Chương 1: Công nghệ Laser pdf

CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ LASER I.1 Định nghĩa Laser. Laser: nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức. Gia công chùm tia laser là quá trình xử lý nhiệt trong đó tia laser được dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu. I.2. Đặc điểm của Laser Công suất của nguồn bức xạ rất lớn Độ đơn sắc cao Kích thước chùm tia nhỏ, hội tụ cao Tần số ổn định Thời gian 1 xung ngắn khoảng 1/10 giây Bước sóng ngắn, dãy sóng bức xạ lớn I.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy phát Laser. 1- Môi trường hoạt tính 5- Hệ thống gương 2- Nguồn áng sáng kích thích 6- Gương bán trong suốt 3- Tia áng sáng kích thích 7- Chùm tia Laser 4- Hộp cộng hưởng quang học 8- Gương phản xạ I.4 Các bộ phận chính của máy phát Laser I.4.1 Môi trường kích thích: Là “trái tim Laser”: tạo ra sóng điện từ hoặc sóng ánh sáng Các chất dùng làm môi trường hoạt tính: Khí và hỗn hợp khí (Ne, He, CO2…) Tinh thể (Rubi-hồng ngọc…), thủy tinh hợp chất Chất lỏng: chất hữu cơ, vô cơ…. Chất bán dẫn: Ge, Si… I.4.2 Nguồn kích thích: Nguồn ánh sáng đèn Dòng điện tần số cao Dòng điện 1 chiều Dòng điện tầng số thấp I.4.3 Phần quang học: Hệ thống gương: gương phản chiếu, lăng kính hoặc thấu kính Thấu kính Lăng kính I.5 Phân loại Laser I.5.1 Laser rắn a) Môi trường kích thích: Rubi-hồng ngọc, thủy tinh hợp chất b) Ưu điễm: Làm việc với tầng số cao Dẫn nhiệt tốt Độ bền cơ học, độ bền nhiệt cao Giá thành rẻ, kích thước máy nhỏ gọn c) Khuyết điễm: Hiệu suất thấp: 5-7% I.5.2 Laser bán dẫn a) Môi trường kích thích: Các loại bán dẫn loại N hay loại P b) Ưu điễm: Hiệu suất cao: 60-70 % Dễ điều khiển, thể tích nhỏ c) Khuyết điễm: Công suất bức xạ nhỏ Ứng dụng trong thông tin, truyền hình…. I.5.3 Laser thể khí a) Môi trường kích thích Laser CO2-N2 Laser CO2-Ne-He Laser N2, Ar… b) Ưu điễm Tạo được các loại tia laser phù hợp với các loại vật liệu. Hiệu suất: 20% Tính đơn sắc cao, dễ chế tạo c) Khuyết điễm Chưa tìm ra được nhược điễm Maựy phaựt Tia laser Cửỷa soồ Ch a khớ Gửụng phaỷn xaù I.5.4 Laser lng a) Mụi trng kớch thớch Hn hp hu c kim loi v cht mu Hn hp vụ c b) u im Khụng ũi hi gia cụng chớnh xỏc D dng lm lnh hot cht Cụng sut bc x v hiu sut khỏ cao c) Khuyt im Mụi trng hot tớnh d b phõn hu ụi khi gõy hi cho c th con ngi. I.5.5 Một số dạng laser khác Laser khí động học: phương pháp giản nở khí đột ngột Laser hóa học: các phản ứng hóa học để tạo ra vùng đảo mức năng lượng Laser Gamma: là 1 loại laser có cấu tạo phức tạp, công suất lớn, bước sóng ngắn Laser nghịch dảo thời gian: tia laser ra 2 đầu I.5.6 Các thông số đặt trưng của 1 số loại Laser Ảnh hưởng của tia laser tới cơ thể [...]