Ang praktikal na aplikasyon ng mga laser

Ang pag-imbento ng laser ay maaaring maayos na maituturing na isa sa mga pinaka makabuluhang pagtuklas ng ika-20 siglo. Kahit na sa umpisa ng pag-unlad ng teknolohiyang ito, sinimulan na nila ang isang ganap na maraming kakayahang magamit, mula sa pinakadulo simula ang pag-asang malutas ang iba't ibang mga problema ay nakikita, sa kabila ng katotohanan na ang ilang mga gawain ay hindi kahit na nakikita sa abot-tanaw sa oras na iyon.

Ang medisina at astronautika, thermonuclear fusion at ang pinakabagong mga sistema ng armas - ito ay ilan lamang sa mga lugar kung saan matagumpay na ginagamit ang laser ngayon. Tingnan natin kung saan natagpuan ng laser ang praktikal na aplikasyon, at makita ang kadakilaan ng kamangha-manghang pag-imbento na ito, na may utang sa hitsura nito sa isang bilang ng mga siyentipiko.

Laser spectroscopy

Ang mchromromatic radiation radiation ay maaaring makuha sa prinsipyo sa anumang haba ng daluyan, kapwa sa anyo ng isang tuluy-tuloy na alon ng isang tiyak na dalas at sa anyo ng mga maikling pulso, na tumatagal hanggang sa mga praksiyon ng isang femtosecond. Ang pagtuon sa sample sa ilalim ng pag-aaral, ang laser beam ay sumasailalim sa mga nonlinear optical effects, na nagpapahintulot sa mga mananaliksik na magsagawa ng spectroscopy sa pamamagitan ng pagpapalit ng dalas ng ilaw, pati na rin ang pagsasagawa ng magkakaugnay na pagsusuri ng mga proseso sa pamamagitan ng pagkontrol sa polarization ng laser beam.

Pagsukat ng mga distansya sa mga bagay

Ang beam ng laser ay napaka maginhawa upang idirekta ang bagay sa ilalim ng pag-aaral, kahit na ang bagay na ito ay napakalayo, dahil ang pagkakaiba-iba ng laser beam ay napakaliit. Kaya, sa 2018, bilang bahagi ng isang eksperimento, isang laser beam ay nakadirekta mula sa Yunnan Chinese Observatory hanggang sa buwan. Ang mga salamin ng Apollo 15, na na-install sa lunar na ibabaw, na sumasalamin sa beam pabalik sa Earth, kung saan natanggap ito ng obserbatoryo.

Ito ay kilala na ang ilaw ng laser, tulad ng anumang alon ng electromagnetic, ay gumagalaw sa palagiang bilis - sa bilis ng ilaw. Ang mga pagsukat ng oras ng daanan ng beam ay nagpakita na ang distansya mula sa obserbatoryo hanggang sa buwan, sa agwat mula 21:25 hanggang 22:31 na oras ng Beijing noong Enero 22, 2018, ay mula 385823,433 hanggang 387119,600 kilometro.

Ang tagahanap ng saklaw ng laser, para sa hindi gaanong kalayuan na ang distansya mula sa Earth hanggang sa Buwan, ay gumagana sa isang katulad na prinsipyo. Ang isang pulsed laser ay nagpapadala ng isang sinag sa isang bagay na kung saan ang sinag ay makikita. Ang radiation detector ay nakakatanggap ng isang sinag na sinag. Ang pagkakaroon ng isinasaalang-alang ang oras sa pagitan ng pagsisimula ng radiation at sa sandaling nahuli ng detector ang nakalarawan na sinag, pati na rin ang bilis ng ilaw, ang electronics ng aparato ay kinakalkula ang distansya sa bagay.

Adaptive Optika at Atmospheric Distortion Compensation

Kung napansin mo ang isang malayong astronomical na bagay mula sa lupa sa pamamagitan ng isang teleskopyo, lumiliko na ang kapaligiran ay nagpapakilala ng ilang mga optical distortions sa nagresultang imahe ng bagay na ito. Upang matanggal ang mga pagbaluktot na ito, ginagamit ang mga pamamaraan ng tinatawag na mga adaptive na optika - ang mga pagbaluktot ay sinusukat at kabayaran.

Upang makamit ang layuning ito, ang isang malakas na sinag ng laser ay nakadirekta patungo sa naobserbahang bagay, na, tulad ng simpleng ilaw, ay sumasailalim sa pagkalat sa kalangitan, na bumubuo ng isang "artipisyal na bituin", ang ilaw mula sa kung saan, pabalik sa tagamasid, nakakaranas ng eksaktong pareho ng mga optical distortions sa itaas Mga layer ng atmospheric, pati na rin ang imahe ng napansin na astronomical na bagay.

