيوسته حدود چندين کيلو ولت ساخته مي شود .

ليزر هاي دي اکسيد کربن کاربرد هاي زيادي در زمينه هاي مختلف از جمله جوشکاري ، برش استيل ، الگوبري ، جوش هسته اي و کاربردهاي متنوع نظامي دارند.

▪ عملکرد ليزر هاي CO۲ در توليد پرتو :

تحريک مولکول هاي CO۲ در دو مرحله انجام مي گيرد. در ليزر هاي CO۲ از گاز نيتروژن به عنوان گاز کمکي به منظور تحريک استفاده مي شود. بعضي تراز هاي نيتروژن که کاملا نزديک به ترازهاي CO۲ هستند به راحتي در تخليه الکتريکي دمش مي شوند . وقتي نيتروژن تحريک شده به اتمهاي CO۲ که در حالت پايه قرار دارند برخورد کند ، ممکن است انرژي خود را به انها بدهد و آنها را تحريک کند و به تراز تحريکي مورد نظر CO۲ بفرستد. ترازهاي نيتروژن و CO۲ دقيقا بر روي هم منطبق نيستند ولي اختلاف آنها خيلي کم است .اين اختلاف با انرژي جنبشي اتمها در تبادل انرژي تقريبا جبران مي شود. اتمهاي CO۲ تحريک شده با بازگشت به تراز خود انرژي آزاد کرده و يک فوتون ايجاد ميککند که اين فوتون داراي طول موجي بين ۹.۲ تا ۱۰.۸ ميکرون است و قوي ترين طول موج آن طول موج ۱۰.۶ ميکرون مي باشد.

فوتون آزاد شده با توجه به جهت ميدان الکتريکي که از آنود به کاتود است به طرف آينه حرکت مي کند و با برخورد به آينه اي که در سمت آنود قرار دارد منعکس شده با برخورد مجدد به مولکول هاي CO۲ آنها را تحريک کرده و يک فوتون ديگر آزاد مي کند .

اين دو فوتون با برخورد مجدد به آينه ها و بازتابش خود فوتونهاي بيشتري ازاد مي کنند و اين عمل تا آنجا ادامه مي يابد که روند توليد فوتون به يک مقدار پايدار برسد که در آن موقع خروجي بهينه ليزر آغاز مي شود . لازم به ذکر است که قبل از رسيدن به حد آستانه نيز از ليزر پرتو هايي خارج مي شود که به دليل ضعيف بودن قرت چنداني ندارد و ناکارامد است.

● دمش به روش تخليه الکتريکي :

همان طور که بحث شد تحريک در ليزر هاي CO۲ طي دو مرحله است که ابتدا تحريک نيتروژن انجام مي شود.

در ليزر هاي CO۲ تحريک به کمک تخليه الکتريکي با ولتاژ هاي بالا انجام مي شود. کاواک ليزر داراي کاتد و آندي از جنس آلومينيوم است . با اعمال ولتاژ بالا در قسمت کاتد ، الکترون هاي مربوط به لايه سطحي آلومينيوم و يا الکترونهاي مربوط به اکسيد روي سطح کاتد جدا شده و در جهت ميدان الکتريکي به سمت آند حرکت مي کنند و در مسير خود به اتم هاي نيتروژن برخورد کرده و آنها را تحريک مي کنند و به تراز هاي بالاتر انرژي مي فرستند. اتمهاي نيتروژن نيز در بازگشت به تراز هاي قبلي خود انرژي خود را به مولکول هاي CO۲ منتقل مي کنند و ان ها را تحريک مي نمايند و به همين روند پرتو ها تقويت شده تا خروجي ليزر آغاز گردد.

● انواع ليزر هاي CO۲ :

۱ - ليزر با لوله بسته

۲ - ليزر با جريان گاز

۳ - ليزر هاي با تخليه عرضي در فشار اتمسفر ( TEA )

ليزر با لوله بسته

در اين گونه ليزر ها گاز CO۲ و نيتروژن در لوله هاي تخله قرار دارند. مشکلي که براي اين ليزر ها وجود دارد اين است کهدر جريان تخليه الکتريکي مولوکول هاي CO۲ به CO تبديل مي شوند . اين واکنش خيلي سريع است و اگر تمهيداتي به کار گرفته نشود ، عمل ليزر پس از چند دقيقه متوقف مي شود.

يکي از راهها اين است که هيدروژن يا بخار آب به مخلوط گاز اضافه کنيم تا با ترکيب مجدد CO را به CO۲ تبديل کند.

