Ցանկացած լազերային սարքի հիմնական աշխատանքային բաղադրիչը այսպես կոչված ակտիվ միջավայրն է: Այն ոչ միայն հանդես է գալիս որպես ուղղորդված հոսքի աղբյուր, այլ որոշ դեպքերում կարող է զգալիորեն մեծացնել այն: Հենց այս հատկանիշն ունեն գազային խառնուրդները, որոնք գործում են որպես ակտիվ նյութ լազերային կայանքներում: Միաժամանակ կան նման սարքերի տարբեր մոդելներ, որոնք տարբերվում են ինչպես դիզայնով, այնպես էլ աշխատանքային միջավայրի բնութագրերով։ Այսպես թե այնպես, գազի լազերն ունի բազմաթիվ առավելություններ, որոնք թույլ են տվել նրան ամուր տեղ զբաղեցնել բազմաթիվ արդյունաբերական ձեռնարկությունների զինանոցում։
Գազային միջավայրի գործողության առանձնահատկությունները
Ավանդաբար լազերները կապված են պինդ և հեղուկ միջավայրերի հետ, որոնք նպաստում են անհրաժեշտ կատարողականությամբ լույսի ճառագայթի ձևավորմանը: Այս դեպքում գազն ունի միատեսակության և ցածր խտության առավելություններ։ Այս որակներըթույլ տալ, որ լազերային ճառագայթը չաղավաղվի, չկորցնի էներգիան և չցրվի: Նաև գազային լազերը բնութագրվում է ճառագայթման բարձր ուղղորդվածությամբ, որի սահմանը որոշվում է միայն լույսի ցրմամբ։ Պինդ մարմինների համեմատ գազի մասնիկների փոխազդեցությունը տեղի է ունենում բացառապես ջերմային տեղաշարժի պայմաններում բախումների ժամանակ։ Արդյունքում լցանյութի էներգիայի սպեկտրը համապատասխանում է յուրաքանչյուր մասնիկի էներգիայի մակարդակին առանձին։
Գազային լազերային սարք
Նման սարքերի դասական սարքը ձևավորվում է գազային ֆունկցիոնալ միջավայրով կնքված խողովակով, ինչպես նաև օպտիկական ռեզոնատորով։ Արտահոսքի խողովակը սովորաբար պատրաստված է կորունդի կերամիկայից: Այն տեղադրված է արտացոլող պրիզմայի և բերիլիումի գլանի վրա գտնվող հայելու միջև։ Լիցքաթափումն իրականացվում է երկու հատվածով՝ ընդհանուր կաթոդով ուղիղ հոսանքով։ Տանտալի օքսիդի սառը կաթոդները առավել հաճախ բաժանվում են երկու մասի դիէլեկտրական միջակայքի միջոցով, որն ապահովում է հոսանքների միատեսակ բաշխում։ Նաև գազի լազերային սարքը նախատեսում է անոդների առկայություն՝ դրանց գործառույթն իրականացվում է չժանգոտվող պողպատից՝ ներկայացված վակուումային փչակների տեսքով։ Այս տարրերն ապահովում են ճկուն կապ խողովակների, պրիզմայի և հայելիների ամրակների միջև:
Աշխատանքի սկզբունք
Ակտիվ մարմինը գազով էներգիայով լցնելու համար օգտագործվում են էլեկտրական լիցքաթափումներ, որոնք առաջանում են սարքի խողովակի խոռոչում էլեկտրոդների միջոցով։ Էլեկտրոնների գազի մասնիկների բախման ժամանակնրանք գրգռված են. Սա հիմք է ստեղծում ֆոտոնների արտանետման համար։ Լույսի ալիքների խթանված արտանետումը խողովակում մեծանում է, երբ դրանք անցնում են գազի պլազմայով: Մխոցի ծայրերում բացված հայելիները հիմք են հանդիսանում լույսի հոսքի արտոնյալ ուղղության համար: Կիսաթափանցիկ հայելին, որը մատակարարվում է գազային լազերով, ուղղորդված ճառագայթից ընտրում է ֆոտոնների մի մասը, իսկ մնացածը արտացոլվում են խողովակի ներսում՝ պահպանելով ճառագայթման ֆունկցիան։
Հատկություններ
Արտահոսող խողովակի ներքին տրամագիծը սովորաբար 1,5 մմ է: Տանտալի օքսիդի կաթոդի տրամագիծը կարող է հասնել 48 մմ տարրի երկարությամբ 51 մմ: Այս դեպքում դիզայնը գործում է 1000 Վ լարմամբ ուղիղ հոսանքի ազդեցության տակ: Հելիում-նեոնային լազերներում ճառագայթման հզորությունը փոքր է և, որպես կանոն, հաշվարկվում է Վտ-ի տասներորդականներով:
Ածխածնի երկօքսիդի մոդելներում օգտագործվում են 2-ից 10 սմ տրամագծով խողովակներ, Հատկանշական է, որ գազային լազերը, որն աշխատում է շարունակական ռեժիմում, ունի շատ բարձր հզորություն։ Գործառնական արդյունավետության տեսանկյունից այս գործոնը երբեմն պլյուս է, այնուամենայնիվ, նման սարքերի կայուն գործառույթը պահպանելու համար պահանջվում են ուժեղացված օպտիկական հատկություններով ամուր և հուսալի հայելիներ: Որպես կանոն, տեխնոլոգները մետաղի և շափյուղայի տարրերն օգտագործում են ոսկու մշակմամբ։
