Đề cưong ôn tập Kiểm tra Kết thúc môn học: Kĩ thuật Laser CTCK (HK20152) 1- Nguồn sáng Laser gì, ý nghĩa từ “Laser “ 2- Cơ sở vật lý xạ Laser: nguyên lý phát xạ kích thích, điều kiện phát xạ thành chùm tia laser 3- Cấu trúc nguồn sáng laser gồm thành phần 4- Các dạng bơm kích thích tạo trạng thái nghịch đảo laser 5- Mơi chất laser loại laser 2, mức 6- Cấu tạo vai trò buồng cộng hưởng nguồn sáng laser 7- Các đặc điểm tia Laser.h 8- Các dạng mốt tia laser nguyên nhân gây nên mod dọc ngang, phương pháp làm giảm số mod 9-Sự phân bố lượng tia laser theo quang học Gaus khả hội tụ tia laser 10- Đặc điểm cấu tạo hoạt động laser khí HeNe,CO2 11- Đặc điểm cấu tạo hoạt động laser rắn Rubi, Nd YAG 12- Đặc điểm cấu tạo hoạt động laser bán dẫn 13- Nguyên tắc an toàn thiết bị sử dụng bảo dưỡng nguồn laser 14- Các tác động nguy hiểm tia laser người Nguyên tắc an toàn người sử dụng nguồn laser, Cách phân loai laser theo mức độ an toàn Các loại nhãn cảnh báo 15- Nguyên lý đo dịch chuyển chiều dài giao thoa kế Mai Ken xơn dạng tĩnh dạng động Các nguyên nhân môi trường đo gây nên sai số đo phương pháp đo giao thoa 16- Nguyên lý đo dịch chuyển chiều dài laser hai tần số 17- Ngun lý đo góc laser vịng 18- Các nguyên lý đo khoảng cách tia laser theo phương pháp xung phương pháp di pha 19- Các nguyên lý đo khoảng cách tia laser theo phương pháp tam giác lượng 20-Phương pháp đo biên dạng điều tiêu hội tụ 21-Phương pháp đo kích thước quét tia laser 22- Phương pháp đo độ nhám tích phân giao thoa laser 23-Phương pháp đo quét biên dạng 2D tia laser dạng phản xạ 24- Phương pháp đo kích thước nhỏ nhiễu xạ 25- Các phương pháp kiểm tra độ xác máy CNC độ không thẳng bàn máy, độ vuông góc phận chuyển động 26-Phương pháp kiểm tra dao máy CNC 27- Đặc điểm trình tương tác tia laser vật liệu gia công Các cơng thức tính nhiệt độ tai vùng gia cơng 28- Đặc điểm công nghệ cắt vật liệu kim loại phi kim laser 29- Đặc điểm công nghệ khoan vật liệu kim loại phi kim laser 30- Đặc điểm công nghệ hàn vật liệu kim loại phi kim laser 31- Đặc điểm trình tơi laser 32-Đặc điểm gia cơng tạo hình bề mặt laser Bài tập : biết sử dụng cơng thức tính tốn phần lý thuyết - Thời gian thi: 60’ - Sinh viên dùng tài liệu làm Không phép mượn tài liệu người khác thi Câu hỏi gợi ý kiểm tra Kết thúc môn học Kĩ thuật Laser CTCK: - Khái niệm LASER là gì -Vì gọi laser là nguồn sáng đặc biệt Tia laser có đặc điểm khác biệt so với nguồn sáng khác -Vì gọi sóng điện từ của một phô tôn ánh sáng là sóng phân cực thẳng, còn sóng của ánh sáng tự nhiên là sóng phân cực tròn - Hiện tượng phát xạ kích thích xảy những điều kiện nào Pho ton kích thích cần phải thỏa mãn những điều kiện gì - Pho ton phát xạ kích thích có những tính chất gì đặc biệt Kết quả của quá trình phát xạ kích thích cho các ton có những tính chất gì nổi bật - Tại nói hiện tượng phát xạ kích thích là sở của nguồn sáng laser - Nguồn sáng laser bao gồm những bộ phận bản nào Nêu vai trò tác dụng của từng bộ phận đó nguồn sáng laser -Môi chất ( hoặc hoạt chất) Laser là gì Cho ví dụ về môi chất laser rằn, lỏng, khí -Môi chất laser 2, 3, mức là gì Nêu ưu nhược điểm của từng loại về khả tạo nên