سرد کردن گاز در اين گونه ليزر ها از ديگر مشکلاتي است که مي تواند توان ليزر را به ۱۰۰ وات محدود کند .طرح هاي لوله بسته خيلي مرسوم نيستند ولي در طرح حاي موجبر ب کار برده مي شوند . در موجبر ها ابعاد داخلي لوله کوچک (در حد ميليمتر ) است و موجبر دي الکتريک را به وجود مي آورد . کيفيت پرتوي عالي و خروجي نسبتا زياد با توجه به قطر هاي کوچک لوله بدست مي آيد .

تحريک به کمک ميدان الکتريکي قوي يا ميدان RF که به داخل ماده موجبر هدايت مي شود انجام مي گيرد.

ليزر هاي با جريان گاز:

دو مشکل تجزيه CO۲ و سرد کردن گاز را مي توان با حرکت دادن گاز در سر تا سر لوله برطرف کرد .در طرح هاي ساده جريان گاز و تخليه الکتريکي هر دو در سر تا سر لوله ليزر انجام مي شود. اگر اقدامي براي تبديل گاز انجام نشود ، گاز بايد به طور مداوم به بيرون جريان يابد. ولي از آنجا که فشار گاز پايين است مقدار گاز مصرفي زياد نخواهد بود. توان خروجي ين ليزر ها به طور خطي با افزايش طول لوله افزايش مي يابد . حدود ۶۰ وات به ازاي هر متر . ولي براي توان هاي بيشتر از چند کليو ولت به طول هاي بزرگ نياز داريم .

افزايش ماکزيمم توان خروجي ، با جريان عرضي و سريع ممکن خواهد بود .تخليه الکتريکي را نيز مي توان هم جهت با جريان گاز انجام داد . اين طرح امکان توان تا حدود ده ها کيلو ولت و به صورت مداوم را ممکن مي سازد . خروجي هاي بيشتر نيز امکان پذير است اما ابعاد بزرگ ليزر و منابع تغذيه مورد نياز ، کاربرد آِن را در صنعت با مشکل رو برو مي کند.

ليزر هاي با تخليه عرضي در فشار اتمسفر ( TEA ):

تا کنون براي افزايش توان خروجب ليزر CO۲ طول تيوپ و سرعت جريان گاز را افزايش داديم . اما يک راه ديگر براي افزايش توان ليزر افزايش فشار است .

متاسفانه با افزايش فشار به ولتاژ هاي بزرگي براي تخليه الکتريکي و تحريک دي اکسيد کربن نياز است و تجهيزات مورد نياز عظيم مي باشد . لذا در اين روش تخليه در لوله هاي به طول چند متر مشکل خواهد بود . از طرفي تخليه الکتريکي عرضي براي حدود ۱۰ ميليمتر يا اين حدود قابل قبول تر است . عمل ليزر به طور مداوم به دليل عدم پايداري تخليه در فشار هاي بالاتر از ۱۰۰ ميليمتر جيوه مشکلاتي به همراه خواهد داشت .بنابر اين ليزر هاي با فشار گار بالا بايد به صورت ضرباني کار کنند و به صورت عرضي تخليه شوند .چنين ليزر هايي با تخليه عرضي در فشار اتمسفر ، (TEA) ناميده مي شوند . گرچه فشار گاز ممکن است متغير و حدود چند اتمسفر باشد ،اما توسط اين ليزر ها مي توان ضربان هايي با توان بالا و دوره هاي حدود ۵۰ نانو ثانيه و با انرژي ۱۰۰ ژول به دست آورد .

در فشار هاي خيلي بالا و حدود ۱۰ اتمسفر ، بخورد هاي مولکولي باعث پهن کردن خطوط طيف ليزر شده و تنظيم ليزر را روي طول موج هاي مختلف مقدور مي سازد.

اکنون پس از توضيحاتي که در مورد ليزر ها و انواع آنها داده شد ، به بررسي ساخت يک نمونه از ليزر دي اکسيد کربن با جريان گاز مي پردازيم .

▪ اجزاي سازنده ليزر CO۲ با جريان گاز :

ـ تيوپ ليزر

ـ آينه هاي ليزر

ـ منبع گاز CO۲ و N۲ و He

ـ پمپ خلا

ـ منبع ولتاژ بالا

ـ آند و کاتد

ـ سيستم خنک کننده

ـ پيچ ها و پايه هاي تنظيم

در ادامه به برسي هريک از اجزاي ليزر به طور مجزا مي پردازيم و با ارائه آمار و ارقام و روش هاي پيشنهادي ، تئوري کاملي از ساخت ليزر CO۲ با جريان گاز ارائه خواهيم داد .