Ang impormasyon ng pagbaluktot ay naproseso at ginagamit upang mabayaran ang optical pagbaluktot sa pamamagitan ng naaangkop na pag-aayos ng imahe ng sinusunod na astronomya na bagay. Bilang isang resulta, ang imahe ng bagay ay mas "malinis."

Bio at photochemistry

Sa mga pag-aaral ng biochemical sa pagbuo at paggana ng mga protina, ang kapaki-pakinabang na laser pulses ng ultrashort ng tagal ng femtosecond.Ang mga pulses na ito ay posible upang masimulan at pag-aralan ang mga reaksyon ng kemikal na may isang mataas na temporal na resolusyon upang mahanap at pag-aralan ang kahit na mga mababang compound na kemikal.

Sa pamamagitan ng pagbabago ng polariseysyon ng ilaw na pulso, maaaring itakda ng mga siyentipiko ang kinakailangang direksyon ng reaksyon ng kemikal, na pumili mula sa ilang posibleng mga sitwasyon para sa pagbuo ng mga kaganapan sa panahon ng reaksyon na mahigpit na tinukoy.

Pang-magnet na tibok ng pulso

Ngayon, ang pananaliksik ay isinasagawa sa posibilidad ng mga pagbabago sa ultrafast sa magnetization ng media gamit ang ultrashort laser pulses ng ilang femtosecond na tagal. Nakamit na ngayon ang ultrafast demagnetization ng isang laser sa 0.2 picosecond, pati na rin ang optical control ng magnetization sa pamamagitan ng polarizing light.

Laser paglamig

Ang mga unang eksperimento sa paglamig ng laser ay isinasagawa gamit ang mga ion. Ang mga Ion ay gaganapin ng isang electromagnetic field sa isang bitag ng ion, kung saan sila ay naiilaw ng isang sinag ng laser light. Sa proseso ng mga hindi mabuting pagbangga sa mga photon, nawala ang enerhiya ng mga ions, at sa gayon ay naabot ang mga temperatura ng ultralow.

Pagkatapos nito, isang mas praktikal na pamamaraan ng paglamig ng laser ng solids ay natagpuan - ang paglamig ng anti-Stokes, na binubuo sa mga sumusunod. Ang isang atom ng daluyan, na nasa isang estado lamang sa itaas ng estado ng lupa (sa antas ng panginginig ng boses), ay nasasabik sa isang enerhiya na medyo sa ibaba ng nasasabik na estado (sa antas ng panginginig ng boses), at, sumisipsip ng phonon, ang atom ay dumaan sa nasasabik na estado. Pagkatapos ay naglabas ang atom ng isang photon na ang enerhiya ay mas mataas kaysa sa enerhiya ng bomba, na pumasa sa estado ng lupa.

Ang mga laser sa mga halaman ng pagsasanib

Ang problema sa paghawak ng pinainitang plasma sa loob ng isang thermonuclear reaktor ay maaari ring malutas gamit ang isang laser. Ang isang maliit na dami ng fuel ng thermonuclear ay naiilaw mula sa lahat ng panig para sa maraming nanosecond sa pamamagitan ng isang malakas na laser.

Ang target na ibabaw ay sumingaw, na humahantong sa napakalaking presyon sa mga panloob na layer ng gasolina, sa gayon ang target na karanasan ay nakakaranas ng superstrong compression at compaction, at sa isang tiyak na temperatura remonxidar fusion reaksyon ay maaaring mangyari sa tulad ng isang compact target. Posible ang pag-init gamit ang mga ultra-malakas na pulso ng laser ng femtosecond.

Laser na batay sa optical tweezers

Ginagawang posible ng mga laser tweezer na manipulahin ang mga mikroskopikong dielectric na mga bagay gamit ang ilaw mula sa isang diode ng laser: ang mga puwersa ay inilalapat sa mga bagay sa loob ng ilang mga nanonewton, at ang maliliit na distansya mula sa maraming mga nanometer ay sinusukat din. Ang mga optical na aparato ay ginagamit ngayon sa pag-aaral ng mga protina, ang kanilang istraktura at trabaho.

Labanan at nagtatanggol na mga sandata ng laser

Sa simula ng ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang mga mataas na power laser ay binuo na sa Unyong Sobyet na maaaring magamit bilang mga sandata na may kakayahang umangkop sa mga target sa interes ng pagtatanggol ng missile. Noong 2009, inihayag ng mga Amerikano ang paglikha ng isang 100 kW mobile solid-state laser, teoretikal na may kakayahang paghagupit ng mga aerial at ground target ng isang potensyal na kaaway.

Laser paningin

Ang isang maliit na mapagkukunan ng ilaw ng laser ay mahigpit na nakakabit sa bariles ng isang riple o pistol upang ang sinag nito ay nakadirekta kahanay sa bariles. Kapag naglalayong, ang tagabaril ay nakakakita ng isang maliit na espasyo sa target dahil sa maliit na pagkakaiba-iba ng beam ng laser.