... laser 2-gương phản xạ 3-bề mặt gia công CHƯƠNG IV KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LASER a) Laser trong gia công vật liệu, trong công nghệ vật liệu Khắc, cắt Khoan Hàn Biến cứng bề mặt Hợp kim hóa bề Máy hàn Welding laser ALDT 30 The AL 75 http://www.otd.vn Máy cắt, khắc http://www.maykhaclaser.com Máy cưa http://vcam-tech.com Máy khoan www.gsiglasers.com/LaserProcesses.aspx b) Laser trong nông nghiệp Kích thích... số vật liệu CHƯƠNG III ỨNG DỤNG TIA LASER TRONG NGÀNH CƠ KHÍ III.1 Gia công cắt các loại kim loại Cắt bằng tia laser kết hợp nung Cắt bằng tia laser kết hợp nung nóng sơ bộ bằng chùm tia laser nóng sơ bộ bằng ngọn lửa 1-chùm tia laser 1-chùm tia laser 6-gương hội tụ 2-thấu kính hội tụ 2-bộ tách chùm tia laser 7-chùm tia laser cắt 3-đầu cắt 3-thấu kính hội tụ 8-đầu cắt 4-mỏ nung 4-chùm tia laser nung... đồ cổ, di tích… Bắn một tia laser vào vùng trung tâm dải Ngân Hà để đo độ biến dạng của khí quyển Trái Đất e) Laser trong quân sự • Radar Laser, ống ngắm • Dẫn đường cho tên lửa • Vũ khí … Súng ngấm laser Xe tăng laser của Nga Tên lửa mang đầu dẫn laser f) Laser trong y học • Dụng cụ giải phẩu • Dụng cụ châm cứu • Dụng cụ chuẩn đoán bệnh… Tẩy lông Dao mổ laser Máy châm cứu laser Nhóm 6 • Giáo viên hướng... lý hạt giống, tăng tỉ lệ nảy mầm… c) Laser trong thông tin liên lạc, giải trí Truyền tin từ mặt đất lên vũ trụ, đèn, dụng cụ sinh hoạt Làm hệ thống đèn giao thông… Đèn giao thông laser Truyền tín hiệu lên không gian Đèn chiếu trang trí Ti vi laser Máy in laser Bút laser d) Laser trong trong khoa học kỹ thuật Cung cấp năng lượng cho phản ứng nhiệt hạch Sử dụng tia laser để làm giàu uranium Phân tích,... lên vùng gia công Bảng giá trị h và d một số vật liệu khi tiêu điễm nằm trên bề mặt gia công III.4 Hàn bằng tia Laser 1-tủ điều khiển 5-chùm tia laser 9-thấu kính hội tụ 2-nguồn điện 6-gương phản xa 10-chi tiết 3-đầu laser 7-gương lọc 11-bàn đặt chi tiết 4-hệ thống làm mát 8-hệ thống quang sát III.5 Quét xử lý bề mặt III.6 Gia công lớp phủ bề mặt kim loại III.7 Trong nhiệt luyện 1-chùm tia laser 2-gương... nguội Dùng laser có dãy tầng số vùng cực tím có năng lượng siêu cao để cắt Chất lượng mép cắt rất cao Dùng để cắt vật liệu platic, vi phẩu thuật II.6 Các quá trình xảy ra khi cắt vật liệu a) Sự truyền nhiệt cho vật liệu gia công Một phần được phản xạ trở lại Một phần được vật liệu gia công hấp thụ b) Sự truyền nhiệt bức xạ lên vật liệu gia công Khả năng hấp thụ năng lượng được thể hiện qua công thức:... bị cháy ra khỏi vùng cắt, làm sạch mép cắt… Chế độ cắt của vật liệu kim loại ( tham khảo) III.2 Gia công cắt các vật liệu phi kim loại Thường dùng khí hổ trợ khi cắt Phạm vi ứng dụng của các loại laser khi cắt vật liệu phi kim loại Chế độ cắt của 1 số vật liệu phi kim loại III.3 Gia công lỗ bằng tia Laser Đột lỗ thường ( độ chính xác thấp) Đột lỗ chính xác: Đột lỗ cạn: h/d . CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ LASER I.1 Định nghĩa Laser. Laser: nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức. Gia công chùm tia laser là quá trình xử lý nhiệt trong đó tia laser. dạng laser khác Laser khí động học: phương pháp giản nở khí đột ngột Laser hóa học: các phản ứng hóa học để tạo ra vùng đảo mức năng lượng Laser Gamma: là 1 loại laser có cấu tạo phức tạp, công. vật liệu CHƯƠNG III ỨNG DỤNG TIA LASER TRONG NGÀNH CƠ KHÍ III.1 Gia công cắt các loại kim loại Cắt bằng tia laser kết hợp nung Cắt bằng tia laser kết hợp nung nóng sơ bộ bằng chùm tia laser nóng