● سيستم خلا و گازهاي ليزر :

همان طور که در طرح ساخت بيان شد ، از سيستم جريان گاز با تخلي الکتريکي ولتاژ بالا استفاده مي شود. در ادامه نکات مهمي در مورد راه اندازي سيتم خلا و جريان گاز بيان مي شود

- تمام هواي داخل لوله بايد تخليه شود . تخليه بايد تقريبا به طور کامل انجام شود چرا که وجود هواي پس ماند در لوله باعث ضعيف شدن پرتوي خروجي يا عدم خروجي ليزر مي شود.

- هر گونه آلودگي را از روي تيوپ ليزر پاک کنيد چرا که ممکن است باعث اختلال در پرتوي خروجي شود . توجه شود که برخي از مواد خلا مانند گريش و مواد پوشاننده درز ها مشکلي ايجاد نمي کند.

- فشار گاز ليزر را به صورت تکي يا مخلوط ، چه در ابتداي کار و چه به هنگام عمل ليز کنترل کنيد .

درصد ترکيب گاز ها در ليزر co۲ به صورت زير است:

گاز ها/حجم (ليتر)/فشار (بار)

دي اکسيد کربن ۱۶% تا ۴% / ۷۹۳۰ – ۲۸۰ / ۱۶۷ - ۲۴۰۰

نيتروژن ۲۰% تا ۱۰% / ۵۶۶۴ – ۲۰۰ / ۲۱۲۴ - ۷۵

هليوم به ميزان تعادل / ۲۱۲۴ – ۷۵ / ۱۴۶ - ۲۱۰۰

با توجه به نقشه ساخت ليزر به صورت زير عمل مي کنيم .

ابتدا ورودي گاز ليزر را ميبنديم و سپس از طرف ديگر توسط پمپ تخليه کاواک را به طور کامل تخليه مي کنيم . منبع گاز را با توجه با جدول بالا پر ميکنيم و سپس آن را به ورودي کاواک متصل مي کنيم . سپس شير ورودي را باز کرده تا مخلوط گاز وارد کاواک شود به منظور برقرار کردن جريان گاز در طول کاواک بايد خروجي ليزر را به پمپ خلا متصل کنيم تا با مکشي که ايجاد ميکند ، گاز در طول لوله جريان يابد .

راه ديگر براي ايجاد جريان گاز اين است که خروجي کاواک را به يک مخزن خالي گاز با فشار کمتر از مخزن ورودي متصل کنيم . توجه شود که بايد مسير جريان گاز در طول لوله از آند به کاتد باشد تا تخليه الکتريکي هم مسير با عبور جريان انجام شود . لوله هايي که مخزن گاز و پمپ خلا را به ليزر متصل مي کنند بايد انعطاف پذير باشند . محل اتصال لوله ها به ليزر بايد کاملا عايق بندي شود تا هيچ گونه نشط به بيرون نداشته باشد و باعث افت فشار نشود .

● تيوپ ليزر :

مهمترين قسمت ليزر co۲ تيوپ آن مي باشد . تيوپ هاي ليزر را معمولا از جنس لوله تخليه پلاسما يا از جنس شيشه مي سازند . اما کاواک هاي شيشه اي مرسو تر هستند زيرا دست رسي و ساخت آنها آسان تر است .

بهترين شيشه به منظور ساخت کاوا ليزر ، شيشه پريکس نسوز است که در مقابل تغيير دما مقاومت بالايي دارد . چرا که سيستم ليزر با توليد گرماي زيادي همراه است.

با توجه به طرح ساخت ، طول تيوپ ليزر را ۴۵ سانتي متر و قطر مقطع آن را ۲.۵ سانتي متر در نظر مي گيريم . جهت اتصال لوله هاي ورودي و خروجي گاز ، دو سوراخ در قسمتهاي ابتدا و انتهاي تيوپ ليزر تعبيه مي کنيم يا اينکه تيوپ را به هنگام ساخت به گونه اي مي سازيم که قابليت اتصال دو لوله به ابتدا و انتهاي ان وجود داشته باشد. تيوپ ليزر ابتدا در يک لوله شيشه اي بزرگتر که همان لوله سيستم خنک کننده است قرار مي گيرد و سپس بر رويه پايه هاي نگه دارنه ليزر محکم مي شود.

● سيستم خنک کننده :

از انجا که عمل ليز گرماي زيادي ايجاد مي کند و توان ليزر را تا حد زيادي کاهش مي دهد پس بايد به فکر راهي براي خنک کردن تيوپ ليزر و آينه ها باشيم.

