944 matches
-
1901, Max Plank arăta că energia poate fi emisă numai în cuante discrete. Trei ani mai târziu, Thomson a sugerat ca electronii ocupă orbitali geometrici. În 1905, Albert Einstein a concluzionat că lumina este compusă din grupuri de unde energetice, denumite fotoni. Pornind de aici, Ernest Rutherford a propus un model de atom care conține un nucleu pozitiv și electroni (1911) [7, 8], asupra căruia Niels Bohr a aplicat teoria cuantică (1913). S-a determinat ulterior că fotonii și speciile de atomi
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
grupuri de unde energetice, denumite fotoni. Pornind de aici, Ernest Rutherford a propus un model de atom care conține un nucleu pozitiv și electroni (1911) [7, 8], asupra căruia Niels Bohr a aplicat teoria cuantică (1913). S-a determinat ulterior că fotonii și speciile de atomi pot interacționa fie prin absorbția unui foton, cu o majorare energetică aferentă, fie prin emisia spontana a unui foton de către un atom aflat inițial într-o stare energetică superioară, rezultând o micșorare a energiei [7]. Cu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
propus un model de atom care conține un nucleu pozitiv și electroni (1911) [7, 8], asupra căruia Niels Bohr a aplicat teoria cuantică (1913). S-a determinat ulterior că fotonii și speciile de atomi pot interacționa fie prin absorbția unui foton, cu o majorare energetică aferentă, fie prin emisia spontana a unui foton de către un atom aflat inițial într-o stare energetică superioară, rezultând o micșorare a energiei [7]. Cu toate acestea, luând în calcul termodinamica emisiei fotonice, Einstein, în 1916
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
1911) [7, 8], asupra căruia Niels Bohr a aplicat teoria cuantică (1913). S-a determinat ulterior că fotonii și speciile de atomi pot interacționa fie prin absorbția unui foton, cu o majorare energetică aferentă, fie prin emisia spontana a unui foton de către un atom aflat inițial într-o stare energetică superioară, rezultând o micșorare a energiei [7]. Cu toate acestea, luând în calcul termodinamica emisiei fotonice, Einstein, în 1916, ajunge la concluzia existenței unui al treilea proces de interacțiune - emisia indusă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
micșorare a energiei [7]. Cu toate acestea, luând în calcul termodinamica emisiei fotonice, Einstein, în 1916, ajunge la concluzia existenței unui al treilea proces de interacțiune - emisia indusă sau stimulată -prin care speciile excitate pot fi stimulate să emită un foton la contactul cu un alt foton. Aceasta reprezintă baza fenomenului de amplificare a luminii prin emisia stimulată de radiație: laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). În aprilie 1924, Richard Tolman și Paul Ehrenfest (California Institute of Technology) analizează
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
acestea, luând în calcul termodinamica emisiei fotonice, Einstein, în 1916, ajunge la concluzia existenței unui al treilea proces de interacțiune - emisia indusă sau stimulată -prin care speciile excitate pot fi stimulate să emită un foton la contactul cu un alt foton. Aceasta reprezintă baza fenomenului de amplificare a luminii prin emisia stimulată de radiație: laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). În aprilie 1924, Richard Tolman și Paul Ehrenfest (California Institute of Technology) analizează emisia stimulată, sub titlul de „absorbție
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fi focalizate într-un singur punct de dimensiuni reduse, conferind o sursă de energie intensă, ideală pentru penetrarea materialelor, sau pot fi descompuse într-un model difuz de încălzire, pentru tratamente superficiale. Pe lângă prelucrarea materialelor prin metode termice, interacțiunea dintre fotonii fasciculului laser și atomii constitutivi ai materialelor fac posibile aplicațiile atermice: legăturile pot fi create și/sau distruse. Fasciculul poate fi controlat prin intermediul componentelor optice ale echipamentului, pentru a fi compatibil unei game largi de aplicații simultane, sau poate fi
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ex.: Raman), tehnici interferometrice, investigarea fenomenelor optice neliniare, holografia, detecția și determinarea distanței - geologie, seismologie, fizica atmosferică, astronomie, distanța lunară, prelucrarea materialelor (tăierea, sudarea, brazarea, îndoirea, marcarea, curățarea), armament, fotochimie (biochimie), răcire, fuziune nucleară, microscopie (cu scanare confocală, excitare bi foton, microdisecție); domeniul militar: Țintirea, măsurarea distanțelor, măsuri contraofensive, comunicații, arme cu energie direcționată; domeniul medical [11]: chirurgie cosmetică, oftalmologică, pentru Țesuturi moi, chirurgie generală, ginecologică, urologică și laparoscopică, terapie laser (fotobiomodulație), eliminarea tumorilor „fără atingere” (creier și șira spinării), în
