Kĩ Thuật An Toàn Khi Sử Dụng Nguồn Sáng Laser.pdf

No Slide Title Chương 3 KĨ THUẬT AN TOÀN KHI SỬ DỤNG NGUỒN SÁNG LASER 3 1 Các chi tiết đặc biệt dùng trong kĩ thuật laser Các laser công suất cao có thể tự bị phá hủy, các tinh thể, các gương và các c[.]

Chương KĨ THUẬT AN TOÀN KHI SỬ DỤNG NGUỒN SÁNG LASER 3.1 Các chi tiết đặc biệt dùng kĩ thuật laser Các laser cơng suất cao tự bị phá hủy, tinh thể, gương chi tiết quang chịu xạ laser có mật độ cơng suất cao dễ bị hỏng Vì tuổi thọ laser có ý nghĩa kinh tế lớn nên cần ý cách vận hành bảo dưỡng • Xung laser cơng suất cao laser gây nên hỏng hóc hoạt chất, gương chi tiết quang Khi xạ xung dài bị phá hủy • Sự phá hủy vật liệu quang xảy với giá trị ngưỡng công suất Khi lớn ngưỡng ,phá hủy đốt nóng làm chảy cháy bay Ví dụ: Laser CO2 với mật độ công suất lớn 108W/cm2 phá hủy tinh thể clo rua Kali làm hỏng thấu kính • Ngưỡng phá hủy phu thuộc vào chất vật liệu, khuyết tật, tạp chất trạng thái bề mặt sau gia công lần cuối Các nguyên nhân gây nên phá hỏng vật liệu: • • • • Sự khơng đồng xung laser Sự tồn phần tử hấp thụ vật liệu Hiện tượng tự tiêu tụ Sự tự tiêu tụ: sóng laser làm thay đổi chiết suất vật liệu chùm tia laser tự thu hẹp đường kính • Sự đánh thủng vật liệu: -do điện tử vật liệu bị sóng điện từ trường cuả laser kích thích chuyển lên mức lượng cao gây lên đánh thủng - Ngưỡng đánh thủng khuyết tật, vết xước bề mặt thấp lịng vật liệu nảy sinh tập trung sóng điện từ trường điểm • Gương laser • + Gương kim loại: dùng bạc, vàng,gốm đánh bóng… có hệ số phản xạ khơng q 90 ÷ 95% thường với laser rắn, bán dẫn laser khí có bước sóng dài • + Gương điện mơi nhiều lớp: có tính chất chọn lọc hệ số phản xạ cao, bảo đảm hệ số phẩm chất buông cộng hưởng cao chịu mật độ lượng xạ lớn thời gian làm việc dài: • Nguyên lý hoạt động dựa hiệu ứng giao thoa • Cấu tạo: Gồm nhiều lớp điện môi suốt có hệ số khúc xạ n1 n2 với chiều dày quang học phần tư bước sóng xạ: n1 λ/4 n2 Hình 3.1 Gương nhiều lớp điện môi Các chất liệu để chế tạo gương laser nhiều lớp: Vật liệu Chiết xuất(λ=0,7µ) Vùng phổ truyền qua(µm) Thông số quan trọng gương: mật độ công suất tới hạn mà gương chịu Loại gương Số lớp Cụng sut ti hn(Mw/cm2) (àm) ã Trong laser cụng sut cao ngồi lớp điện mơi người ta cịn sử dụng dạng có chiết suất cao saphia đánh bóng mài song song Sự phản xạ hiệu ứng giao thoa xảy Hệ số phản xạ tính biểu thức: Số Hệ số phản xạ • Các bề mặt cần phải “tuyệt đối sạch”, bụi bẩn gương đầu hoạt chất, van, phản xạ có buồng cộng hưởng gây nên đốt cháy gây phá hủy bề mặt • Ví dụ: Chi tiết quang laser khí CO2 chịu thử nghiệm 1000 W/cm2/ 20 Cịn bụi bẩn chịu nhỏ 100W/cm2 • Với chi tiết quang có lớp phủ phản xạ truyền qua phẩn tử hấp thụ bề mặt lớp gây lên phá hủy cần làm lớp phủ • Về phương pháp làm lớp phủ: • Vật liệu cứng: TiO2, SiO2… bền, chịu nước dùng làm lớp phủ giảm phản xạ vùng sóng