يک روش خنک کردن سيستم استفاده از جريان گاز مي باشد . و روش ديگر استفاده از سيستم خنک کننده ي گردش آب مي باشد . به اين منظور بايد کاواک را در يک لوله شيشه اي بزرگ قرار دهيم . طرز کار به گونه اي است که تيوپ ليزر در وسط لوله بزرگتر قرار دارد و آب از اطراف آن جريان مي يابد و آن را خنک مي کند. جهت اجاد جريان اب در سيستم خنک کننده بايد دو سوراخ در لوله شيشه اي بزرگ به منظور اتصال لوله هاي ورودي و خروجي آب تعبيه کنيم . و با اتصال آن از طريق لوله ها به يک پمپ ، آب را از يک مخزن درون لوله شيشه اي به جريان بيندازيم . جهت پمپ آب ميتوان از پمپ آکواريوم يا پمپ کولر هاي آبي استفاده کرد که اب را از يک منبع به داخل سيستم خنک کننده جريان مي دهند.

در بستن لوله هاي آب و سيستم خنک کننده به هم سعي شود تا هيچگونه نشط آب به بيرون وجود نداشته باشد.

طبق طرح طول لوله شيشه اي سيستم خنک کننده ۳۰ سانتي متر و قطر آن ۵ سانتي متر مي باشد .

● آينه ها و نصب آنها در ليزر:

همانطور که در قسمت تشديد کننده هاي نوري بيان شد براي افزايش توان ليزر و موازي کردن مسير بازتاب پرتوها در کاواک از آينه هايي با درصد بازتابش بالا استفاده مي شد تا فوتونها بتوانند بين دو آينه بازتاب کننده براي جلوگيري از تلفات به دليل جلوگيري از پراش در لبه هاي آينه ها از سيستمي استفاده مي شود که در آن يک آينه تخت با در صد بازتابش تقريبا ۱۰۰% و يک آينه مقعر با در صد بازتابش تقريبا ۹۰%در دو طرف کاواک تعبيه شده باشد. با توجه به در صد بازتابش آينه مقعر با بازتابش ۹۰% مي باشد.

از آنجا که خروجي ليزرهاي co۲ در محدوده ۱۰.۶ ميکرون است از قطعات اپتيکي مثل شيشه و يا کوارتز جهت ساختن آينه هاي ليزر نمي توان استفاده کرد .چون اين مواد در محدوده ۱۰.۶ جذب زيادي دارند بنابراين خروجي ليزر را به شدت کاهش مي دهند و در اثر گرماي زيادي که در اثر فرايند جذب در آنها ايجاد مي شود ممکن است بشکنند يا ذوب شوند. بنابراين براي ساختن آينه هاي ليزر از موادي مانند ژرمانيوم – گاليوم - آرسنايد- سولفيد روي- طلا و هالوژن ها مي توان استفاده کرد. در ميان اين آينه ها هالوژنها کمترين جذب را دارند ولي جذب رطوبت و نرم بودن آنها مشکلاتي را فراهم مي کند. آينه هاي فلزي با در صد بازتاب ۱۰۰% نيز مي توانند براي استفاده در اين طول موجها مورد استفاده قرار گيرند.

ما در ساخت ليزر co۲ با جريان گاز از آينه ژرمانيوم و طلا استفاده مي کنيم. به اين صورت که آينه تخت را از جنس آينه ژرمانيوم و آينه مقعر را از جنس آينه طلا انتخاب مي کنيم.

تقريبا بيشترين هزينه در ساخت ليزر co۲ مربوط به تهيه آينه هاست.

لازم به تذکر است که آينه مقعر طلا که مورد استفاده قرار مي گيرد داراي شعاع انحناي cm ۱۲۰ بايد باشد در ضمن خروجي ليزر هم از همين آينه هاست.

نکته ديگري که بايد هنگام تهيه آينه ها در نظر گرفت اين است که آينه ها بايد از طرف جلوي آينه پوشش داده شده باشند يعني پوشش طلا يا ژرمانيوم بايد بر روسي سطح ِنه باشد نه پشت آينه.

در صورتي که در تهيه آينه طلا با مشکل مواجه شديم مي توانيم از آينه آلومينيوم نيز استفاده کرد.

گاهي اوقات نيز در ساخت آينه ها سطح آينه را با استفاده از چند ماده مختلف با در صد بازتابش بالا در طول موجهاي متفاوت استفاده مي شود. ولي ضخامت پوش هر ماده بر روسي سطح آينه برابر با نصف طول موج نوري است که آينه براي آن طراحي شده است.

