Применение лазерного луча в промышленности и технике - Лазеры
Оптические квантовые генераторы и их излучение нашли применение во многих отраслях промышленности. Так, например, в индустрии наблюдается применение лазеров для сварки, обработки и разрезания металлических и диэлектрических материалов и деталей в приборостроении, машиностроении и в текстильной промышленности.
Начиная с 1964 года малопроизводительное механическое сверление отверстий стало заменяться лазерным сверлением. Термин лазерное сверление не следует понимать буквально. Лазерный луч не сверлит отверстие: он его пробивает за счет интенсивного испарения материала в точке воздействия. Пример такого способа сверления - пробивка отверстий в часовых камнях, которая сейчас уже является обычным делом. Для этой цели применяются твердотельные импульсные лазеры, например, лазер на стекле с неодимом. Отверстие в камне (при толщине заготовки около 0,1 - 0.5 мм.) пробивается серией из нескольких лазерных импульсов, имеющих энергию около 0,1 - 0,5 Дж. и длительностью около 10-4 с. Производительность установки в автоматическом режиме составляет 1 камень в секунду, что в 1000 раз выше производительности механического сверления.
Лазер используется и при изготовлении сверхтонких проволок из меди, бронзы, вольфрама и других металлов. При изготовлении проволок применяют технологию протаскивания (волочения) проволоки сквозь отверстия очень малого диаметра. Эти отверстия (или каналы волочения) высверливают в материалах, обладающих особо высокой твердостью, например, в сверхтвердых сплавах. Наиболее тверд, как известно, алмаз. Поэтому лучше всего протягивать тонкую проволоку сквозь отверстия в алмазе (алмазные фильеры). Только они позволяют получить проволоку диаметром всего 10 мкм. Однако, на механическое сверление одного отверстия в алмазе требуется 10 часов(!). Зато совсем нетрудно пробить это отверстие серией из нескольких мощных лазерных импульсов. Как и в случае с пробивкой отверстий в часовых камнях, для сверления алмаза используются твердотельные импульсные лазеры.
Лазерное сверление широко применяется при получении отверстий в материалах, обладающих повышенной хрупкостью. В качестве примера можно привести подложки микросхем, изготовленные из глиноземной керамики. Из-за высокой хрупкости керамики механическое сверление выполняется на "сыром" материале. Обжигают керамику уже после сверления. При этом происходит некоторая деформация изделия, искажается взаимное расположение высверленных отверстий. При использовании "лазерных сверл" можно спокойно работать с керамическими подложками, уже прошедшими обжиг.
Интересно применение лазера и как универсального паяльника. Предположим, что внутри электронно-лучевой трубки произошла авария - перегорел или оборвался какой-нибудь провод, нарушился контакт. Трубка вышла из строя. Казалось бы, поломка неисправима, ведь ЭЛТ представляет собой устройство, все внутренние компоненты которого находятся в вакууме, внутри стеклянного баллона, и никакому паяльнику туда не проникнуть. Однако, лазерный луч позволяет решать и такие задачи. Направляя луч в нужную точку и должным образом фокусирую его, можно осуществить сварочную работу.
Лазеры с плавной перестройкой частоты служат основой для спектральных приборов с исключительно высокой разрешающей силой. Например, пусть требуется исследовать спектр поглощения какого-либо вещества. Измерив величину лазерного потока, падающего на изучаемый объект, и прошедшего через него, можно вычислить значение коэффициента поглощения. Перестраивая частоту лазерного излучения, можно, следовательно, определить коэффициент поглощения как функцию от длины волны. Разрешающая способность этого метода совпадает, очевидно, с шириной линии лазерного излучения, которую можно сделать очень малой. Ширина линии, равная, например, 10-3 см-1 обеспечивает такую же разрешающую способность, как и дифракционная решетка с рабочей поверхностью 5 м., а изготовление таких решеток представляет собой почти неразрешимую задачу.
Лазеры позволили осуществить светолокатор, с помощью которого расстояние до предметов измеряется с точностью до нескольких миллиметров. Такая точность недоступна для радиолокаторов.