tử ngoại, nhìn thấy phổ hồng ngoại gần • Vật liệu cứng vừa: ZnS, F2Th…ùng gương laser CO2 có hấp thụ vùng hồng ngoại, bền nước nước • Vật liệu mềm: dùng hoa tan nước bền học • Với vật liệu cứng làm dung môi lau vái mềm • Với vật liệu cứng vừa: dùng dung dịch axeton sau dùng khí khơ N2 làm • Vật liệu mềm không sử dụng, song với laser cũ nên dụng khí N2 khơ thổi làm • 3.2 Kỹ thuật an tồn người làm việc với laser • Việc sử dụng laser gắn liền với nguy an toàn Trước hết gây tổn thương cho mắt tia laser có cơng suất cao gây lên vết bỏng da • Đặc biệt tác động tia laser tức thời qua khơng khí nên dễ xảy bất cẩn không để ý, tia laser tiêu tụ với vết nhỏ có cường độ lượng lớn nên c bit nguy him Các dạng phát Laser Continuous Output (CW) Phát Xung-Pulsed (Q-switched) Energy (Joules) Phát liên tục ( CW -continuous Wave) Energy (Watts) • Pulsed Output (P)                         Time Time watt (W) - Unit of power or radiant flux (1 watt = 1 joule per second) Joule (J) - A unit of energy  Energy (Q) The capacity for doing work. Energy content is commonly used to characterize the output  from pulsed lasers and is generally expressed in Joules (J) Irradiance (E) - Power per unit area, expressed in watts per square centimeter • 3.2.1 Các tác động vật lý • Nguy hiểm tia laser với võng mạc- điểm nhạy cảm mắt, thủy tinh thể sau da Võng mạc nhạy cảm với laser bước sóng nhìn thấy 0,4 μm < λ< 0,7 μm vùng gần hồng ngoại 0,7μm < λ< 1,4 μm • Laser vùng cực tím λ< 0,4 μm khơng nhạy cảm với võng mạc song dễ gây tổn thương tới thủy tinh thể Thủy tinh thể bị tác động laser bước sóng • Hình 3.1 Đặc trưng phổ mắt người 0/0 Ar++ HeNe Rubi Nd 0,8 Pho truyen qua cua mat 0,6 0,4 Pho hap thu cua vong mac 0,2 Buoc song λ 500 1000 1500 nm • Sự tác động lên võng mạc lớn nhiều so với ta quan sát ngồi vết hội tụ võng mạc đạt tới 20 μm • Độ tăng tỉ lệ công suất tỉ lệ (dp/dr)2 với dp đường kính pu-pin mắt dr đường kính hội tụ lên mõng mạc Tải FULL (37 trang): https://bit.ly/3qD3lJm Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net • Ví dụ: dp ≈ mm, dr ≈ 20 10-3mm mật độ cơng suất lên 6.104 lần so với mật độ công suất vào mắt Mắt nơi nguy hiểm phận khác chưa đạt đến độ nguy hiểm 3880960 Hinh 4.1 Mật độ công suất nguồn trải rộng nguồn điểm võng mạc ... song với laser cũ nên dụng khí N2 khơ thổi làm • 3.2 Kỹ thuật an tồn người làm việc với laser • Việc sử dụng laser gắn liền với nguy an toàn Trước hết gây tổn thương cho mắt tia laser có cơng... hoa tan nước bền học • Với vật liệu cứng làm dung mơi lau vái mềm • Với vật liệu cứng vừa: dùng dung dịch axeton sau dùng khí khơ N2 làm • Vật liệu mềm không sử dụng, song với laser cũ nên dụng. .. laser gây nên hỏng hóc hoạt chất, gương chi tiết quang Khi xạ xung dài bị phá hủy • Sự phá hủy vật liệu quang xảy với giá trị ngưỡng công suất Khi lớn ngưỡng ,phá hủy đốt nóng làm chảy cháy bay