Kadalasan para sa mga ganitong mga tanawin, ang mga pulang diode ng laser o ang mga infrared na laser diode ay ginagamit (upang ang lugar ay makikita lamang sa aparato ng pangitain sa gabi). Para sa higit na kaibahan sa mga kondisyon ng liwanag ng araw, ginagamit ang mga tanawin ng laser na may berdeng laser LEDs.

Pagloloko ng isang kaaway ng militar

Ang isang mababang-lakas na laser beam ay nakadirekta sa kagamitan ng militar ng kalaban. Natuklasan ng kaaway ang katotohanang ito, naniniwala na ang ilang uri ng sandata ay naglalayong sa kanya, at pinilit na agarang gumawa ng mga hakbang upang ipagtanggol sa halip na maglunsad ng isang pag-atake.

Laser na ginagabayan ng projectile

Maginhawang gumamit ng isang nakalarawan na lugar ng isang sinag ng laser upang maghangad ng isang lumilipad na projectile, tulad ng isang rocket na inilunsad mula sa isang eroplano. Ang isang laser mula sa lupa o mula sa isang eroplano ay nagpapaliwanag sa target, at ang projectile ay ginagabayan nito. Ang laser ay karaniwang ginagamit na infrared, dahil mas mahirap makita.

Laser hardening

Ang ibabaw na lugar ng metal ay pinainit ng isang laser sa isang kritikal na temperatura, habang ang init ay tumagos nang malalim sa produkto dahil sa thermal conductivity nito. Sa sandaling natapos ang pagkilos ng laser, ang produkto ay lumalamig nang mabilis dahil sa pagtagos ng init sa loob, kung saan nagsisimula ang form ng mga istruktura, na pumipigil sa mabilis na pagsusuot sa hinaharap na paggamit ng produkto.

Laser annealing at panunukso

Ang Annealing ay isang uri ng paggamot sa init kung saan ang produkto ay unang pinainit sa isang tiyak na temperatura, pagkatapos ay gaganapin para sa isang tiyak na oras sa temperatura na ito, kung gayon ito ay dahan-dahang pinalamig sa temperatura ng silid.

Binabawasan nito ang katigasan ng metal, pinadali ang karagdagang pagproseso ng makina, habang pinapabuti ang microstructure at nakamit ang higit na pagkakapareho ng metal, pinapawi ang mga panloob na stress. Pinapayagan ka ng Laser annealing na magproseso ng mga maliit na bahagi ng metal sa ganitong paraan.

Isinasagawa ang bakasyon upang makakuha ng mas mataas na pag-agas at mabawasan ang brittleness ng materyal habang pinapanatili ang isang katanggap-tanggap na antas ng lakas nito sa mga kasukasuan ng mga bahagi. Para sa mga ito, ang produkto ay pinainit ng laser sa isang temperatura ng 150-260 ° C hanggang 370-650 ° C, na sinusundan ng mabagal na paglamig (paglamig).

Ang paglilinis ng Laser at decontamination ng mga ibabaw

Ang pamamaraan ng paglilinis na ito ay ginagamit upang alisin ang mga kontaminadong pang-ibabaw mula sa mga bagay, monumento, gawa ng sining. Para sa paglilinis ng mga produkto mula sa radioactive contamination at para sa paglilinis ng microelectronics. Ang pamamaraan ng paglilinis na ito ay libre mula sa mga kawalan na likas sa mekanikal na paggiling, nakasasakit na pagproseso, pagproseso ng panginginig ng boses, atbp.

Laser fusion at amorphization

Ang high-speed amorphization ng handa na haluang metal na ibabaw na may isang pag-scan ng beam o isang maikling pulso ay nakamit dahil sa mabilis na pag-alis ng init, kung saan ang natutunaw na pag-freeze, isang uri ng salamin ng metal na may mataas na tigas, paglaban ng kaagnasan, at pagpapabuti ng mga magnetic na katangian ay nabuo. Napili ang materyal na precoating upang magkasama kasama ang pangunahing materyal upang makabuo ng isang sangkap na madaling kapitan ng amorphization sa ilalim ng pagkilos ng isang laser.

Laser haluang metal at pag-surf

Ang pag-iiwan ng isang metal na ibabaw na may isang laser ay nagdaragdag ng microhardness at paglaban sa pagsusuot.

Pinapayagan ka ng paraan ng pag-surf sa laser na mag-aplay ng mga layer ng ibabaw na lumalaban. Ginagamit ito sa pagpapanumbalik ng mga bahagi na may mataas na katumpakan na ginamit sa mga kondisyon ng pagtaas ng pagsusuot, halimbawa, tulad ng mga valve ng ICE at iba pang mga bahagi ng engine. Ang pamamaraang ito ay higit na mataas sa kalidad sa pagsusuka dahil ang isang monolitikong layer ay nabuo dito na nauugnay sa base.