độ nghich đảo mật độ các hạt kích thích -Khi chọn môi chất cho laser cần phải chú ý đến những đặc điểm gì -Khi đặt bóng đèn nê ơng đèn sợi tóc vào buồng cộng hưởng tạo nên nguồn sáng laser không -Chất nền nguồn sáng laser là gì và sử dụng loại laser nào Vì phải sử dụng chất nền nguồn sáng laser - Vì chất nền laser rắn phải suốt đối với bước sóng laser cần dẫn nhiệt bền nhiệt Vì nói chất nền ảnh hưởng lớn đến tính chất của tia laser -Khái niệm bơm nguồn sáng laser là gì Có các dạng bơm chủ yếu nào và dùng các loại laser nào - Quá trình bơm các laser 2,3,4 mức xảy thế nào Loại nào có hiệu śt bơm cao nhất -Vai trị khí He N laser HeNe CO2 -Buồng cộng hưởng quang học nguồn sáng laser là gì Vì lại gọi buồng cộng hưởng -Nêu ưu nhược điểm dùng gương phẳng gương cầu buồng cộng hưởng Có dạng buồng cộng hưởng -Vì nói tượng cộng hưởng buồng cộng hưởng quang học cộng hưởng chọn lọc.Hiện tượng cộng hưởng xảy -Vì nói tượng cộng hưởng chọn lọc định tính chất tia laser -Phổ phát xạ môi chất laser phổ liên tục phổ vạch, giải thích -Phổ phát xạ tia laser phổ liên tục phổ vạch, giải thích -Khi chiều dài buồng cộng hưởng thay đổi số vạch phổ phát xạ tia laser thay đổi -Vì cần phải điều chỉnh hai gương buồng cộng hưởng laser song song với -Nếu bề mặt gương không phẳng xảy tượng tính chất tia laser -Khi mơi chất laser phát xạ đồng thời nhiều bước sóng, trình bày phương pháp để laser phát bước sóng -Mốt dọc mốt ngang tia laser Nó ảnh hưởng đến tính chất tia laser - Tia laser có tính chất bật khác biệt với nguồn sáng khác Giải thích nguyên nhân làm cho nguồn sáng laser có tính chất -Vì bước sóng mà laser phát khơng ổn định Nêu giải pháp ổn định bước sóng laser HeNe đo lường -Nêu phương pháp làm tăng độ đơn sắc laser khí laser bán dẫn -Mơ tả cấu tạo chung laser HeNe, CO2, Rubi, bán dẫn -Trình bày nguyên lý hoạt động laser HeNe, CO2, Rubi, bán dẫn - Bước sóng laser HeNe, CO2, Rubi, bán dẫn GaAs -Các chi tiết quang học nguồn sáng laser chi tiết Hư hỏng chi tiết -Yêu cầu kĩ thuật làm chi tiết quang -Khi làm việc với nguồn laser người gặp loại nguy hiểm -Vì tác hại tia laser tác động lên người phụ thuộc vào cơng suất, bước sóng thời gian tác động -Vì qui định an tồn laser phịng ngừa không cho tia laser tác động lên người ngưỡng nguy hiểm khắc phục tác hại -Các qui định an tồn laser có phải kết xác tác hại tia laser người khơng, giải thíchvì -Cơ sở để chuẩn ANSI Z136.1-2007 phân loại laser theo cấp độ nguy hiểm -Mức độ nguy hiểm cấp phân loại laser người -Nêu biện pháp an toàn cần áp dụng cấp độ nguy hiểm laser -Vì nói đeo kính phương pháp an tồn đơn giản song hiệu lại lớn nhất.Có thể dùng loại kính an tồn cho loại laser khơng, giải thích -Khi sử dụng nguồn sáng laser có nguy an tồn người Giải thích -Loại nguồn laser gây hư hỏng giác mạc loại nguồn gây hư hỏng võng mạc -Vì nguồn sáng laser không gây bỏng giác mạc song lại gây hỏng võng mạc -Trình bày ngun lý cấu tạo hoạt động laser HeNe -Laser HeNe phát đồng thời bước sóng Có giải pháp để Laser HeNe phát bước sóng -Vai trị He laser HeNe -Vì nói laser HeNe laser nguyên tử -Trình bày nguyên lý cấu tạo hoạt động laser CO2 -Vì gọi laser CO2 laser phân tử