در انتخاب آينه مقعر بايد توجه کرد که شعاع انحناي آن بايد بزرگتر از طول کاواک ليزر باشد. در ادامه جدولي از آينه ها و اطلاعات مربوط به آن ارائه شده است.

● نصب آينه ها و پيچهاي تنظيم:

نصب آينه ها به صورت ثابت ولي حرکت در دو انتهاي کاواک ممکن است مشکلاتي از قبيل عدم موازي بودن پرتوها و يا ضعيف شدن توان خروجي ليزر براي ما ايجاد کند.

بنابر اين بهترين کار اين است که آينه ها را بر روي پايه هاي متحرک با پيچ تنظيم نصب کنيم تا بتوانيم ان را به راحتي حرکت داده و تنظيم کنيم. از انجا که تهيه يک تنظيم کننده ايدهآل که با سيستم خلا کاواک ليزر سازگار باشد بسيار هزينه بر است پس يک راهکار پيشنهادي ارائه مي کنيم.

مطابق شکل ارائه شده با دوقطعه فلز در ابتدا ، نگهدارنده اي براي آينه ها مي سازيم و براي تعبيه پيچ هاي تنظيم دو سوراخ در آنها ايجاد مي کنيم .براي اتصال اينه ها به کاواک خلا ، به ورقه اي از جنس آلومينيوم انعطاف پذير نياز داريم . فويل الومينيوم را به صورت زيگ زاگ مطابق شکل به صورت استوانه اي که قطر سطح مقطع ان برابر با قطر کاواک است شکل مي دهيم و لبه هاي آن را توسط چسب قابل انعطافي مانند چسب آکواريوم به هم مي چسبانيم . سپس يک انتهاي استوانه انعطاف پذير ساختگي خود را به آينه مي چسبانيم و طرف ديگر آن را به کاواک ليزر . با قرار دادن پيچ هاي تنظيم مطابق شکل پس از چک کردن عدم نشط گاز به بيرون با روشن کردن ليزر ، آينه ها را تنظيم مي کنيم . لازم به ذکر است که اين سيستم بايد براي هر دو آينه تخت و مقعر به کار برده شود .

● تنظيم پرتوي خروجي:

جهت استفاده از پرتوي ليزر بايد قادر باشيم آن را در جهات مختلف هدايت کنيم.

قبل از هر چيزي بايد از موازي بودن پرتو هاي خروجي اطمينان حاصل کنيم. براي اين منظور کاغذي را از وسط سوراخ کرده به گونه اي در جلوي کاواک ليزر قرار مي دهيم که محور مرکزي گذرنده از کاواک هم راستا با سوراخ باشد. سپس با دستکاري پيچ هاي تنظيم آينه ها پرتوي خروجي از ليزر را به گونه اي تنظيم مي کنيم تا از مرکز سوراخ عبور کند . اکنون ما يک دسته پرتوي مستقيم داريم . از قبل لازم به ذکر است که به دليل نوع اينه هاي استفاده شده و سيتم بازتابش رفت و برگشت فوتون بين دو آينه پرتوي خروجي يک پرتوي موازي است.اکنون مي خواهيم پرتو را با قطر هاي متفاوت بر روي نقطه مورد نظر متمرکز کنيم. جهت اين کار مي توان از سيستم عدسي هاي مرکب استفاده کرد . چند نمونه از سيتم هاي عدسي مرکب به منظور هدايت پرتو در شکل نشان داده شده که باتوجه به انها مي توانيم با استفاده از عدسي هاي گوناگون با فاصله کانوني ها وشعاع هاي انحناي مختلف پرتوي خروجي را به گونه اي که تمايل داريم هدايت کنيم .

نکته ي ديگر در تنظيم پرتوي خروجي استفاده از پهن کننده پرتو است . پهن کننده ها شعاع پرتو هاي نوري را افزايش داده و ما ميتوانيم با عبور دسته پرتوي گسترده تر از عدسي ، سطح کانوني کوچک تري بدست آوريم و پرتو را بيشتر متمرکز کنيم .

راه ديگري که در انتقال پرتو ها مفيد است استفاده از تارهاي نوري موج بر است که مي توانند با قابليت انعطاف پذيري خود ، پرتو را به نقاط مختلف انتقال دهند.

اصولا اين تارهاي نوري داراي قطرهاي کوچک ، از جنس شيشه يا کوارتز هستند و داراي يک هسته مرکزي با ضريب شکست بزرگتر از محيط اطراف خود مي باشند.پرتو نور قادر به حرکت در داخل هسته مرکزي به صورت زيگ زاگ به دليل بازتاب کلي از فصل مشترک هسته مرکزي با جداره مي باشد.

