Het belangrijkste werkende onderdeel van elk laserapparaat is het zogenaamde actieve medium. Het fungeert niet alleen als een bron van gerichte stroming, maar kan het in sommige gevallen aanzienlijk verbeteren. Juist deze eigenschap hebben gasmengsels die als werkzame stof in laserinstallaties werken. Tegelijkertijd zijn er verschillende modellen van dergelijke apparaten, die zowel qua ontwerp als qua kenmerken van de werkomgeving verschillen. Op de een of andere manier heeft de gaslaser vele voordelen waardoor hij een sterke plaats heeft kunnen innemen in het arsenaal van veel industriële ondernemingen.
Kenmerken van de werking van het gasmedium
Traditioneel worden lasers geassocieerd met vaste en vloeibare media die bijdragen aan de vorming van een lichtstraal met de vereiste prestaties. In dit geval heeft het gas de voordelen van uniformiteit en lage dichtheid. deze kwaliteitenlaat de laserstraal niet vervormen, geen energie verliezen en niet verstrooien. Ook wordt de gaslaser gekenmerkt door een verhoogde gerichtheid van straling, waarvan de limiet alleen wordt bepaald door de diffractie van licht. In vergelijking met vaste stoffen vindt de interactie van gasdeeltjes uitsluitend plaats tijdens botsingen onder omstandigheden van thermische verplaatsing. Als resultaat komt het energiespectrum van de vulstof overeen met het energieniveau van elk deeltje afzonderlijk.
Gaslaserapparaat
Het klassieke apparaat van dergelijke apparaten wordt gevormd door een afgesloten buis met een gasvormig functioneel medium, evenals een optische resonator. De ontladingsbuis is meestal gemaakt van korund keramiek. Het wordt tussen een reflecterend prisma en een spiegel op een berylliumcilinder geplaatst. De ontlading wordt uitgevoerd in twee secties met een gemeenschappelijke kathode op gelijkstroom. Koude kathoden van tantaaloxide worden meestal in twee delen verdeeld door middel van een diëlektrische afstandhouder, die zorgt voor een uniforme stroomverdeling. Ook zorgt het gaslaserapparaat voor de aanwezigheid van anoden - hun functie wordt uitgevoerd door roestvrij staal, gepresenteerd in de vorm van vacuümbalgen. Deze elementen zorgen voor een flexibele verbinding tussen buizen, prisma's en spiegelhouders.
Werkingsprincipe
Om het actieve lichaam met gas te vullen met energie, worden elektrische ontladingen gebruikt, die worden gegenereerd door elektroden in de holte van de apparaatbuis. Tijdens de botsing van elektronen met gasdeeltjesze zijn opgewonden. Hiermee wordt de basis gelegd voor de emissie van fotonen. De gestimuleerde emissie van lichtgolven in de buis neemt toe naarmate ze door het gasplasma gaan. De zichtbare spiegels aan de uiteinden van de cilinder vormen de basis voor de voorkeursrichting van de lichtstroom. Een doorschijnende spiegel, die wordt geleverd met een gaslaser, selecteert een fractie van de fotonen uit de gerichte bundel en de rest wordt gereflecteerd in de buis, waardoor de stralingsfunctie behouden blijft.
Kenmerken
De binnendiameter van de afvoerbuis is meestal 1,5 mm. De diameter van de tantaaloxide-kathode kan oplopen tot 48 mm bij een elementlengte van 51 mm. In dit geval werkt het ontwerp onder invloed van een gelijkstroom met een spanning van 1000 V. Bij helium-neonlasers is het stralingsvermogen klein en wordt het in de regel berekend in tienden van een W.
Kooldioxide-modellen gebruiken buizen met een diameter van 2 tot 10 cm. Het is opmerkelijk dat een gaslaser die in continue modus werkt, een zeer hoog vermogen heeft. Vanuit het oogpunt van operationele efficiëntie is deze factor soms een pluspunt, maar om een stabiele functie van dergelijke apparaten te behouden, zijn duurzame en betrouwbare spiegels met verbeterde optische eigenschappen vereist. In de regel gebruiken technologen metaal- en saffierelementen met een goudbehandeling.
