لیزر الکترون آزاد چیست؟

لیزر الکترون آزاد

لیزرهایی که در آینده امیدواریم داشته باشیم قابلیت های مختلفی دارد ار جمله اینکه ، قابلیت تنظیم در ناحیه وسیع (از ماوراء بنفش تا امواج میلیمتری) دستگاه لیزر حکاکی با توان بالا، کارآئی بالا و قیمت ارزان اشاره داریم. این طرح‌ها در مرحله تحقیق و توسعه است و کارآئی کلی آنها کم و طرح‌ها بهینه نشده‌اند. در حالت سه تایی پائین نگه داشته می‌شود. اگر محلول رنگ وادار به عبور از یک نازل مناسب شود یک صفحه نازکی با ضخامت حدود ۱ میلیمتر به دست خواهد آمد. پس از گذراز هوا پس از سپری شدن زمانکمی رنگ به محل ذخیره باز می‌گردد تا مجددا در سیستم بچرخد. به طوری که حتی این ضخامت کم برای ایجاد لیزر کافی است. پرتوی که دستگاه لیزر حکاکی برای دمش به کار رفته است به یک نقطه کوچک در جت متمرکز می‌شود. به طوری که رنگ در زمان کوتاهی از ناحیه بهره عبور می‌کند. اگر این زمان کوتاه‌تر از زمان مربوط به جمعیت دار شدن حالت سه تایی باشد، آنگاه امکان ایجاد لیزر به صورت مداوم خواهد بود. اساساً پرتو دمش به لکه‌ای به قطر حدود ۱۰ میکرومتر متمرکز می‌شود، مایع رنگ با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه در حال چرخش است و از ناحیه بهره در مدت حدود ۱۰ ثانیه عبور می‌کند که برای ایجاد عملی مداوم لیزر کافی است. یک طرح اپتیکی به این منظور محور کاواک طوری انتخاب می‌شود تا خروجی لیزر را موازی پرتو دمشی کند و بعلاوه با افزایش طول کاواک کارآیی لیزر بیشتر شود. برای کاهش اتلاف در کاواک امتداد جت رنگ ایجاد شده در جهت زاویه بروستر قرار می‌گیرد و پرتو برخوردی دمش تحت زاویههای کمتری از این زاویه تابش می‌شود. بهترین روش دمش لیزر بستگی به تعداد زیادی پارامتر از قبیل رنگهای مورد استفاده (و بنابراین موقعیت باند جذبی)، خروجی مورد نیاز، نحوه عملکرد لیزر (مداوم یا ضربانی) و قیمت آن دارد. با دمش نوری، رنگ‌ها ۲۵٪ توان دمش را به خروجی لیزر تبدیل می‌کنند؛ اما اگر فقط یک لیزر برای دمش وجود داشته باشد همه رنگها به روش نوری تحریک نمی‌شوند. دقت زیادی هنگام استفاده از دستگاه حکاکی لیزر لیزری ماوراء بنفش باید به کار رود چرا که طول موج – های کوتاه‌تر باعث تجزیه مولکولهای رنگ می‌شود. برای ایجاد لیزر ضربانی، لیزرهای ازت، اگزایمر، Yag یومینگ و بخارمس به عنوان منابع دمش به کار می‌روند. از آنجایی که لیزرهای Yag یومینگ دارای طول موج ۱/۰۹ میکرون هستند، خروجی آنها مستقیماً برای این منظور به کار گرفته نمی‌شود و با استفاده از روش «تولید هارمونیک» یا «دو برابر کردن فرکانسی» (بخش ۹-۳) طول موج‌های ۵۳۲ نانومتر، ۳۵۳ نانومتر و ۲۹۹ نانومتر را از طول دستگاه لیزر حکاکی موج اصلی به دست می‌آورند. به نظر دستگاه لیزر حکاکی می‌رسد لیزرهای اگزایمر XeClمناسب‌ترین لیزر برای دمش باشد. چند نمونه از لیزرهای واقعی باعث کند شدن تخلیه الکتریکی می‌شود. لکن در مورد لیزرهای رنگ هرگونه امپدانس باید حذف شود.  دستگاه حکاکی لیزری استفاده از یک لیزر دیگر جهت دمش لیزرهای رنگ از روش فلاش لامپ معمول‌تر است. به نظر می‌رسد که این روش کارآیی چندانی نداشته باشد، ولی لیزر دمش رامی توان طوری انتخاب نمود که خروجی آن نزدیک به ماکزیمم بیناب جذبی رنگ باشد تا از جاذب تقریباً همه خروجی آن توسط رنگ مطمئن شویم، گسیل‌های لامپ فلاش در ناحیه وسیعی از طول موجها منتشر می‌شود که خیلی از آنها توسط رنگ جذب نمی‌شود. آینه خروجی ۹۵٪ قطعهٔ کوک کننده آینه انتهایی کاوا باریکه لیزر آرگون به عنوان پرتو دمشښ طرح شماتیک یک لیزر رنگ قابل تنظیم، مداوم با جریان رنگ. جریان رنگ عمود بر صفحه است. بهترین راه برای نگهداری رنگ، ظرف شیشه‌ای با پنجرههای بروستر و آینه‌های خارجی است. این طرح دارای دستگاه لیزر حکاکی این مزیت است چرا که می‌توان بعضی از وسایل و تجهیزات تنظیم طول موج را در داخل کاواک قرار داد. سلول ماشین حکاکی  رنگ می‌تواند کاملاً کوچک باشد زیرا ماده بهره زیادی به همراه دارد. دقت کافی به منظور جلوگیری از گرم شدن رنگ به دلیل حجم کم و تجزیه آن باید معمول گردد. معمولاً موادرنگی به سرعت در حال حرکت در داخل سلول هستند و این باعث جلوگیری گرم شدن بیش از حد می‌شود  دستگاه مارکینگ و به علاوه میزان غلظت مولکولها حالت So انجام می‌شود. قسمت‌های بالای باند So به قدر کافی از قسمتهای پائین این باند دور هستند و لذا تقریباً در دمای اتاق خالی هستند و بنابراین لیزرهای رنگ در ردیف سیستم‌های لیزری چهار ترازی قرار می‌گیرد و حالت آستانه با جمعیت معکوس بسیار کمی حاصل می‌شود. متأسفانه گذار S-«S خیلی دستگاه لیزر حکاکی سریع است (حدود ۱۰ نانو ثانیه)، لذا دمش بسیار شدید را برای ایجاد جمعیت معکوس نیاز دارد.