متاسفانه اين روش براي طول موجهاي تا ۱.۶ ميکرون به کار مي رود . چون ميزان جذب براي طول موج هاي بزرگتر زياد است ، از اين روش براي انتقال پرتو در ليزر co۲ نمي توان استفاده کرد .

● ولتاژها:

همان طور که قبلا نيز بيان شد ، دمش در ليزر هاي گازي از نوع تخليه الکتريکي است که توسط ولتاژ هاي بالا انجام مي شود .از آنجا که دمش در ليزر هاي co۲ طي دو مرحله انجام مي شود ، بنابر اين ابتدا بايد توسط تخليه الکتريکي ولتاژ بالا اتم هاي نيتروژن را تحريک کنيم تا به حالت برانگيخته برسند و با انتقال انرژي خود به مولکول هاي co۲ عمل ليز آغاز شود .

اوين حالت تحريکي ازت تقريبا در ۰.۳ الکترون ولت است . بنا بر تجربه براي شروع عمل ليز به ۲ الکترون ولت انرژي نياز دارد .

لازم به ذکر است که ليزر هاي co۲ با جريانDC يا جريان متناوب AC با فرکانس خيلي پايين کار مي کند. البته جريان هاي AC در ليزر هايي استفاده مي شود که به صورت ضرباني دمش مي شوند و خروجي ناپيوسته دارند .

در مورد ليزر هاي co۲ ولتاژي را برابر با ۱۰ تا ۱۵ کيلو ولت DC به ازاي هر متر تخليه الکتريکي استفاده مي کنيم . که حدود جريان الکتريکي ما بين ۱۰ تا ۱۵ ميلي آمپر است .

براي ايجاد جريان DC مي توانيم از يکسو کننده هاي جريان AC استفاده کنيم تا به ولتاژ آغازين ۱۰ کيلو ولت برسيم .

در ليزر هاي co۲ نياز نداريم که از سيستم هاي ولتاژ بالا با قابليت تنظيم استفاده کنيم . اما استفاده کردن از چنين سيستمي که قابليت تنظيم ولتاژ خروجي را داشته باشد براي تنظيم قدرت خروجي ليزر مناسب ست.چرا که هر چه ولتاژ بالاتري به کار ببريم ، عمل ليز با قدرت بيشتري انجام مي شود.

ولتاژ بالاي اعمال شده به دو سر تيوپ ليزر اعمال مي شود ، يک ميدان يکنواخت در سر تا سر لوله ايجاد ميکند و الکترونها در اين ميدان شتاب مي گيرند و با برخورد به ديگر اتم ها آنها را تحريک مي کنند.

گاهي اوقات قبل از عمل تخلي گاز را کمي يونيزه مي کنند . اين عمل به کمک يک پالس ولتاژ بالا که به يکي از الکترود ها اعمال مي شود يا به کمک ي سيم کوتاه که به دور لوله پيچيده شده ، انجام مي گيرد . در اين روش هم الکترون ها و هم يون ها و هم مولکول هاي خنثي در محيط وجود دارند . الکترونهايآزاد توسط ميدان الکتريکي شتاب گرفته و به سمت آنود حرکت مي کنند.

نکته اي که به هنگام تنظيم ولتاژ مناسب در نظر مي گيريم اين است که ولتاژ اعمال شده را از مرز ۱۵ کيلو ولت آغاز ميکنيم . ولتاژ را اندک اندک افزايش ميدهيم تا يک باريکه نوري موازي و درخشان در مرکز کاواک ليزر مشاهده شود . در چنين حالتي ولتاژ اعمال شده ولتاژ مناسبي است.

لازم به ذکر است که استفاده از ولتاژ هاي بالا به مراقبت بسيار زيادي نياز دارد .

از سيم هاي رابط عايق استفاده کنيد و هر جا که سيم پوشش خود را از دست مي دهد آان را عايق کنيد . سيستم ولتاژ بالا و خود دستگاه ليزر بايد بر روي پايه هاي محکم و بدون لغزش نصب شده باشد تا از هر گونه لغزش و خطر احتمالي برخورد سيم ها جلو گيري شود.

به هنگام کار کردن با چنين سيستمي بسيار دقت کنيد تا سيمهاي کاتد و انود ۲ اينچ به ازاي هر ۱۰ کيلو ولت از هم فاصله داشته باشند. تا از هر گونه جرقه زدن و اتصال کوتا اجتناب شود.

