Referati mavzu: co 2 lazerini yuqori chastotali damlash Tekshirdi: Bajardi: Shaxobiddinova A. Toshkent-2022 Reja

CO₂ lazerining ishlash printsipi
CO2 molekulali lazerlar turkumiga kiradi. CO₂ lazerining nurlanishi molekulaning pastki asosiy elektron energetik sathga tegishli tebranish – aylanish energetik sathlari orasidagi kvant o’tishga asoslangan. Tebranish energetik sathlari orasidagi o’tishning energiyalari katta emas, o’sha energiyalarga tegishli nurning to’lqin uzunligi o’rtacha va uzoq infraqizil nurlanishi (5÷300mkm) atrofida joylashgan. Molekulalarning to’la ichki energiyasi uch xil energiyalarning yig’indisidan tashkil topgan: 1) yadro atrofida harakat qilayotgan elektronlarning energiyasidan Δε_e, 2) yadrolarning tebranma harakati bilan bog’liq tebranish energiyasi­dan Δε(v), 3) molekulaning o’z o’qi atrofida aylanishiga asoslangan aylanma energiyasidan Δε(j).
CO₂ molekulasining tebranish-aylanish o’tishi diqqatga sazovordir. CO₂ - lazeri aynan tebranish-aylanish energetik o’tish nurlanishiga asoslangan. CO₂ –lazerining aktiv moddasi sifatida SO₂, N₂ va Ne gazlarning aralashmasi ishlatiladi. 1- rasmda CO₂ N₂ molekulalarning soddalashgan tebranish energetik sathlari ko’rsatilgan.

1- rasm. CO₂ va N₂ molekulalarining asosiy elektron energetik sathidagi tebranish energetik sathlari sxemasi.

La­zer nurlanishi ikkita teb­ranish energetik sathlari oralig’idagi o’tishda kuzatiladi. Azot molekulasining ikkiga eng pastdagi tebranish energetik sathlari (v=0, v=l) ko’rsatilgan. Molekula teb­ranishi bir azot atomining ikkinchi azot atomiga nsibatan tebranishiga asoslangan va tebranish chasyutasi v₀=2326sm^–1 (6,97·10¹³Gs). Kvant mexanikasi qonunlariga ko’ra tebranish energetik sathlari kvantlangan va molekulaning tebranish energiyasi faqat hv₀(v+l/2) qiymatlarni qabul qiladi.
CO₂ molekulasining energetik sathlari azot molekulasi­ning energetik sathlariga nisbatan ancha murakkab, chunki kar­bonat angidrid gazi uch atomli molekula. CO₂ molekulasining uchta ichki tebranish turlari (uchta normal modalari) mav­jud:
1) simmetrik valent tebranish turi (atomlarning yadrolarini birlashtiruvchi to’g’ri chiziq bo’ylab simmetrik tebranadi, simmetrik valent modasi);
2) deformasiya tebranish turi (yadrolarni birlashtiruvchi chiziqqa perpendikulyar ravishda tebranadi va buklanadi, buqilish modasi);
3) nosimmetrik valent tebranish (yadrolarni birlashtiruvchi o’q bo’ylab atomlarning nosimmetrik tebranishi, nosimmet­rik moda).
CO₂ molekulasi tebranishining uch xil turdagi modalari 2-rasmda ko’rsatilgan.

2-rasm. CO₂ molekulasi tebranishning uch xil modalari

Molekulaning modalari (tebranish turlari) uchta kvant sonlari n₁, n₂, n₃ bilan ifodalanadi. Kvant sonlarining har biri modadagi kvantlar soniga teng. Xar bir energetik sath shu uchta kvant sonlari bilan belgilanadi va ketma-ketligi tartib bilan n₁, n₂, n₃ yoziladi. Misol uchun 0,1`O energetik sath deformasiya valent modasiga tegishli bo’lib, bitta tebranish kvantiga ega bo’ladi. Bu tebranish ko’ndalang bo’lib, u eng past qiymatli energetik sathga tugri keladi. Chunki ko’ndalang tebranishning elastiklik konstantasi eng kichikdir. Lazer nurlanishi 00°1→10°0 (λ=10,6mkm) va 00°1→02⁰0 (λ=9,6mkm) energetik o’tishlarda kuzatiladi. Nurlanish ikkita spektral chiziqlar seriyalaridan iborat bo’lib, markazlari λ=0,6mkm, λ=9,6mkm joylashgandir.