В настоящее время в мире существует несколько десятков лазерных локационных систем. Многие из них уже имеют космическое значение. Они осуществляют локацию Луны и геодезических искусственных спутников Земли. В качестве примера можно назвать лазеро-локационную систему Физического института имени П. Н. Лебедева. Погрешность измерения при использовании данной системы составляет 40 см.
Проведение таких исследований организуется для того, чтобы поточнее узнать расстояние до Луны в течение некоторого периода времени, например, в течение года. Исследуя графики, описывающие изменение этого расстояния со временем, ученые получают ответы на ряд вопросов, имеющих научную важность.
Импульсные лазерные локаторы сегодня применяются не только в космонавтике, но и в авиации. В частности, они могут играть роль научных измерителей высоты. Лазерный высотомер применялся также в космическом корабле "Аполлон" для фотографирования поверхности Луны.
Впрочем, у оптических лазерных систем есть и свои слабые стороны. Например, не так просто при помощи остронаправленного луча лазера обнаружить объект, так как время обзора контролируемой области пространства оказывается слишком большим. Поэтому оптические локационные системы используются вместе с радиолокационными. Последние обеспечивают быстрый обзор пространства, обнаруживают цель, а затем оптическая система измеряет параметры цели и осуществляет слежение за ней.
Большой интерес представляют последние разработки в области создания телевизора на основе лазерных технологий. Согласно ожиданиям специалистов, такой телевизор должен отличаться сверхвысоким качеством изображения.
Стоит также отметить использование лазеров в уже давно известных принтерах высокого качества или лазерных принтерах. В этих устройствах лазерное излучение используется для создания на специальном светочувствительном барабане скрытой копии печатаемого изображения...
Похожие статьи
-
Монохроматичность лазерного излучения. Его мощность - Лазеры
Для некоторых квантовых генераторов характерна чрезвычайно высокая степень монохроматичности их излучения. Любой поток электромагнитных волн всегда...
-
Технологические особенности получения и применения пластмасс
1. Общие сведения о пластмассе Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные...
-
Сварка электронно-лучевая и лазерная - Виды сварки и способы их применения
В промышленности все более широкое применение находят тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы. Поэтому для их сварки необходимо применять...
-
Введение - Применение ионного микроскопа
Ионный микроскоп - микроскоп, в котором для получения изображения применяется создаваемый источником пучок ионов. По принципу действия ионный микроскоп...
-
Результирующая вольт-амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств и имеет довольно необычный вид. В...
-
Основные направления развития и применения волоконной оптики - Оптоволоконные проводники
Открылись широкие горизонты практического применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как...
-
Практическое использование оптических квантовых генераторов - Лазеры
Прежде всего, следует отметить, что исследования взаимодействия лазерного излучения с веществом представляют исключительно большой интерес. Лазеры...
-
Основные свойства лазерного луча - Лазеры
Лазеры являются уникальными источниками света. Их уникальность определяют свойства, которыми не обладают обычные источники света. В противоположность,...
-
Оптическая система - Применение ионного микроскопа
Схема колонны СГИМ Для фокусировки и отклонения ионного пучка используется электростатическая оптическая схема, аналогичная системам со сфокусированным...
-
Назначение. Конструктивные элементы - Выбор вида шланга для применения в конкретном производстве
Гибкие шланг ЕS предназначены для надежного крепления на трубопроводе и исключения передачи вибрации от горелок к газовому тракту. Использование гибких...
-
Сферы применения титана и титановых сплавов - Титан и титановые сплавы
Авиационная промышленность - основной потребитель титановой продукции. Именно развитие авиационной техники дало толчок титановому производству. По своим...
-
Достоинства оптических кабелей и область их применения - Оптоволоконные проводники
Наряду с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами: Широкополосность, возможность передачи...
-
Пластмассовые уплотнители и амортизаторы. - Пластмассы. Их свойства и области применения
Детали уплотнений из пластмасс находят очень широкое применение. Это объясняется тем, что пластмассы обеспечивают не только высокую герметичность...
-
Введение - Техника безопасности на азотных комбинатах
Азот, азотная кислота, аммиак и его водный раствор, аммиачные удобрения различного типа широко используются в различных областях промышленности, в быту,...