● الکترود ها :

يکي از مهمترين اجزاي يک ليزر الکترود هاي آن مي باشد. همان طور که قبلا نيز اشاره شد ، الکترود ها با آزاد کردن الکترون هاب اوليه نقش مهمي در شروع عمل ليز ، ايفا مي کنند . در ليزر هاي مختلف ، انواع متعددي از الکترودها استفاده مي شود. در ليزر هاي co۲ به طور معمول از الکترود هايي از جنس آلو مينيوم استفاده مي شود. چراکه آلومينيوم داراي الکتونهاي ظرفيت مناسب جهت ازاد شدن توسط ولتاژ بالا مي باشد . همچنين از انجا که سطح الومينيوم هميشه پوشيده از يک لايه اکسيد آلومينيوم است اين امر به ازاد کردن الکترون هاي بيشتري کمک مي کند. در طرح ليزر از ورقه هاي نازک و انعطاف پذير آلومينيوم براي ساخت کاتد و آنود استفاده مي کنيم . روش کار به اين صورت است که درو قطعه ورقه الومينيوم با عرض ۳ و طول ۱۵ سانتي متر تهيه مي کنيم . سپس اين ورقه ها را به شکل استوانه هايي هم قطر با تيوپ ليزر يعني به قطر ۲.۵ سانتي متر لوله مي کنيم و در دو انتهاي تيوپ ليزر فرو ميکنيم . سپس يک سانتي متر از هر طرف را از لوله خارج کرده و بر روي خود تيوپ خم مي کنيم . پس از اتصال سيم هاي رابط جريان به ورقه هاي آلومينيوم ، آن قسمت از تيوپ را که ورقه هاي آلومينيوم بر روي آن تا خورده به شدت عايق بندي مي کنيم تا از هرگونه تماس با آن ها غير ممکن شود .

لازم به ذکر است ، سيتم آينه ها و پيچ هاي تنظ


منابع :
----------------------
Sams FAQ in laser construction
Laser principle and application /J.Wilson – J.F Havaks
Laser miloni
aftab.ir
کارگاه هواشناسی و پژوهشگاه لیزر و نانو تکنولوژی
خانه فیزیک شهرستان کاشمر
----------------------

کلمات کليدي :
----------------------
لیزر - لیزر های گازی-ساخت لیزر گازی co۲-تشدید کننده های نوری-اجزای سازنده لیزر-تیوپ لیزر- تلفات لیزر-آینه ها و نصب آنها در لیزر-
----------------------

نام ثبت کننده مقاله : parvaz2006

اين مقاله 5585 بار مطالعه شده است



مقالات مرتبط

تئوري ساخت ليزر گازي (CO2 (1

وقتي که الکترون در يکي از مدارهاي مجاز يا حالت پايه قرار دارد هيچ انرژي توسط اتم ساتع نمي شود. هر يک از اين مدار هاي مجاز به يک تراز انرژي معين يا حالت انرژي معين مربوط مي شوند. الکترونها و اتم ها با حرکت از يک مدار با ا ... ادامه ...

تکنولوژي هيدرات هاي گازي (1)

● مقدمه: منشا سوختهاي گازي متفاوت است. برخي به طور طبيعي وجود دارند و برخي ديگر از تغيير شکل سوختهاي مايع و يا جامد تهيه مي شوند. سازنده ي اصلي مفيد آنها هيدروژن ٬ اکسيد کربن و متان است و گاهي هيدروکربورهاي سنگين تر م ... ادامه ...

تکنولوژي هيدرات هاي گازي (2)

● اصول ايمني در تزريق : قبل از شروع فرآيند تزريق گاز بايد از تمام مسيرها بازديد شود و از بسته بودن تمام شيرها، اطمينان حاصل کنيم. در صورتي که مسيرهاي لوله کشي طولاني و مقدار انشعاب ها زياد باشد لازم است که روي نقشه ي ... ادامه ...

روش هاي جلوگيري از يخ زدگي در توربين هاي ...

امروزه توربين هاي گازي چه در سيکل هاي ساده و چه در سيکل هاي ترکيبي نقش بسزايي در توليدانرژي الکتريکي موردنياز کشور بر عهده دارند و با در نظر گرفتن روند رو به رشد نصب واحدهاي سيکل ترکيبي در برنامه هاي جاري و آتي وزارت ني ... ادامه ...