Լազերների տարատեսակներ
Հիմնական դասակարգումը ենթադրում է նման լազերների բաժանում ըստ գազային խառնուրդի տեսակի։ Մենք արդեն նշել ենք ածխածնի երկօքսիդի ակտիվ մարմնի վրա հիմնված մոդելների առանձնահատկությունները, բայց նաևտարածված են իոնային, հելիում–նեոնային և քիմիական միջավայրերը։ Սարքի դիզայնի արտադրության համար իոնային գազի լազերները պահանջում են բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ նյութերի օգտագործում: Մասնավորապես, օգտագործվում են կերամիկա-մետաղական տարրեր և բերիլիումային կերամիկայի վրա հիմնված դետալներ։ Հելիում-նեոնային կրիչները կարող են գործել տարբեր ալիքների երկարությամբ ինֆրակարմիր ճառագայթման և տեսանելի լույսի սպեկտրում: Նման սարքերի ռեզոնատոր հայելիներն առանձնանում են բազմաշերտ դիէլեկտրական ծածկույթների առկայությամբ։
Քիմիական լազերները ներկայացնում են գազի խողովակների առանձին կատեգորիա։ Դրանք ներառում են նաև գազային խառնուրդների օգտագործումը որպես աշխատանքային միջավայր, սակայն լույսի ճառագայթման առաջացման գործընթացը ապահովվում է քիմիական ռեակցիայի միջոցով։ Այսինքն՝ գազն օգտագործվում է քիմիական գրգռման համար։ Այս տեսակի սարքերը ձեռնտու են նրանով, որ դրանք կարող են ուղղակիորեն քիմիական էներգիան վերածել էլեկտրամագնիսական ճառագայթման։
Գազի լազերների օգտագործում
Այս տեսակի գործնականում բոլոր լազերները բարձր հուսալի, դիմացկուն և մատչելի են: Այս գործոնները հանգեցրել են դրանց լայն կիրառմանը տարբեր ոլորտներում: Օրինակ, հելիում-նեոնային սարքերը կիրառություն են գտել հարթեցման և ճշգրտման աշխատանքներում, որոնք կատարվում են հանքերի շահագործման, նավաշինության, ինչպես նաև տարբեր կառույցների կառուցման մեջ: Բացի այդ, հելիում-նեոնային լազերների բնութագրերը հարմար են օպտիկական հաղորդակցությունների կազմակերպման, հոլոգրաֆիկ նյութերի և քվանտային գիրոսկոպների մշակման համար: Բացառություն չէր գործնական օգուտների առումով ևարգոն գազի լազեր, որի կիրառումը ցույց է տալիս արդյունավետություն նյութերի մշակման ոլորտում։ Մասնավորապես, նման սարքերը ծառայում են որպես կոշտ ապարներ և մետաղներ կտրող։
Գազային լազերային ակնարկներ
Եթե դիտարկենք լազերները շահավետ գործառնական հատկությունների տեսանկյունից, շատ օգտվողներ նշում են լույսի ճառագայթի բարձր ուղղորդականությունը և ընդհանուր որակը: Նման բնութագրերը կարող են բացատրվել օպտիկական աղավաղումների փոքր մասնաբաժնով, անկախ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի պայմաններից: Ինչ վերաբերում է թերություններին, ապա գազային միջավայրի ներուժը բացելու համար անհրաժեշտ է մեծ լարում: Բացի այդ, հելիում-նեոնային գազի լազերը և ածխածնի երկօքսիդի խառնուրդների վրա հիմնված սարքերը պահանջում են զգալի քանակությամբ էլեկտրական էներգիա միացնելու համար: Բայց, ինչպես ցույց է տալիս պրակտիկան, արդյունքն իրեն արդարացնում է։ Օգտագործվում են ինչպես ցածր էներգիայի սարքեր, այնպես էլ բարձր էներգիայի ներուժ ունեցող սարքեր:
Եզրակացություն
Գազի արտանետման խառնուրդների հնարավորությունները լազերային համակարգերում դրանց կիրառման առումով դեռևս անբավարար են յուրացված։ Այդուհանդերձ, նման սարքավորումների պահանջարկը երկար ժամանակ հաջողությամբ աճում է՝ շուկայում համապատասխան տեղը կազմելով։ Գազի լազերը ստացել է ամենամեծ տարածումը արդյունաբերության մեջ։ Այն օգտագործվում է որպես պինդ նյութերի կետային և ճշգրիտ կտրման գործիք։ Բայց կան նաև նման սարքավորումների տարածմանը խոչընդոտող գործոններ։ Նախ, սա տարրի բազայի արագ մաշվածություն է, ինչը նվազեցնում է սարքերի ամրությունը: Երկրորդ, կան բարձր պահանջներ էլեկտրական լիցքաթափման համար.անհրաժեշտ է ճառագայթը ձևավորելու համար։
