کاربرد صنعتی سنگهای قیمتی پرورش یافته در آزمایشگاه - چوب لیزری Ruby

کاربرد صنعتی سنگهای قیمتی پرورش یافته در آزمایشگاه - چوب لیزری Ruby

مدت کوتاهی پس از اینکه ایده لیزر پیشنهاد شد، برای اولین بار از یاقوت برای ساخت اولین لیزر در جهان استفاده شد. ماده کاری یاقوت مصنوعی است: ماتریس کریستال یاقوت Al2O3 است،و تقریبا 0.05wt% Cr2O3 در داخل کریستال استفاده می شود. Cr3+ جای Al3+ را در کریستال جایگزین می کند و از نظر نوری به یک کریستال یک محوری منفی تعلق دارد. اندازه های رایج میله های یاقوت از 0 تا 10 می باشد.قطر 5cm تا 2cm و طول 4cm تا 16cmاین ممکن است مانند یک میله شیشه ای بسیار روشن صورتی یا یک رنگ بسیار عمیق قرمز و قهوه ای به نظر برسد، بسته به غلظت Cr doping از میله.تحت تشعشع لامپ Xe (Xenon)، الکترون ها در حالت پایه E1 در کریستال یاقوت، فوتون های منتشر شده توسط لامپ Xe را جذب می کنند و به سطح انرژی E3 تحریک می شوند.

میانگین عمر ذرات در سطح انرژی E3 بسیار کوتاه است (حدود 10-9 ثانیه). اکثر الکترون ها از طریق انتقال بدون تشعشع به سطح انرژی E2 می رسند.عمر الکترون ها در سطح انرژی E2 بسیار طولانی استبنابراین تعداد زیادی از ذرات در سطح انرژی E2 تجمع می کنند، و یک معکوس عدد ذرات بین E2 و E1 ایجاد می کنند. در این زمان،کریستال دارای اثر تقویت کننده بر فوتون ها با فرکانس ν است که hν=E2 - E1 را برآورده می کندهنگامی که افزایش G به اندازه کافی بزرگ است تا شرایط آستانه را برآورده کند، خروجی لیزر 694.3nm در برخی از انتهای آینه وجود دارد.

اگرچه کارایی لیزر یاقوت زیاد نیست، فقط 0.1٪، و به دلیل ساختار بسیار ساده و نماینده آن، نور قرمز تیره 694.3nm تولید می کند،که با ساختار گسترده ترین لیزر YAG استفاده شده در حال حاضر سازگار است، و سطح انرژی (سیستم 3 سطح) ساده تر است، تجزیه و تحلیل و درک آن آسان تر است.به راحتی می تواند از طریق ورق آهن نفوذ کند و از سطح ماه منعکس شود تا شناسایی شوداین لیزرها به طور گسترده ای در ماشین های برش لیزر و ماشین های حفاری قبل از اختراع میله های لیزر YAG بسیار کارآمدتر (1٪ تا 3٪) استفاده می شدند.و بسیاری از سلاح های غیر کشنده نظامی نیز چوب های کوچک تر ربای را به کار گرفتند..

کریستال واحد یاقوت دارای قدرت بالا، سختی بزرگ، gمقاومت در برابر لباس، عالیرسانایی حرارتی، یک ضریب گسترش کوچک، ثبات حرارتی برجسته، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و خواص دی الکتریک بالا.نرخ عبور بالایی در طیف گسترده ای (250-5500nm) دارداین به طور گسترده ای در تولید پنجره های لیزر با قدرت بالا، پنجره های مادون قرمز و پنجره های چند طیف از اشکال و مشخصات مختلف استفاده می شود.و همچنین در زمینه های فن آوری بالا مانند موشک ها، آینه های تابش نور، لنزهای نوری و تیغه های جراحی پزشکی.

تولد لیزر یاقوت

لیزر یاقوت در سال 1960 در آزمایشگاه های تحقیقاتی هیوز در ایالات متحده متولد شد،جایی که فیزیکدان تئودور مایمن در حال انجام تحقیقات در مورد تقویت اشعه مایکروویو از طریق انتشار تحریک شده بوددر آن زمان، دانشمندان در حال حاضر درک خاصی از سطوح انرژی اتمی و اصول انتشار تحریک شده داشتند.استفاده از این تئوری ها در محدوده فرکانس نوری برای دستیابی به یک منبع نور با شدت بالا و انسجام همچنان یک چالش قابل توجهی بود..