Pagbubuhos ng laser ng vacuum

Sa vacuum, ang isang bahagi ng materyal ay singaw ng isang laser, kung gayon ang data ng singaw ay nakalagay sa isang espesyal na substrate, kung saan kasama ang iba pang mga produkto ay bumubuo sila ng isang materyal na may kinakailangang bagong komposisyon ng kemikal.

Laser hinang

Ang isang nangangako na pamamaraan ng pang-industriya na welding gamit ang mga high-power laser, na nagbibigay ng isang napaka makinis, makitid at malalim na weld. Hindi tulad ng maginoo na mga pamamaraan ng hinang, ang kapangyarihan ng laser ay kinokontrol nang mas tumpak, na nagbibigay-daan sa iyo upang lubos na tumpak na makontrol ang lalim at iba pang mga parameter ng weld. Ang isang welding laser ay maaaring mag-weld ng makapal na mga bahagi sa mataas na bilis, kailangan mo lamang magdagdag ng kapangyarihan, at ang thermal effect sa mga kalapit na lugar ay minimal. Ang weld ay nakuha nang mas mahusay, pati na rin ang anumang koneksyon na nakuha ng pamamaraang ito.

Pagputol ng laser

Ang isang mataas na konsentrasyon ng enerhiya sa nakatutok na beam ng laser ay posible upang i-cut ang halos anumang kilalang materyal, habang ang cut ay makitid at ang zone na apektado ng init ay minimal. Alinsunod dito, walang mga makabuluhang natitirang mga galaw.

Pagsusulat ni Laser

Para sa kasunod na paghihiwalay sa mas maliliit na elemento, ang mga semiconductor wafers ay nakasulat - malalim na mga grooves ay inilalapat sa isang laser. Dito, ang isang mas mataas na kawastuhan ay nakamit kaysa sa kapag gumagamit ng isang tool na brilyante.

Ang lalim ng uka ay mula 40 hanggang 125 microns, ang lapad ay mula 20 hanggang 40 microns, na may kapal ng naproseso na plato mula 150 hanggang 300 microns. Ang mga groove ay gawa sa bilis na umaabot sa 250 mm bawat segundo. Mas malaki ang output ng mga tapos na produkto, mas kaunti ang kasal.

Pag-ukit at pagmamarka ng laser

Halos saanman sa industriya ngayon ang pag-ukit at pagmamarka ng laser ay ginagamit: ang aplikasyon ng mga guhit, inskripsiyon, pag-coding ng mga sample, mga plato, mga nameplat, artistikong dekorasyon, souvenir, alahas, miniature inskripsyon sa pinakamaliit at pinaka marupok na mga produkto - naging posible lamang salamat sa awtomatikong laser teknolohiya.

Laser sa gamot

Imposibleng masobrahan ang kakayahang magamit ng mga laser sa modernong gamot. Ang mga kirurhiko laser ay ginagamit upang coagulate ang exfoliated retina ng mata, ang mga scalpels ng laser ay maaaring magputol ng laman, at mag-weld ng mga buto na may mga laser. Ang isang carbon dioxide laser ay hinango ang mga biological na tisyu.

Siyempre, tungkol sa gamot, sa direksyon na ito, ang mga siyentipiko ay kailangang pagbutihin at pinuhin ang bawat taon, pagbutihin ang teknolohiya ng paggamit ng ilang mga laser upang maiwasan ang nakakapinsalang epekto sa mga tisyu na malapit. Minsan nangyayari na ang isang laser ay nagpapagaling sa isang lugar, ngunit agad itong mayroong mapanirang epekto sa isang kalapit na organ o isang cell na hindi sinasadyang nahuhulog sa ilalim nito.

Ang mga karagdagang kit kit, na espesyal na idinisenyo upang gumana kasabay ng isang kirurhiko laser, pinapayagan ang mga doktor na magtagumpay sa gastrointestinal surgery, operasyon ng biliary tract, pali, baga at atay.

Ang pagtanggal ng tattoo, pagwawasto ng paningin, ginekolohiya, urology, laparoscopy, dentistry, pag-alis ng mga utak at spinal tumor - ang lahat ng ito posible ngayon lamang salamat sa modernong teknolohiya sa laser.

Teknolohiya ng impormasyon, disenyo, buhay at laser

CD, DVD, BD, holograpiya, laser printer, barcode readers, security system (security hadlang), light show, multimedia presentations, pointers, atbp Isipin lamang kung paano makikita ang ating mundo kung nawala ito mula dito ang laser ...