Af hverju þurfum við að þekkja meginregluna um leysir?
Að þekkja muninn á algengum hálfleiðara leysigeislum, trefjum, diskum ogYAG leysirgetur einnig hjálpað til við að öðlast betri skilning og taka þátt í meiri umræðu í valferlinu.
Greinin fjallar aðallega um vinsæl vísindi: stutt kynning á meginreglunni um leysigerð, helstu uppbyggingu leysis og nokkrar algengar gerðir leysigeisla.
Í fyrsta lagi meginreglan um leysigerð
Laser er myndaður í gegnum samspil ljóss og efnis, þekktur sem örvuð geislun mögnun; Skilningur á örvaðri geislunarmögnun krefst þess að skilja hugtök Einsteins um sjálfsprottna losun, örvaða frásog og örvaða geislun, auk nokkurra nauðsynlegra fræðilegra grunna.
Fræðilegur grunnur 1: Bohr líkan
Bohr líkanið veitir aðallega innri uppbyggingu atóma, sem gerir það auðvelt að skilja hvernig leysir verða til. Atóm er samsett úr kjarna og rafeindum utan kjarnans og sporbrautir rafeinda eru ekki handahófskenndar. Rafeindir hafa aðeins ákveðnar svigrúm, þar á meðal er innsta svigrúmið kallað jarðástand; Ef rafeind er í jörðu er orka hennar lægst. Ef rafeind stekkur út úr sporbraut er það kallað fyrsta spennta ástandið og orka fyrsta spennuástandsins verður meiri en jarðástandsins; Önnur braut er kölluð annað spennt ástand;
Ástæðan fyrir því að leysir getur átt sér stað er sú að rafeindir munu hreyfast á mismunandi brautum í þessu líkani. Ef rafeindir gleypa orku geta þær hlaupið frá grunnástandi yfir í spennt ástand; Ef rafeind snýr aftur úr spenntu ástandinu í grunnstöðu mun hún gefa frá sér orku sem oft losnar í formi leysis.
Fræðilegur grunnur 2: Örvunargeislunarkenning Einsteins
Árið 1917 setti Einstein fram kenninguna um örvaða geislun, sem er fræðilegur grunnur fyrir leysigeisla og leysiframleiðslu: frásog eða losun efnis er í meginatriðum afleiðing af samspili geislasviðsins og agna sem mynda efni og kjarna þess. kjarni er umskipti agna milli mismunandi orkustiga. Það eru þrjú mismunandi ferli í samspili ljóss og efnis: sjálfsprottinn losun, örvuð losun og örvuð frásog. Fyrir kerfi sem inniheldur mikinn fjölda agna, eru þessir þrír ferlar alltaf samhliða og eru náskyldir.
Sjálfkrafa losun:
Eins og sést á myndinni: rafeind á háorkustigi E2 fer sjálfkrafa yfir í lágorkustig E1 og gefur frá sér ljóseind með orku hv, og hv=E2-E1; Þetta sjálfsprottna og óskylda umbreytingarferli er kallað sjálfsprottið umskipti og ljósbylgjur sem sjálfkrafa umskipti gefa frá sér kallast sjálfsprottin geislun.
Eiginleikar sjálfvirkrar losunar: Hver ljóseind er sjálfstæð, með mismunandi stefnur og fasa, og tíminn sem gerist er einnig tilviljunarkenndur. Það tilheyrir ósamhengilegu og óskipulegu ljósi, sem er ekki ljósið sem leysirinn krefst. Þess vegna þarf leysirframleiðsluferlið að draga úr þessari tegund af flökkuljósi. Þetta er líka ein af ástæðunum fyrir því að bylgjulengd ýmissa leysigeisla hefur flökkuljós. Ef vel er stjórnað er hægt að hunsa hlutfall sjálfkrafa losunar í leysinum. Því hreinni sem leysirinn er, svo sem 1060 nm, hann er allt 1060 nm, Þessi tegund leysir hefur tiltölulega stöðugan frásogshraða og kraft.
Örvað frásog:
Rafeindir við lágt orkustig (lág svigrúm), eftir að hafa tekið ljóseindir, fara yfir í hærra orkustig (há svigrúm), og þetta ferli er kallað örvað frásog. Örvað frásog er mikilvægt og eitt af lykildæluferlunum. Dælugjafi leysisins veitir ljóseindaorku til að valda því að agnir í ávinningsmiðlinum breytist og bíður eftir örvaðri geislun við hærra orkustig, sem gefur frá sér leysirinn.
Örvuð geislun:
Þegar geislað er af ljósi ytri orku (hv=E2-E1), er rafeindin á háorkustigi örvuð af ytri ljóseindinni og hoppar á lágorkustigið (háa brautin hleypur á lága brautina). Á sama tíma gefur það frá sér ljóseind sem er nákvæmlega eins og ytri ljóseind. Þetta ferli gleypir ekki upprunalega örvunarljósið, þannig að það verða tvær eins ljóseindir, sem hægt er að skilja þar sem rafeindin spýtir út áður frásoguðu ljóseindinni, Þetta ljómunarferli er kallað örvuð geislun, sem er öfugt ferli örvaðrar frásogs.
Eftir að kenningin er skýr er mjög einfalt að smíða leysir, eins og sést á myndinni hér að ofan: við eðlilegar aðstæður fyrir stöðugleika efnisins eru langflestar rafeindir í jörðu, rafeindir í jörðu og leysir er háð örva geislun. Þess vegna er uppbygging leysisins að leyfa örvuðu frásog að eiga sér stað fyrst, koma rafeindum á háorkustigið og veita síðan örvun sem veldur því að mikill fjöldi rafeinda á háorkustigi gangast undir örvaða geislun og losa ljóseindir, Frá þessu, leysir er hægt að mynda. Næst munum við kynna leysir uppbyggingu.