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fie redusă comparativ cu cea a stării superioare. În plus, rata de populare a stării superioare trebuie să depășească pe cea a stării inferioare. Tranzițiile între nivelurile energetice Einstein a teoretizat că lumina este compusă din grupări de unde energetice, denumite fotoni [7]. S-a stipulat inițial că fotonii și speciile pot interacționa strict prin absorbția unui foton (cu o creștere corespunzătoare a energiei), sau prin emisia spontană a unui foton aflat inițial într-o stare energetică superioară (conducând la o micșorare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
superioare. În plus, rata de populare a stării superioare trebuie să depășească pe cea a stării inferioare. Tranzițiile între nivelurile energetice Einstein a teoretizat că lumina este compusă din grupări de unde energetice, denumite fotoni [7]. S-a stipulat inițial că fotonii și speciile pot interacționa strict prin absorbția unui foton (cu o creștere corespunzătoare a energiei), sau prin emisia spontană a unui foton aflat inițial într-o stare energetică superioară (conducând la o micșorare a energiei). Energia poate fi, de asemenea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
trebuie să depășească pe cea a stării inferioare. Tranzițiile între nivelurile energetice Einstein a teoretizat că lumina este compusă din grupări de unde energetice, denumite fotoni [7]. S-a stipulat inițial că fotonii și speciile pot interacționa strict prin absorbția unui foton (cu o creștere corespunzătoare a energiei), sau prin emisia spontană a unui foton aflat inițial într-o stare energetică superioară (conducând la o micșorare a energiei). Energia poate fi, de asemenea, redusă și fără emisia unui foton, prin procesul numit
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a teoretizat că lumina este compusă din grupări de unde energetice, denumite fotoni [7]. S-a stipulat inițial că fotonii și speciile pot interacționa strict prin absorbția unui foton (cu o creștere corespunzătoare a energiei), sau prin emisia spontană a unui foton aflat inițial într-o stare energetică superioară (conducând la o micșorare a energiei). Energia poate fi, de asemenea, redusă și fără emisia unui foton, prin procesul numit descompunere/”cădere” non-radiativă. Cu toate acestea, Einstein a considerat că există un al
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
prin absorbția unui foton (cu o creștere corespunzătoare a energiei), sau prin emisia spontană a unui foton aflat inițial într-o stare energetică superioară (conducând la o micșorare a energiei). Energia poate fi, de asemenea, redusă și fără emisia unui foton, prin procesul numit descompunere/”cădere” non-radiativă. Cu toate acestea, Einstein a considerat că există un al treilea mecanism de interacțiune - emisia stimulată sau indusă - pentru care o specie excitată poate fi stimulată să emită un foton prin interacțiunea cu un
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
și fără emisia unui foton, prin procesul numit descompunere/”cădere” non-radiativă. Cu toate acestea, Einstein a considerat că există un al treilea mecanism de interacțiune - emisia stimulată sau indusă - pentru care o specie excitată poate fi stimulată să emită un foton prin interacțiunea cu un alt foton. Acest ultim mecanism reprezintă baza pentru amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație, acronimul folosit fiind cel de laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). Cea mai simplă formă de laser este bazată
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
procesul numit descompunere/”cădere” non-radiativă. Cu toate acestea, Einstein a considerat că există un al treilea mecanism de interacțiune - emisia stimulată sau indusă - pentru care o specie excitată poate fi stimulată să emită un foton prin interacțiunea cu un alt foton. Acest ultim mecanism reprezintă baza pentru amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație, acronimul folosit fiind cel de laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). Cea mai simplă formă de laser este bazată pe tranzițiile dintre două niveluri energetice
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
generată ca rezultat al emisiei fotonice stimulate, laserii funcționează pe principiul amplificării radiației luminoase prin emisie stimulată. Amplificarea poate fi obținută doar dacă emisia are loc în cadrul unui echipament corespunzător - cavitatea optică. Amplificarea apare atunci când emisia stimulată majorează numărul de fotoni care circulă în cavitatea optică, situație ilustrată schematic. Amplificarea obținută reprezintă acumularea de energie din sistem, numită în continuare aport. Dacă energia internă a unui laser este readusă la valoarea sa inițială după o traversare completă a cavității optice, atunci
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
lungimi de undă (culori). Având în vedere că mulți electroni trec constant către diferite niveluri, este produsă o gamă de lungimi de undă, rezultatul net fiind producerea luminii albe, emisă în direcții aleatorii. Comparativ, pentru procesul de emisie stimulată, un foton intră în contact cu o altă specie excitată, determinând-o să emită fotonul propriu în mod prematur. Fotonii se deplasează pe o direcție invariabilă până în momentul unei coliziuni, acumulând astfel un flux de densitate crescândă [18], frecvență și polarizare. Radiația
