17,784 matches
-
verde, galben, portocaliu, roșu) [13] Spectrul poate fi împărțit în zone distincte. Undele radio ocupă zona de frecvență și energie redusă, cu o gamă de lungimi mari de undă, ele fiind produse de antene. Microundele sunt generate de oscilatori electronici. Radiația infraroșie își are originea în tranzițiile electronice și vibrațiile moleculare din cadrul materialelor. Radiația luminoasă vizibilă (cu 14 lungimi de undă între 390 și 780nm) este denumită, odată cu majorarea lungimii de undă, violet (390-430nm), indigo (430-455nm), albastră (455492nm), verde (492 577nm
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
radio ocupă zona de frecvență și energie redusă, cu o gamă de lungimi mari de undă, ele fiind produse de antene. Microundele sunt generate de oscilatori electronici. Radiația infraroșie își are originea în tranzițiile electronice și vibrațiile moleculare din cadrul materialelor. Radiația luminoasă vizibilă (cu 14 lungimi de undă între 390 și 780nm) este denumită, odată cu majorarea lungimii de undă, violet (390-430nm), indigo (430-455nm), albastră (455492nm), verde (492 577nm), galbenă (577-597nm), portocalie (597622nm) și roșie (622-780nm) și este produsă prin intermediul tranzițiilor între
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
390 și 780nm) este denumită, odată cu majorarea lungimii de undă, violet (390-430nm), indigo (430-455nm), albastră (455492nm), verde (492 577nm), galbenă (577-597nm), portocalie (597622nm) și roșie (622-780nm) și este produsă prin intermediul tranzițiilor între stările energetice ale electronilor de valență ai atomilor. Radiația luminoasă ultravioletă este emisă de tranzițiile electronice corespunzătoare de înaltă energie. Razele X reprezintă rezultatul tranzițiilor electronice în straturi profunde. Razele gamma de înaltă frecvență și energie, cu lungime de undă redusă, sunt produse prin descompunere radioactivă [13]. Pentru aplicațiile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
X reprezintă rezultatul tranzițiilor electronice în straturi profunde. Razele gamma de înaltă frecvență și energie, cu lungime de undă redusă, sunt produse prin descompunere radioactivă [13]. Pentru aplicațiile privind prelucrarea materialelor, prezintă interes următoarele spectre electromagnetice: infraroșu, vizibil și ultraviolet. Radiația luminoasă laser este generată prin intermediul tranzițiilor între nivelurile energetice ridicate și cele reduse din cadrul speciilor (atomi, ioni și molecule), în diverse medii. Generarea durabilă a radiației depinde de o combinație corespunzătoare de fenomene fizice fundamentale și de un design tehnic
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Pentru aplicațiile privind prelucrarea materialelor, prezintă interes următoarele spectre electromagnetice: infraroșu, vizibil și ultraviolet. Radiația luminoasă laser este generată prin intermediul tranzițiilor între nivelurile energetice ridicate și cele reduse din cadrul speciilor (atomi, ioni și molecule), în diverse medii. Generarea durabilă a radiației depinde de o combinație corespunzătoare de fenomene fizice fundamentale și de un design tehnic optim pentru menținerea și amplificarea emisiei. Nivelurile energetice Atomii, ionii și moleculele, cunoscute colectiv drept specii, există în stări specifice caracterizate de niveluri energetice discrete, numite
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
interacționa între ele [14]. Nivelurile energetice de rotație corespund mișcării de rotație a moleculelor asimetrice, Ținând cont de cuantificarea momentului cinetic. Aceste tranziții implică modificări energetice cu aproximativ un ordin de mărime mai mici decât cele vibraționale, fiind astfel asociate radiației infraroșii depărtate. În plus față de valorile aferente nivelurilor energetice, durata de viață în cadrul acestor niveluri afectează natura temporală a radiației. Durata de viață a unei stări depinde de ușurința de depopulare a acesteia. Stările care există pentru intervale de timp