Laser uppbygging:
Passaðu leysisbygginguna við leysisframleiðsluskilyrðin sem nefnd voru áðan, eitt af öðru:
Ástand atviks og samsvarandi uppbygging:
1. Það er til styrkingarmiðill sem veitir mögnunaráhrif sem leysirvinnslumiðillinn og virkjaðar agnir hans hafa orkustigsbyggingu sem hentar til að mynda örvaða geislun (aðallega fær um að dæla rafeindum til orkumikilla svigrúma og eru til í ákveðinn tíma , og losa síðan ljóseindir í einum andardrætti með örvaðri geislun);
2. Það er ytri örvunargjafi (dælugjafi) sem getur dælt rafeindum frá neðra stigi til efra hæðar, sem veldur því að agnafjölda snúist á milli efra og neðra stigs leysisins (þ.e. þegar það eru fleiri háorkuagnir en lágorkuagnir), eins og xenon lampinn í YAG leysigeislum;
3. Það er ómunarhola sem getur náð leysisveiflu, aukið vinnslulengd leysirvinnsluefnisins, skimað ljósbylgjuhaminn, stjórnað útbreiðslustefnu geislans, valið að magna örvaða geislunartíðni til að bæta einlita eiginleika (að tryggja að leysir er gefið út með ákveðinni orku).
Samsvarandi uppbygging er sýnd á myndinni hér að ofan, sem er einföld uppbygging YAG leysir. Önnur mannvirki geta verið flóknari, en kjarninn er þessi. Leysirframleiðsluferlið er sýnt á myndinni:
Laserflokkun: flokkuð almennt eftir ávinningsmiðli eða eftir leysiorkuformi
Fáðu miðlungs flokkun:
Koldíoxíð leysir: Ávinningsmiðill koltvísýringsleysis er helíum ogCO2 leysir,með leysibylgjulengd 10,6um, sem er ein af elstu leysivörunum sem komið hefur á markað. Snemma leysisuðuna var aðallega byggð á koltvísýringsleysi, sem nú er aðallega notað til að suða og klippa ómálmefni (dúkur, plast, tré osfrv.). Að auki er það einnig notað á steinþrykkvélar. Koldíoxíð leysir er ekki hægt að senda í gegnum ljósleiðara og ferðast um staðbundna sjónleiðir, elsta Tongkuai var gert tiltölulega vel og mikið af skurðarbúnaði var notaður;
YAG (yttrium ál granat) leysir: YAG kristallar dópaðir með neodymium (Nd) eða yttrium (Yb) málmjónum eru notaðir sem leysistyrkjamiðillinn, með losunarbylgjulengd 1,06um. YAG leysirinn getur gefið út hærri púls, en meðalafl er lágt og hámarksafl getur náð 15 sinnum meðalafli. Ef það er aðallega púlsleysir er ekki hægt að ná samfelldri framleiðsla; En það er hægt að senda í gegnum ljósleiðara og á sama tíma eykst frásogshraði málmefna og það er byrjað að beita því í háum endurspeglunarefnum, fyrst beitt á 3C sviðinu;
Trefjaleysir: Núverandi almennur straumur á markaðnum notar ytterbium dopped trefjar sem ávinningsmiðil, með bylgjulengd 1060nm. Það er frekar skipt í trefjar og diskur leysir byggt á lögun miðilsins; Ljósleiðari táknar IPG, en diskur táknar Tongkuai.
Hálfleiðara leysir: Ávinningsmiðillinn er hálfleiðara PN mótum og bylgjulengd hálfleiðara leysisins er aðallega við 976nm. Sem stendur eru hálfleiðarar nær-innrauðir leysir aðallega notaðir til klæðningar, með ljósbletti yfir 600um. Laserline er fulltrúafyrirtæki fyrir hálfleiðara leysigeisla.
Flokkað eftir formi orkuvirkni: Púlsleysir (PULSE), hálf samfelldur leysir (QCW), stöðugur leysir (CW)
Púlsleysir: nanósekúnda, píkósekúnda, femtósekúnda, þessi hátíðni púlsleysir (ns, púlsbreidd) getur oft náð hámarksorku, hátíðni (MHZ) vinnslu, notað til að vinna þunnt kopar og ál ólík efni, auk þess að þrífa aðallega . Með því að nota háa hámarksorku getur það fljótt brætt grunnefnið, með litlum aðgerðatíma og litlu hitaáhrifasvæði. Það hefur kosti í vinnslu ofurþunnt efni (undir 0,5 mm);
Quasi continuous leysir (QCW): Vegna mikils endurtekningartíðni og lágrar vinnulotu (undir 50%), púlsbreiddQCW leysirnær 50 us-50 ms, fyllir bilið á milli kílóvatta stigs samfelldra trefjaleysis og Q-switched púlsleysis; Hámarksafl hálf samfelldra trefjaleysis getur náð 10 sinnum meðalafli við samfellda notkun. QCW leysir hafa almennt tvær stillingar, önnur er samfelld suðu við lágt afl, og hin er púls leysisuðu með hámarksafli sem er 10 sinnum meðalafli, sem getur náð þykkari efnum og meiri hitasuðu, en einnig stjórnað hitanum innan mjög lítið svið;
Stöðugur leysir (CW): Þetta er oftast notaður og flestir leysir sem sjást á markaðnum eru CW leysir sem gefa stöðugt út leysir til suðuvinnslu. Trefjaleysir eru skipt í einn-ham og multi-ham leysir í samræmi við mismunandi kjarnaþvermál og geislaeiginleika, og hægt er að aðlaga að mismunandi notkunarsviðum.
Birtingartími: 20. desember 2023