-
Характеристики некоторых типов лазеров - Лазеры
Разнообразие лазеров. В настоящее время имеется громадное разнообразие лазеров, отличающихся между собой активными средами, мощностями, режимами работы и...
-
Применение математики в конструировании одежды
Особенную важность имеют те методы науки, которые позволяют решать задачу, важную для всей практической деятельности человека: как распорядиться своими...
-
Взаимодействие ионов с веществом - Применение ионного микроскопа
Ионы, как и электроны в СЭМ, могут проникать во внутренний объем твердых и жидких образцов. Поскольку отслеживать траектории движения каждого иона в...
-
Материалы, применяемые при сварке - Технология и техника сварки
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам...
-
Профилактические мероприятия - Техника безопасности на азотных комбинатах
Основными мерами предупреждения выбросов газа на химических комбинатах является применение соответствующих материалов для изготовления аппаратуры,...
-
Обувь для детей подбирается в соответствии с размерами, определяемыми по длине стопы: расстояние между наиболее выступающей точкой пятки и концом самого...
-
Введение - Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности
Гомогенизацией называется механический процесс разделения частиц вещества на части с очень малыми размерами (100-200 мкм и меньше) частиц с целью...
-
Техника безопасности - Проектирование насадочного абсорбера
Сосудами, работающими под давлением, называются герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения химических и тепловых процессов, а также для...
-
Область применения социальных сталей - Понятие и виды спецсталей
Стали и сплавы специального назначения благодаря своим уникальным свойствам находят широкое применение в электроэнергетике, станкостроении,...
-
Что такое чугун? Применения чугуна. - Чугун и сталь
Чугун -- сплав Fe (основа) с С (обычно 0...0 %), содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V. А0 и др.); как...
-
Пластмассовые антифрикционные материалы - Пластмассы. Их свойства и области применения
Из-за малого сходства с металлами и из-за больших упругих деформаций пластмассы в узлах трения менее чувствительны к схватыванию и задиранию, что резко...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
Контроль качества -- это деятельность, включающая проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки параметров объекта и сравнение полученных...
-
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ - Техника сборки и сварки трубы с тройником и заглушкой
Тройник -- соединительная деталь трубопровода с тремя отверстиями, позволяющая подключать к основной трубе дополнительные ответвления. В зависимости от...
-
Области применения МДФ - Промышленное производство мелкодисперсной фракции дерева
Высокие технологические и физико-механические показатели, экологичность и приемлемая цена обеспечивают растущую популярность плит МДФ в различных сферах...
-
Авиационная промышленность была первым потребителем титана. Создание летательных аппаратов со скоростями близкими к скорости звука и превосходящими ее,...
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
Оптические квантовые генераторы - уникальные источники света, Индуцированное излучение - Лазеры
Индуцированное излучение Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших...
-
В настоящее время резка металла приобретает все большее значение. Это происходит в первую очередь за счет увеличения объемов производства с которыми не...
-
Нефть. Нефтяная промышленность - Технология переработки нефти
Происхождение нефти Нефть - это горная порода. Она относятся к группе осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Мы...
-
Нано технологии в сельском хозяйстве и промышленности - Нано технологии в современном мире
Нано технологии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы смогут производить пищу, "освободив" от этого растения и...
-
Ассортимент получаемых продуктов и их применение - Промышленные установки нефти и газа
Нефтеперерабатывающая промышленность обеспечивает потребность народного хозяйства в горючих и смазочных материалах. Кроме того, нефть расходуется на...
-
Просеиватель МПМ-800м Этот просеиватель предназначен для просеивания муки. Подвешенный мешок с мукой подается к загруженному бункеру, в который...
-
Назначение изделия, конструкция - Технология и техника сварки
Оболочка корпуса, состоящая из днищевого, двух бортовых и палубного перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и...
-
В контактном отделении аммиак и аммиачно-воздушная смесь, нагнетаемая вентиляторами в смесители, а затем в контактные аппараты, находится под некоторым...
-
Производство аммиака на большинстве отечественных и зарубежных азотнотуковых заводов осуществляется в настоящее время путем синтеза азота и водорода под...
Применение лазерного луча в промышленности и технике - Лазеры