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cinetic. Aceste tranziții implică modificări energetice cu aproximativ un ordin de mărime mai mici decât cele vibraționale, fiind astfel asociate radiației infraroșii depărtate. În plus față de valorile aferente nivelurilor energetice, durata de viață în cadrul acestor niveluri afectează natura temporală a radiației. Durata de viață a unei stări depinde de ușurința de depopulare a acesteia. Stările care există pentru intervale de timp de ordinul microsecundelor sau milisecundelor, durate mari din punctul de vedere al tranzițiilor laser, sunt cunoscute drept stări metastabile și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ce ocupă un nivel energetic superior să depășească pe cel de pe un nivel inferior. Această situație poate apărea la excitarea sau „pompajul” populației prin intermediul unei surse externe de energie. Este astfel creată o inversiune de populație - o premisă pentru generarea radiației luminoase laser. Există deci acum o forță prin care energia este eliberată din sistem. În cazul unui laser, această energie este eliberată sub formă de lumină. Trebuie subliniată diferența dintre crearea unei inversiuni de populație și efectul simplei creșteri a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
forță de antrenare pentru eliberarea de energie. Excitarea Inversiunea de populație poate fi obținută folosind o varietate de surse de energie pentru excitarea speciilor. Metodele electrice, optice și chimice sunt cele mai întâlnite în cazul laserilor industriali. Speciile gazoase absorb radiația pe intervale discrete de lungimi de unda (linii) și, în consecință, excitarea electrică, ce produce energie într-un spectru larg, este cel mai des întâlnită în cadrul tehnologiei laserilor cu mediu activ gazos [15]. Solidele nu sunt ușor excitabile electric, dar
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
energia să fie absorbită pentru un interval extins de frecvențe. Astfel de niveluri superioare, denumite niveluri laser superioare sau stări, furnizează specii în mod rapid și eficient către nivelurile inferioare mai stabile. Sub acestea se regăsesc stările laser inferioare. Generarea radiației luminoase laser implică tranziții din stările laser superioare către cele inferioare. Pentru a menține o inversiune de populație, durata de viață a stării inferioare trebuie să fie redusă comparativ cu cea a stării superioare. În plus, rata de populare a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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, E2 si E1, ce reprezintă starea de bază respectiv cea excitată. Laserii pe
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
reprezintă starea de bază respectiv cea excitată. Laserii pe bază de amoniac și cei diodă reprezintă exemple pentru aceste sisteme bi nivel. Obținerea amplificării utile a luminii în cadrul acestora este totuși dificilă, deoarece odată ce speciile de pe nivelul laser superior emit radiație, numărul lor se apropie de cel al speciilor din starea de bază, absorbția tinzând spre zero. Din acest motiv, laserii industriali sunt cel mai adesea bazați pe sistemele cu trei si patru niveluri energetice. Pentru un sistem laser tri-nivel, precum
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
vedere că nu este necesară inversiunea întregii populații. Datorită faptului că tranziția laser are loc către un nivel intermediar, care în mod normal este nepopulat, un laser cu patru niveluri poate opera în mod continuu și nu exclusiv pulsativ. Amplificarea radiației luminoase Deși radiația luminoasă este 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este necesară inversiunea întregii populații. Datorită faptului că tranziția laser are loc către un nivel intermediar, care în mod normal este nepopulat, un laser cu patru niveluri poate opera în mod continuu și nu exclusiv pulsativ. Amplificarea radiației luminoase Deși radiația luminoasă este 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
intermediar, care în mod normal este nepopulat, un laser cu patru niveluri poate opera în mod continuu și nu exclusiv pulsativ. Amplificarea radiației luminoase Deși radiația luminoasă este 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
la valoarea sa inițială după o traversare completă a cavității optice, atunci aportul corespunzător este egal cu pierderea de energie aferentă acestei traversări; acesta este aportul de prag. Dacă pierderea este mai mare decât aportul, atunci laserul nu va produce radiație luminoasă. Aportul pozitiv reprezintă a doua condiție de generare a radiației luminoase laser - prima condiție fiind inversare de populație. Puterea la ieșire Într-un bec, electronii din cadrul atomilor și moleculelor filamentului sunt pompați către niveluri superioare prin excitare electrică. Electronii