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
diferite niveluri, este produsă o gamă de lungimi de undă, rezultatul net fiind producerea luminii albe, emisă în direcții aleatorii. Comparativ, pentru procesul de emisie stimulată, un foton intră în contact cu o altă specie excitată, determinând-o să emită fotonul propriu în mod prematur. Fotonii se deplasează pe o direcție invariabilă până în momentul unei coliziuni, acumulând astfel un flux de densitate crescândă [18], frecvență și polarizare. Radiația luminoasă laser este prin urmare coerentă și monocromatică, având divergență redusă și luminozitate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
gamă de lungimi de undă, rezultatul net fiind producerea luminii albe, emisă în direcții aleatorii. Comparativ, pentru procesul de emisie stimulată, un foton intră în contact cu o altă specie excitată, determinând-o să emită fotonul propriu în mod prematur. Fotonii se deplasează pe o direcție invariabilă până în momentul unei coliziuni, acumulând astfel un flux de densitate crescândă [18], frecvență și polarizare. Radiația luminoasă laser este prin urmare coerentă și monocromatică, având divergență redusă și luminozitate ridicată. Radiația laser poate avea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în stări diferite de cea laser superioară, iar atomii din cadrul acesteia din urmă pot trece în stări altele decât cea laser inferioară.) Randamentul termodinamic, ηt, reprezintă raportul dintre energia de amplificare și energia necesară pentru excitare. Având în vedere că fotonii laser dispun de mai puțină energie decât sursa excitării, valoarea randamentului termodinamic este mai mică decât 1. Poate fi, de asemenea, definit un randament tip priză, ηw = ηt ∙ ηf . 1.2.3. Laseri utilizați la prelucrarea materialelor Un laser necesită
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este formată dintr-un container delimitat de două oglinzi. Există cinci parametri principali ai cavității care pot fi variați pentru o optimiza ieșirea generată de o cavitate optică simplă bi-oglindă: distanța dintre oglinzi, respectiv razele de curbură și reflectivitățile acestora. Fotonii sunt reflectați repetat prin mediul activ, ceea ce dă naștere la două efecte: probabilitatea emisiei stimulate este majorată datorită creșterii timpilor de rezidență ai fotonilor, respectiv reacția permite undei să crească în mod coerent. Pierderile din cavitate au mai multe cauze
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de o cavitate optică simplă bi-oglindă: distanța dintre oglinzi, respectiv razele de curbură și reflectivitățile acestora. Fotonii sunt reflectați repetat prin mediul activ, ceea ce dă naștere la două efecte: probabilitatea emisiei stimulate este majorată datorită creșterii timpilor de rezidență ai fotonilor, respectiv reacția permite undei să crească în mod coerent. Pierderile din cavitate au mai multe cauze: transmisia prin elementul de cuplaj pentru ieșire (ieșirea utilă), împrăștierea determinată 20 de neomogenitățile optice din mediul activ, absorbția și împrăștierea aferente oglinzilor, difracția
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
continuu. Tehnologiile de obținere a emisiilor pulsate sunt: Comutarea-Q (“Qswitching”), golirea/descărcarea cavității („cavity dumping”), sincronizarea modurilor („mode locking”) și modulația de frecvență („chirping”). Lungimea de undă fundamentală a radiației luminoase produsă de un laser, λ, este legată de energia fotonilor, E, prin formula E=hc / λ, unde h este constanta lui Plank (6.626 x 10 34 J s-1), iar c reprezintă viteza luminii (2.998 x 108 m s-1). Lungimea de undă este legată de frecvență, v
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
binară a datelor. Având în vedere că un puls laser de 100 fs are o durată comparabilă cu, sau chiar mai redusă decât timpii de relaxare ai matricii, este posibilă folosirea femtolaserilor pentru modificarea fotomecanică a materialelor, prin generarea de fotoni coerenți [43] și unde de șoc [44]. Rezultă astfel posibilitatea de generare a tranzițiilor de fază, de producere de noi stări ale materiei la presiuni extreme, sau de a facilita tranzițiile incipiente între faze. Undele de șoc produse de către pulsurile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
atom (sau a unei molecule) poate fi determinată radiativ exclusiv dacă energia fotonică hv depășește potențialul de ionizare, p. Cu toate acestea, dacă intensitatea radiației este suficient de ridicată, un atom poate absorbi în mod simultan un număr corespunzător de fotoni pentru a induce ionizarea (sau, în cazul unui solid, de a ejecta un electron dintr-o bandă de valență). Această situație este denominată drept ionizarea multi-foton (MPI - multiphoton ionization) și poate fi modelată prin procesul: eXqhx (1.13) unde q
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]