Jebkuras lāzerierīces galvenā darba sastāvdaļa ir tā sauktā aktīvā vide. Tas ne tikai darbojas kā virzītas plūsmas avots, bet dažos gadījumos var to ievērojami uzlabot. Tieši šī īpašība piemīt gāzu maisījumiem, kas darbojas kā aktīvā viela lāzera iekārtās. Tajā pašā laikā ir dažādi šādu ierīču modeļi, kas atšķiras gan pēc konstrukcijas, gan pēc darba vides īpašībām. Tā vai citādi gāzes lāzeram ir daudz priekšrocību, kas ļāvušas tam ieņemt spēcīgu vietu daudzu rūpniecības uzņēmumu arsenālā.
Gāzes barotnes darbības iezīmes
Tradicionāli lāzeri tiek saistīti ar cietiem un šķidriem materiāliem, kas veicina gaismas stara veidošanos ar nepieciešamo veiktspēju. Šajā gadījumā gāzei ir viendabīguma un zema blīvuma priekšrocības. Šīs īpašībasļaut lāzera staram neizkropļot, nezaudēt enerģiju un neizkliedēt. Tāpat gāzes lāzeram ir raksturīgs paaugstināts starojuma virziens, kura robežu nosaka tikai gaismas difrakcija. Salīdzinot ar cietām vielām, gāzes daļiņu mijiedarbība notiek tikai sadursmju laikā termiskās nobīdes apstākļos. Rezultātā pildvielas enerģijas spektrs atbilst katras daļiņas enerģijas līmenim atsevišķi.
Gāzes lāzerierīce
Klasisko šādu ierīču ierīci veido noslēgta caurule ar gāzveida funkcionālo vidi, kā arī optiskais rezonators. Izplūdes caurule parasti ir izgatavota no korunda keramikas. Tas ir novietots starp atstarojošo prizmu un spoguli uz berilija cilindra. Izlāde tiek veikta divās sekcijās ar kopīgu katodu pie līdzstrāvas. Tantala oksīda aukstie katodi visbiežāk tiek sadalīti divās daļās ar dielektrisko starpliku palīdzību, kas nodrošina vienmērīgu strāvu sadalījumu. Tāpat gāzes lāzera ierīce nodrošina anodu klātbūtni - to funkciju veic nerūsējošais tērauds, kas tiek pasniegts vakuuma silfonu veidā. Šie elementi nodrošina elastīgu savienojumu starp caurulēm, prizmu un spoguļu turētājiem.
Darba princips
Aktīvā ķermeņa piepildīšanai gāzē ar enerģiju tiek izmantotas elektriskās izlādes, kuras ģenerē elektrodi ierīces caurules dobumā. Elektronu sadursmes laikā ar gāzes daļiņāmviņi ir uzbudināti. Tas rada pamatu fotonu emisijai. Stimulētā gaismas viļņu emisija caurulē palielinās, kad tie iet cauri gāzes plazmai. Atsegtie spoguļi cilindra galos veido pamatu priekšroka gaismas plūsmas virzienam. Caurspīdīgs spogulis, kas tiek piegādāts ar gāzes lāzeru, atlasa daļu fotonu no virziena stara, un pārējie tiek atstaroti caurulē, saglabājot starojuma funkciju.
Funkcijas
Izplūdes caurules iekšējais diametrs parasti ir 1,5 mm. Tantala oksīda katoda diametrs var sasniegt 48 mm ar elementa garumu 51 mm. Šajā gadījumā konstrukcija darbojas līdzstrāvas iedarbībā ar spriegumu 1000 V. Hēlija-neona lāzeros starojuma jauda ir maza un, kā likums, tiek aprēķināta W desmitdaļās.
Oglekļa dioksīda modeļos tiek izmantotas caurules ar diametru no 2 līdz 10 cm.. Jāatzīmē, ka gāzes lāzeram, kas darbojas nepārtrauktā režīmā, ir ļoti liela jauda. No darbības efektivitātes viedokļa šis faktors dažkārt ir pluss, tomēr, lai saglabātu šādu ierīču stabilu darbību, ir nepieciešami izturīgi un uzticami spoguļi ar uzlabotām optiskajām īpašībām. Parasti tehnologi izmanto metāla un safīra elementus ar zelta apstrādi.