CO₂ molekulasining umumiy energiyasi uchta normal teb­ranish energiyalarining yig’indisidan iborat:
ε(v₁, v₂, v₃) =hv₁(v₁+l/2)+hv₂(v₂+1/2)+hv₃(v₃+1/2). (2)
Materiallarda yuqori samarali burg'ulash uchun CO2 lazeridan foydalanish yuqori cho'qqi quvvati va lazer impulslarining maqbul ko'tarilish / tushish vaqtining muvozanatini talab qiladi. Energiya balansi keramika kabi materiallar uchun ayniqsa muhimdir. Bunday holda, lazer teshik hosil bo'lgunga qadar materialni doimiy ravishda olib tashlash uchun impulsli rejimda ishlaydi. CO 2 lazerlari yupqa plyonkalar, plastmassalar, yog'och (kerakli quvvat 200 Vt dan 400 Vt gacha), qog'oz (kerakli quvvat 100 Vt dan 400 Vt gacha), keramika, metallar (kerakli quvvat 200 Vt dan 400 Vt gacha) , kauchukni teshilish uchun ishlatilishi mumkin.
Lazer markalash - sirtning rangi o'zgarishi yoki erishi bilan ishlov beriladigan materialning yuzasida kontrast belgilarini yaratish. Biroq, issiqlik ta'sirida rang o'zgarishi (rang o'zgarishi) yuqori ishlov berish tezligi va kam quvvat talablari, odatda 25 Vt dan past bo'lganligi sababli eng samarali markalash jarayoni hisoblanadi. Shuningdek, qayta ishlangan materialda kontrast belgilarining shakllanishiga sirtni eritish orqali erishish mumkin. Qoida tariqasida, eritilgan material zichlik va hajmni o'zgartiradi.
Yuqori samarali CO2 lazerlari yordamida markalash an'anaviy usullarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega:
Kam operatsion xarajatlar;
Yuqori tezlik;
Aniq tasvirlarni shakllantirish;
Tasvirning mustahkamligi;
Qayta ishlangan materiallarning keng assortimenti.
CO2 lazerlari shisha (kerakli quvvat taxminan 25 - 30 Vt), qog'oz va karton, metall (po'lat va qoplangan metallar, masalan, anodlangan alyuminiy), plastmassa (kerakli quvvat taxminan 10 - 30 Vt), bosilgan elektron platalarni belgilash uchun ishlatilishi mumkin. (kerakli quvvat taxminan 5 - 10 Vt), kauchuk.
Gravür - bu CO2 lazer nurlanishi bilan so'rilganida rangi o'zgarmaydigan materiallarni markalash uchun materialda chuqurchalar hosil qilish jarayoni. Bu xom sirt bilan kontrastni ta'minlaydigan qorayish effektini yaratadi. Biroq, materialni olib tashlash uchun zarur bo'lgan lazer ta'sir qilish vaqtining ko'payishi tufayli o'yma markalashdan kamroq samaralidir. Lazerli o'yma yog'och, plastmassa, qog'oz, kompozit materiallarda amalga oshiriladi.
Ablatsiya - lazer ta'sirida material qatlamini olib tashlash. CO2 lazerlarining to'lqin uzunliklari ma'lum materiallar tomonidan samaraliroq so'riladi va bir materialni boshqasining yuzasidan olib tashlash uchun tanlab ishlatiladi. Lazer ablasyonu boshqa sirtlardan plastik qoplamalar, siyoh, bo'yoq va yupqa plyonkalarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Lazer ablasyonining boshqa mexanik yoki kimyoviy usullardan afzalligi shundaki, lazerlar faqat olib tashlanadigan materialga ta'sir qiladi. Bunday holda, olib tashlangan material bug'lanadi va tozalashni talab qiladigan deyarli hech qanday chiqindilar qoldirmaydi.
Yuqori chastotali sig'imli zaryadga ega kuchli CO2 lazer tizimi
Hozirgi vaqtda sig'imli ko'ndalang yuqori chastotali (chastota diapazoni 1-100 MGts) qo'zg'atilgan CO2 tirqishli lazerlarni ishlab chiqishda ma'lum muvaffaqiyatlarga erishildi. Ushbu lazerlar yuqori aniqlikdagi sanoat ishlab chiqarishida, elektronika sanoatida va tibbiyotda kesish va payvandlash uchun keng qo'llaniladi. Ushbu turdagi lazerlarda ishlaydigan gaz aralashmasi sovutilgan elektrodlar bilan issiqlik almashinuvi orqali sovutiladi, unga hayajonli RF kuchlanishi qo'llaniladi. RF zaryadsizlanishi to'g'ridan-to'g'ri oqim zaryadsizlanishiga (DCD) nisbatan bir qator afzalliklarga ega. RF razryaddan foydalanilganda, quvvat manbalarining energiya sarfini ancha pastroq qilish talab qilinadi, chunki chastotali chastotali nasos generatorini quvvatlantirish uchun past kuchlanish, CO2 lazer nurlanishining intensivligini