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
atunci aportul corespunzător este egal cu pierderea de energie aferentă acestei traversări; acesta este aportul de prag. Dacă pierderea este mai mare decât aportul, atunci laserul nu va produce radiație luminoasă. Aportul pozitiv reprezintă a doua condiție de generare a radiației luminoase laser - prima condiție fiind inversare de populație. Puterea la ieșire Într-un bec, electronii din cadrul atomilor și moleculelor filamentului sunt pompați către niveluri superioare prin excitare electrică. Electronii trec aleatoriu către niveluri inferioare, independent unii de alții, emițând lumină
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 forma unei unde continue, puls sau succesiune de pulsuri. Durata pulsului poate varia de la o zecime de secundă până la câteva femtosecunde (10-15
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 forma unei unde continue, puls sau succesiune de pulsuri. Durata pulsului poate varia de la o zecime de secundă până la câteva femtosecunde (10-15 sec), sau, mai nou, attosecunde (10-18 sec). Pulsurile pot fi produse într-o frecvență de la
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
kilowatti, cu puterea maximă/de vârf tinzând spre valori de ordinul gigawattilor. Unii laseri pot fi reglați pentru a emite într-o gamă de mai multe lungimi de undă [14]. Eficiența Pot fi definite mai multe randamente de generare a radiației luminoase laser. Randamentul de fluorescență cuantică, ηf, reprezintă raportul dintre numărul de specii ce participă în tranziția laser și numărul de specii „ridicate” din starea de bază. (Speciile în stare excitată pot trece în stări diferite de cea laser superioară
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 patru componente de bază pentru a funcționa: un mediu activ, în cadrul căruia radiația luminoasă poate fi amplificată prin emisia stimulată a radiației; sursa de excitare sau „pompaj”, destinată excitării mediului, pentru a susține inversiunea de populație; un mod de a furniza reacția/funcția optică - în cavitatea optică; un dispozitiv de ieșire pentru a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
definit un randament tip priză, ηw = ηt ∙ ηf . 1.2.3. Laseri utilizați la prelucrarea materialelor Un laser necesită patru componente de bază pentru a funcționa: un mediu activ, în cadrul căruia radiația luminoasă poate fi amplificată prin emisia stimulată a radiației; sursa de excitare sau „pompaj”, destinată excitării mediului, pentru a susține inversiunea de populație; un mod de a furniza reacția/funcția optică - în cavitatea optică; un dispozitiv de ieșire pentru a face posibilă eliminarea din ansamblu a unor cantități utile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
optică și dispozitivul de excitare, alături de structura care conține și menține integritatea sistemului optic. Rezonatorul include, de asemenea, elemente care sunt inserate în traseul optic, în vederea obținerii de caracteristici precum cele de capacitate de pulsare, controlul polarizării sau al modurilor. Radiația luminoasă este extrasă din cavitatea optică prin intermediul unui element de cuplaj pentru ieșire. Acest element este practic o „fereastră”, care poate fi un solid parțial transmisiv, un gaz total transmisiv sau o rețea tip grilă de difracție. Spectrul larg de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de un laser este determinat de numărul de niveluri de energie din mediul activ, de duratele lor de viață și respectiv de sursele de excitare. Laserele tri nivel, precum cele cu rubin și coloranți, produc în mod natural pulsuri de radiație luminoasă. Laserii pe bază de dioxid de carbon și Nd:YAG (sisteme cu patru niveluri) sunt capabili să producă o ieșire continuă, dar modul de ieșire temporal poate fi modificat, folosind diverse dispozitive ce pot fi incluse în rezonator și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
peste vârful unui puls normal, tip „poartă” sau a unui fascicul 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]