Lāzeru dažādība
Galvenā klasifikācija paredz šādu lāzeru iedalījumu pēc gāzu maisījuma veida. Mēs jau esam minējuši modeļu funkcijas, kuru pamatā ir oglekļa dioksīda aktīvs korpuss, bet arījonu, hēlija-neona un ķīmiskās vides ir izplatītas. Lai izgatavotu ierīces dizainu, jonu gāzes lāzeriem ir jāizmanto materiāli ar augstu siltumvadītspēju. Jo īpaši tiek izmantoti keramikas-metāla elementi un detaļas, kuru pamatā ir berilija keramika. Hēlija-neona nesēji var darboties dažādos viļņu garumos infrasarkanajā starojumā un redzamās gaismas spektrā. Šādu ierīču rezonatora spoguļi atšķiras ar daudzslāņu dielektriskiem pārklājumiem.
Ķīmiskie lāzeri ir atsevišķa gāzes cauruļu kategorija. Tie paredz arī gāzu maisījumu izmantošanu kā darba vidi, bet gaismas starojuma veidošanās procesu nodrošina ķīmiska reakcija. Tas ir, gāzi izmanto ķīmiskai ierosināšanai. Šāda veida ierīces ir izdevīgas, jo tās var tieši pārvērst ķīmisko enerģiju elektromagnētiskajā starojumā.
Gāzes lāzeru izmantošana
Praktiski visi šāda veida lāzeri ir ļoti uzticami, izturīgi un par pieņemamu cenu. Šie faktori ir izraisījuši to plašu izmantošanu dažādās nozarēs. Piemēram, hēlija-neona ierīces ir atradušas pielietojumu nivelēšanas un regulēšanas darbībās, kas tiek veiktas raktuvēs, kuģu būvē, kā arī dažādu konstrukciju būvniecībā. Turklāt hēlija-neona lāzeru īpašības ir piemērotas izmantošanai optisko sakaru organizēšanā, hologrāfisko materiālu un kvantu žiroskopu izstrādē. Nebija izņēmums praktisko labumu ziņā unargona gāzes lāzers, kura pielietojums liecina par efektivitāti materiālu apstrādes jomā. Jo īpaši šādas ierīces kalpo kā cieto iežu un metālu griezējs.
Gāzes lāzera apskati
Ja aplūkojam lāzerus no izdevīgu ekspluatācijas īpašību viedokļa, daudzi lietotāji atzīmē gaismas stara augsto virzību un vispārējo kvalitāti. Šādas īpašības var izskaidrot ar nelielu optisko kropļojumu daļu neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras apstākļiem. Runājot par trūkumiem, ir nepieciešams liels spriegums, lai atraisītu gāzveida vides potenciālu. Turklāt hēlija-neona gāzes lāzera un ierīču, kuru pamatā ir oglekļa dioksīda maisījumi, pievienošanai nepieciešams ievērojams elektroenerģijas daudzums. Bet, kā liecina prakse, rezultāts sevi attaisno. Tiek izmantotas gan mazjaudas ierīces, gan ierīces ar lielu jaudas potenciālu.
Secinājums
Joprojām nepietiekami tiek apgūtas gāzizlādes maisījumu iespējas to izmantošanai lāzersistēmās. Neskatoties uz to, pieprasījums pēc šādām iekārtām jau ilgu laiku veiksmīgi aug, veidojot atbilstošu nišu tirgū. Gāzes lāzers ir saņēmis vislielāko izplatību nozarē. To izmanto kā instrumentu smailai un precīzai cietu materiālu griešanai. Taču ir arī faktori, kas kavē šādu iekārtu izplatību. Pirmkārt, tas ir ātrs elementu pamatnes nodilums, kas samazina ierīču izturību. Otrkārt, ir augstas prasības elektriskās izlādes nodrošināšanai,nepieciešams, lai izveidotu staru.