silliq o'zgartirish imkoniyati va modulyatsiyani amalga oshirish qulayligi. Ushbu turdagi lazerlar ancha CO2 lazeri uchta funktsional elementdan iborat: tushirish kamerasi, RF generatori va gazni to'ldirish tizimi. Bo'shatish kamerasi odatda yopiq hajm bo'lib, uning ichida optik tizimning elementlari tekis-parallel yoki plano-konkav oynalar va RF kuchlanish manbasiga ulangan elektrodlar shaklida joylashtiriladi. Elektrodlar tekislik-parallel plitalar shaklida amalga oshiriladi. Bu holda elektrodlar tizimi kondansatör bo'lib, natijada paydo bo'lgan chastotali oqim sig'imli (VCHER) deb ataladi. Nasos generatori sifatida o'zgaruvchan yuqori chastotali kuchlanish generatori ishlatiladi, u RF razryadni qo'zg'atish uchun energiya manbai hisoblanadi. Xalqaro shartnomaga muvofiq, radio shovqinlarni bartaraf etish uchun kuchli laboratoriya va sanoat inshootlarida foydalanish uchun maxsus statsionar chastotalar ajratilgan. Bu chastotalar: 13,56; 27,12; 40,68 MGts va boshqalar. [3]. Odatda, nasos generatorlari elektron quvurlar yoki yarimo'tkazgich qurilmalarida ishlab chiqariladi, ular bir necha vattdan bir necha vattgacha chiqish quvvatiga ega, kilovatt, kerakli lazer nurlanish kuchiga qarab.
Gazni tozalash tizimi tushirish kamerasining ichki hajmini belgilangan nisbatga qat'iy muvofiq gazlar aralashmasi bilan to'ldirishni va vakuum pompasi bilan nasos bilan ishlaydigan aralashmani qayta tiklashni ta'minlashi kerak.
VChER ning elektr parametrlarini o'lchash va volt-amper xarakteristikalarini chizish va lazer nurlanishining turli materiallarga ta'sirini o'rganish uchun Oltoy davlat universitetining umumiy fizika kafedrasi VChER va cw quvvatga ega eksperimental CO2 lazer qurilmasini ishlab chiqdi. 100 Vt gacha.
Strukturaviy tarzda, ushbu o'rnatish uchta asosiy funktsional elementdan iborat: tushirish kamerasi, yuqori chastotali generator va gazni tozalash tizimi. Impuls modulyatsiyasi oraliq kuchaytirish bosqichining boshqaruv tarmog'iga blokirovkalash kuchlanishini qo'llash va chiqish quvvat kuchaytirgichining anod kuchlanishini almashtirish orqali amalga oshiriladi. Chiqish yuqori chastotali signalni boshqa shakldagi kuchlanish bilan modulyatsiya qilishda chiziqli parametrlarga ega bo'lgan 20-30 Vt darajali kam quvvatli kuchaytirgich bo'lgan modulyator ishlatiladi.
RF nasos generatorining barcha kuchaytiruvchi bosqichlari chiqish signalining spektral tozaligini ta'minlash uchun chiziqli rejimlarda ishlaydi. Barcha kuchaytirish bosqichlari alohida manbalardan quvvatlanadi; signal konditsioneri - stabillashtirilgan + 12V manbadan. Oraliq kuchaytirish bosqichiga +2000V anod kuchlanishi beriladi va chiqish quvvati kuchaytirgichi +4000V anod kuchlanish manbaidan quvvatlanadi. Oraliq va chiqish bosqichlari lampalarining akkor chiroqlari ham alohida quvvat manbalariga ulanadi.
Elektron lampalar fanatlarni puflash orqali havoni majburiy sovutishga ega. Fanatlarda aerokontaktlar mavjud bo'lib, ular fan ishlamayotgan paytda chiqish quvvat kuchaytirgichiga anod kuchlanishini etkazib berishni istisno qiladi. Anod kuchlanishlarini olib tashlaganingizdan so'ng, ventilyatsiyani o'chirish uchun 8 daqiqa davomida kechikish rölesi taqdim etiladi. Jeneratorning barcha kaskadlari blok-blok qilingan va umumiy tokchaga o'rnatiladi. To'g'rilash moslamalarida berilgan va rektifikatsiya qilingan kuchlanishlarning o'rnatilgan ko'rsatkichli voltmetrlari mavjud. Gaz aralashmasi geliy, karbonat angidrid va azotli uch xil tsilindrdan tushirish kamerasiga etkazib beriladi. Gazlar oqim reduktorlari, sozlanishi oqish klapanlari, mikser va gaz aralashmasi oqim klapanidan o'tadi. Ishchi aralashmani qayta tiklash vakuum kamerasi orqali past tezlikda nasos bilan amalga oshiriladi. Gaz aralashmasining qisman bosimi CO2, L)2 va He uchun mos ravishda 1:2:8 qilib o'rnatildi. 20-40 Torr ichida kamerada kerakli bosim vakuum pompasi yordamida saqlanadi.