El principal component de treball de qualsevol dispositiu làser és l'anomenat mitjà actiu. No només actua com a font de flux dirigit, sinó que en alguns casos pot millorar-lo significativament. És precisament aquesta característica que tenen les mescles de gasos que actuen com a substància activa a les instal·lacions làser. Al mateix temps, hi ha diferents models d'aquests dispositius, que es diferencien tant pel seu disseny com per les característiques de l'entorn de treball. D'una manera o altra, el làser de gas té molts avantatges que li han permès ocupar un lloc fort a l'arsenal de moltes empreses industrials.
Característiques de l'acció del medi gasós
Tradicionalment, els làsers s'associen a mitjans sòlids i líquids que contribueixen a la formació d'un feix de llum amb el rendiment requerit. En aquest cas, el gas té els avantatges d'uniformitat i baixa densitat. Aquestes qualitatspermet que el raig làser no es distorsioni, no perdi energia i no es dispersi. A més, el làser de gas es caracteritza per una major directivitat de la radiació, el límit de la qual només està determinat per la difracció de la llum. En comparació amb els sòlids, la interacció de les partícules de gas es produeix exclusivament durant les col·lisions en condicions de desplaçament tèrmic. Com a resultat, l'espectre d'energia del farciment correspon al nivell d'energia de cada partícula per separat.
Dispositiu làser de gas
El dispositiu clàssic d'aquests dispositius està format per un tub segellat amb un medi funcional gasós, així com un ressonador òptic. El tub de descàrrega sol ser de ceràmica corindó. Es col·loca entre un prisma reflector i un mirall sobre un cilindre de beril·li. La descàrrega es realitza en dos trams amb un càtode comú a corrent continu. Els càtodes freds d'òxid de tantal sovint es divideixen en dues parts mitjançant un separador dielèctric, que garanteix una distribució uniforme dels corrents. A més, el dispositiu làser de gas preveu la presència d'ànodes: la seva funció la realitza l'acer inoxidable, presentat en forma de manxes de buit. Aquests elements proporcionen una connexió flexible entre els tubs, els prismes i els suports dels miralls.
Principi de funcionament
Per omplir d'energia el cos actiu de gas, s'utilitzen descàrregues elèctriques, que són generades per elèctrodes a la cavitat del tub del dispositiu. Durant la col·lisió d'electrons amb partícules de gasestan excitats. Això crea la base per a l'emissió de fotons. L'emissió estimulada d'ones lluminoses al tub augmenta a mesura que passen pel plasma de gas. Els miralls exposats als extrems del cilindre formen la base per a la direcció preferent del flux de llum. Un mirall translúcid, que es subministra amb un làser de gas, selecciona una fracció de fotons del feix direccional i la resta es reflecteixen a l'interior del tub, mantenint la funció de radiació.
Característiques
El diàmetre interior del tub de descàrrega sol ser d'1,5 mm. El diàmetre del càtode d'òxid de tàntal pot arribar als 48 mm amb una longitud de l'element de 51 mm. En aquest cas, el disseny funciona sota l'acció d'un corrent continu amb una tensió de 1000 V. En els làsers d'heli-neó, la potència de radiació és petita i, per regla general, es calcula en dècimes de W.
Els models de diòxid de carboni utilitzen tubs d'un diàmetre de 2 a 10 cm, cal destacar que un làser de gas que funciona en mode continu té una potència molt elevada. Des del punt de vista de l'eficiència operativa, aquest factor de vegades és un avantatge, però per mantenir una funció estable d'aquests dispositius, es requereixen miralls duradors i fiables amb propietats òptiques millorades. Per regla general, els tecnòlegs utilitzen elements metàl·lics i de safir amb tractament daurat.
Varietats de làsers
La classificació principal implica la divisió d'aquests làsers segons el tipus de mescla de gasos. Ja hem esmentat les característiques dels models basats en un cos actiu de diòxid de carboni, però tambéSón habituals els mitjans iònics, heli-neó i químics. Per fabricar el disseny del dispositiu, els làsers de gas iònic requereixen l'ús de materials amb alta conductivitat tèrmica. En particular, s'utilitzen elements ceràmics-metall i peces a base de ceràmica de beril·li. Els mitjans d'heli-neó poden funcionar a diferents longituds d'ona en radiació infraroja i en l'espectre de llum visible. Els miralls ressonadors d'aquests dispositius es distingeixen per la presència de recobriments dielèctrics multicapa.
Els làsers químics representen una categoria separada de tubs de gas. També impliquen l'ús de mescles de gasos com a mitjà de treball, però el procés de formació de radiació lumínica ve proporcionat per una reacció química. És a dir, el gas s'utilitza per a l'excitació química. Els dispositius d'aquest tipus són avantatjos perquè poden convertir directament l'energia química en radiació electromagnètica.
Ús de làsers de gas
Pràcticament tots els làsers d'aquest tipus són molt fiables, duradors i assequibles. Aquests factors han donat lloc al seu ús generalitzat en diverses indústries. Per exemple, els dispositius d'heli-neó han trobat aplicació en les operacions d'anivellament i ajust que es realitzen en operacions mineres, en construcció naval, així com en la construcció de diverses estructures. A més, les característiques dels làsers d'heli-neó són adequades per al seu ús en l'organització de comunicacions òptiques, en el desenvolupament de materials hologràfics i giroscopis quàntics. No va ser una excepció en termes de beneficis pràctics ilàser de gas argó, l'aplicació del qual mostra eficiència en el camp del processament de materials. En particular, aquests dispositius serveixen com a tallador de roques dures i metalls.
Revisions de làser de gas
Si considerem els làsers des del punt de vista de les propietats operatives avantatjoses, molts usuaris noten l' alta directivitat i la qualitat global del feix de llum. Aquestes característiques es poden explicar per una petita proporció de distorsions òptiques, independentment de les condicions de temperatura ambient. Pel que fa als inconvenients, es necessita una gran tensió per desbloquejar el potencial dels mitjans gasosos. A més, un làser de gas heli-neó i dispositius basats en barreges de diòxid de carboni requereixen una quantitat considerable d'energia elèctrica per connectar-se. Però, com mostra la pràctica, el resultat es justifica. S'utilitzen dispositius de baixa potència i dispositius amb gran potencial de potència.
Conclusió
Les possibilitats de les mescles de descàrrega de gas pel que fa al seu ús en sistemes làser encara no són prou dominades. No obstant això, la demanda d'aquests equips ha estat creixent amb èxit durant molt de temps, formant un nínxol corresponent al mercat. El làser de gas ha rebut la major distribució de la indústria. S'utilitza com a eina per al tall puntual i precís de materials sòlids. Però també hi ha factors que dificulten la propagació d'aquests equips. En primer lloc, es tracta d'un ràpid desgast de la base de l'element, que redueix la durabilitat dels dispositius. En segon lloc, hi ha requisits elevats per proporcionar una descàrrega elèctrica,necessari per formar la biga.