Rassen van lasers
De hoofdclassificatie impliceert de indeling van dergelijke lasers volgens het type gasmengsel. We hebben al de kenmerken genoemd van modellen op basis van een koolstofdioxide-actief lichaam, maar ook:ionische, helium-neon en chemische media komen vaak voor. Om het ontwerp van het apparaat te vervaardigen, vereisen ionengaslasers het gebruik van materialen met een hoge thermische geleidbaarheid. Met name keramiek-metaalelementen en onderdelen op basis van berylliumkeramiek worden gebruikt. Helium-neon media kunnen op verschillende golflengten werken in infraroodstraling en in het zichtbare lichtspectrum. De resonatorspiegels van dergelijke apparaten onderscheiden zich door de aanwezigheid van meerlaagse diëlektrische coatings.
Chemische lasers vertegenwoordigen een aparte categorie gasbuizen. Ze omvatten ook het gebruik van gasmengsels als werkmedium, maar het proces van vorming van lichtstraling wordt geleverd door een chemische reactie. Dat wil zeggen, het gas wordt gebruikt voor chemische excitatie. Apparaten van dit type hebben het voordeel dat ze chemische energie direct kunnen omzetten in elektromagnetische straling.
Gebruik van gaslasers
Vrijwel alle lasers van dit type zijn zeer betrouwbaar, duurzaam en betaalbaar. Deze factoren hebben geleid tot hun wijdverbreide gebruik in verschillende industrieën. Helium-neon-apparaten hebben bijvoorbeeld hun toepassing gevonden bij nivellerings- en afstelbewerkingen die worden uitgevoerd bij mijnoperaties, in de scheepsbouw en bij de constructie van verschillende constructies. Bovendien zijn de eigenschappen van helium-neonlasers geschikt voor gebruik bij het organiseren van optische communicatie, bij de ontwikkeling van holografische materialen en kwantumgyroscopen. Was geen uitzondering in termen van praktische voordelen enargongaslaser, waarvan de toepassing efficiëntie toont op het gebied van materiaalverwerking. In het bijzonder dienen dergelijke apparaten als een snijder van harde rotsen en metalen.
Gaslaser beoordelingen
Als we lasers beschouwen vanuit het oogpunt van voordelige operationele eigenschappen, merken veel gebruikers de hoge gerichtheid en algehele kwaliteit van de lichtstraal op. Dergelijke kenmerken kunnen worden verklaard door een klein aandeel optische vervormingen, ongeacht de omgevingstemperatuur. Wat de nadelen betreft, er is een grote spanning nodig om het potentieel van gasvormige media te ontsluiten. Daarnaast is voor een helium-neon gaslaser en apparaten op basis van kooldioxidemengsels een behoorlijke hoeveelheid elektrisch vermogen nodig om aan te sluiten. Maar, zoals de praktijk laat zien, rechtvaardigt het resultaat zichzelf. Er worden zowel apparaten met een laag vermogen als apparaten met een hoog stroompotentieel gebruikt.
Conclusie
De mogelijkheden van gasontladingsmengsels voor toepassing in lasersystemen zijn nog onvoldoende onder de knie. Desalniettemin groeit de vraag naar dergelijke apparatuur al geruime tijd met succes en vormt een overeenkomstige niche in de markt. De gaslaser heeft de grootste distributie in de industrie ontvangen. Het wordt gebruikt als gereedschap voor het puntig en nauwkeurig snijden van vaste materialen. Maar er zijn ook factoren die de verspreiding van dergelijke apparatuur belemmeren. Ten eerste is dit een snelle slijtage van de elementbasis, wat de duurzaamheid van apparaten vermindert. Ten tweede worden er hoge eisen gesteld aan het verschaffen van een elektrische ontlading,nodig om de straal te vormen.