مایمن توجه خود را به کریستال های یاقوت جلب کرد. یاقوت یک شکل از اکسید آلومینیوم (Al2O3) است که با یون های کروم (Cr3 +) تزریق شده است.ساختار کریستالی منحصر به فرد و خواص سطح انرژی آن را یک نامزد ایده آل برای تولید نور لیزرمایمن هر دو سر یک میله ی یاقوت را با نقره پوشش داد تا به عنوان آینه در یک حفره نوری رزونانس عمل کند. سپس از یک چراغ قوه با شدت بالا برای "پمپ کردن" کریستال یاقوت استفاده کرد.

هنگامی که چراغ قوه نور شدید را منتشر می کرد، یون های کروم در یاقوت انرژی را جذب می کردند و از حالت پایه به حالت هیجان زده می رفتند.,آنها شروع به تحت فشار قرار گرفتن کردند و فوتون های قرمز با طول موج 694.3 نانومتر را آزاد کردند.تحریک یون های کرومیوم اضافی برای انتشار فوتون های یکساناین واکنش زنجیره ای یک پرتو قوی، بسیار جهت دار و منسجم از نور لیزر تولید کرد.

به این ترتیب، اولین لیزر یاقوت در جهان ساخته شد. پرتو قرمز روشن که آن را منتشر می کرد مانند طلوع وعده های تکنولوژیکی جدید تاریکی را سوراخ کرد و عصر لیزر را آغاز کرد.

اصل کار لیزر

از مکانیک کوانتومی معلوم است که انرژی یک اتم بر اساس الکترون های خارج از هسته متناوب است و به سطوح انرژی فردی تقسیم می شود.,اگر یک فوتون (یک پرتو نور) با انرژی مناسب بر روی یک اتم در حالت هیجان زده شعله ور شود،اتم به سطح انرژی پایین ترش می افتد و فوتون دوم دقیقاً مشابه فوتون اول را منتشر می کند..
 

در لیزر، ذرات زمین های نادر (مواد افزوده) بین دو آینه قرار می گیرند.فوتون های تولید شده توسط تشعشعات تحریک شده بین آینه ها پخش می شوند و به عنوان منابع تشعشعات تحریک شده برای تولید فوتون های جدید عمل می کنندبه این ترتیب، لیزر می تواند به طور مداوم تولید شود. و بر اساس این، فوتون های تولید شده توسط لیزر همه یکسان هستند، دارای انرژی، جهت و فاز یکسان هستند. این است که لیزر چگونه کار می کند.

تأثیر عمیق لیزر یاقوت

تولد لیزر یاقوت در سراسر جامعه ی علمی و تکنولوژیک، موج های شوکی ایجاد کرد. این ابزار ابزار بی سابقه ای برای تحقیقات در زمینه هایی مانند فیزیک، شیمی و زیست شناسی فراهم کرد.توانایی لیزر برای تولید انرژی بالا، پرتگاه های فشرده متمرکز انقلابی در فرآیندهای صنعتی مانند برش، جوش و حفاری ایجاد کردند، به طور چشمگیری کارایی و دقت را بهبود بخشیدند.

در زمینه پزشکی، جراحی لیزر به یک عمل رایج تبدیل شده است، به ویژه در چشم شناسی و روش های زیبایی، که به بیماران آسیب کمتری و بهبود سریعتر می دهد.فرکانس بالا و پهنای باند نور لیزر پایه و اساس فن آوری فیبر نوری را گذاشت، امکان انتقال سریعتر و دورتر اطلاعات را فراهم می کند و مفهوم "دهکده جهانی" را به واقعیت نزدیک تر می کند.

در عرصه نظامی، توسعه سلاح های لیزر تبدیل به یک تمرکز کلیدی برای بسیاری از کشورها شده است. دقت بالا، سرعتو مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی نشان می دهد که آنها می توانند نقش محوری در جنگ آینده داشته باشند.

توصیه های مربوط به محصول

میله های ربای مصنوعی Cr:Al2O3 در عرض 2mm/4mm Dia10mm/20mm در دسترس است