کامپوزيت ها يا چندسازه هاي ساخت بشر

از اولين کامپوزيت ها يا همان چندسازه هاي ساخت بشر مي توان به کاه گل اشاره کرد. قايق هايي که سرخ پوست ها با قير و بامبو مي ساختند و تنورهايي که از گل، پودر شيشه و پشم بز ساخته مي شدمد و در نواحي مختلف کشورمان يافت شده است ... ادامه ...

روش هاي ساخت و کاربردها

نقاط کوانتومي ــ يا نانوکريستال ها ــ در دستهٔ نيمه رساناها جاي مي گيرند. نيمه رساناها اساس صنايع الکترونيک جديد هستند و در ابزارهايي مانند ديودهاي نوري و رايانه هاي خانگي به کار گرفته مي شوند. اهميت نيمه رساناها در اين ... ادامه ...

فن آوري نانو و کاربرد آن در ساخت تجهيزات ...

نانو تکنولوژي (Nano technology) يا به عبارتي فن آوري مادون ريز در دو دهه اخير پيشرفت هاي فراواني را در تکنولوژي تجهيزات و مواد با ابعاد بسيار کوچک به دست آورده است، و به سوي تحولي فوق العاده که تمدن بشري را تا پايان اين ... ادامه ...

نانو تيوپهاي كربني و روشهاي ساخت آنها (1 ...

● نانو تيوپهاي (نانو تيوب) كربني: يكي از اكتشافات بزرگ مربوط به Nanotechnology ، كشف Nanotube است .نانو تيوبها صفحاتي از اتمهاي كربن هستند كه درون قسمتي غلطك مانند حركت مي كنند ودر ظاهر شبيه توريهاي سيمي هستند كه بر ر ... ادامه ...

نانو تيوپهاي كربني و روشهاي ساخت آنها (2 ...

پايداري قوس الكتريكي عامل مهمي در سنتز به شمار مي آيد با اين وجود استفاده از يك منبع تغذيه ي DCميتواند تاثير خوبي در سنتز داشته باشد وآزمايشات نشان داده است هر چند اندازه ي شدت جريان نسبت به اختلاف پتانسيل بيشتر باشد شرا ... ادامه ...

آموزش ساخت نمايشگر ليزري

در اين قسمت با يک مدار ساره جهت نمايشگر ليزري(Show Laser) و همچنين در مدارمکمل آن با کنترل PWM موتور DC جهت show laser نيز آشنا مي شويد.همچنين سعي کرده ايم مداري ساده جهت کنترل دور موتور براي laser show را به شما نشان ده ... ادامه ...

گروهبندی


groupاجتماعی
groupفرهنگی
groupمذهب و عرفان
groupصنایع
groupمعرفی شرکتها و ارگانها
groupاقتصادی
groupپزشکی
groupسلامتی و بیماریها
groupمدیریت
groupنرم افزار کامپیوتر
groupبرنامه نویسی
groupسخت افزار کامپیوتر
groupفن آوری اطلاعات
groupفن آوری نوین
groupبرق و الکترونیک
groupتاریخ
groupزندگینامه اشخاص
groupمعرفی مناطق
groupجغرافیا
groupشهر سازی
groupنقشه برداری
groupمعماری
groupعمران
groupمکانیک
groupکشاورزی
groupروانشناسی
groupموسیقی
groupاختر شناسی
groupهنر و ادبیات
groupشعر
groupکار , اشتغال و حرفه
groupنقد فیلم , نقد ادبی
groupتئاتر و سینما
groupآشپزی
groupورزش و بازیها
groupماوراء طبیعت
groupنمونه سوال درسی
groupمسافرت
groupطنز
groupسرگرمی
groupمطالب جالب
groupجملات و مطالب زیبا
groupگوناگون



تذکر بسیار مهم ::
طبق ماده 3 آیین نامه اجرایی ماده 7 قانون حمایت از مصرف کنندگان مسئولیت تبلیغ خلاف واقع بر عهده سفارش دهنده و سازنده آگهی است
قبل از استفاده از وبسایت باید صفحه قوانین و راهنما را به دقت مطالعه نمایید و استفاده از مطالب وبسایت به منزله این است که با تمام موارد ذکر شده موافقت کرده اید

صفحه راهنما صفحه قوانین
مسئولیت آگهی ها به عهده آگهی دهندگان می باشد. لطفآ در کسب اعتبار و اعتماد آگهی دهنده دقت کافی به عمل آوردید.جهت تماس با آگهی دهنده فقط از طریق اطلاعات تماس وی تماس حاصل فرمایید

 ثبت نام | تعرفه ها | تازه ها | قوانین | تماس با ما

NiazeMarkazi
Generated in 0.13seconds