Ưu điểm laser phân tử -Trình bày nguyên lý cấu tạo hoạt động laser Rubi -Gương phản xạ laser Rubi có cấu tạo -Vì khơng thể chế tao laser Rubi có kích thước lớn -Trình bày nguyên lý cấu tạo hoạt động laser bán dẫn GaAs -Nguyên lý tạo nghịch đảo mật đô hạt kích thích laser bán dẫn xảy -Vì loại laser bán dẫn có góc mở chùm tia độ không đơn sắc lớn -Hai chùm sáng giao thoa với phải thỏa mãn điều kiện -Trình bày nguyên lý cấu tạo hoạt động giao thoa kế Mai ken xơn dùng nguồn sang laser để đo độ dài dịch chuyển - Ảnh vân giao thoa nghiêng không nghiêng gương có hình dạng -Khi dịch gương xa hay gần lại chia chùm tia laser vân giao thoa dịch chuyển -Khi dịch chuyển gương động giao thoa kế laser khoảng nửa bước sóng tia laser ảnh vân giao thoa dịch chuyển lượng -Khi thu dược N xung cảm biến quang điện giao thoa kế laser gương động dịch chuyển khoảng cách -Vì sơ đồ nguyên lý giao thoa kế laser dạng nghiêng gương, cần phải sử dụng cảm biến quang điện -Vì nói giao thoa kế laser Mai ken xơn dạng gương nghiêng có độ xác phụ thuộc vào cường độ tia laser -Rung động môi trường đo ảnh hưởng đến khả làm việc giao thoa kế laser đo dịch chuyển độ dài -Khi cho gương động giao thoa kế laser dịch chuyển với vận tốc V, tín hiệu thu cảm biến quang điện có dạng Tính qng đường gương động sau khoảng thời gian t biến đổi tần sơ thu dược tín hiệu cảm biến quang điện Δf Khi cho gương động giao thoa kế laser có tần số dịch chuyển với vận tốc V, tín hiệu thu cảm biến quang điện có dạng Tính qng đường gương động sau khoảng thời gian t biến đổi tần sơ thu dược tín hiệu cảm biến quang điện Δf -Ảnh hưởng chiết suất khơng khí đến độ xác phép đo giao thoa kế laser -Rung động mơi trường đo ảnh hưởng đến độ xác phép đo giao thoa kế laser -Nguyên lí đặc điểm phương pháp đo độ nhám phương pháp tích phân tồn phần giao thoa kế Mai ken xơn -Nguyên lí phương pháp đo góc nhỏ giao thoa kế vịng với tia laser -Nguyên lý phương pháp đo biến đổi khoảng cách tia laser theo tam giác lượng -Tính khoảng cách đo phương pháp xung laser thời gian phát thu nhận xung Δt - Tính khoảng cách đo phương pháp điều biến tia laser độ dịch pha tín hiệu đo tín hiệu chuẩn Δφ tần số điều biến tia laser f -Trình bày nguyên lý phương pháp đo biên dạng bề mặt với tia laser dạng tự động điều chỉnh tiêu -Trình bày phương pháp đo độ xác dịch chuyển bàn máy máy gia công CNC giao thoa kế laser - Trình bày phương pháp đo độ khơng thẳng dịch chuyển bàn máy máy gia công CNC giao thoa kế laser -Trình bày phương pháp đo độ xác dao phay máy phay CNC máy quét laser -Khi gia công vật liệu tia laser, tác động tia laser lên vật liệu theo chế -Khi chiếu tia laser lên bề mặt vật liệu cần gia công xảy trinh nhiệt -Tính nhiệt độ bề mặt vật liệu chiếu chùm tia laser có bán kính a mật độ công suất q -Hệ số phản xạ tia laser vật liệu gia công phụ thuộc vào bước sóng tia laser nhiệt độ vật liệu -Nêu giải pháp để giảm ảnh hưởng hệ số phản xạ cao bề mặt vật liệu -Điều kiện để phân biệt tốc độ dịch chuyển thấp cao cắt vật liệu tia laser -Tính nhiệt độ cắt vật liệu tia laser tốc độ dịch chuyển thấp -Tính nhiệt độ cắt vật liệu tia laser tốc độ dịch chuyển cao - Tính nhiệt độ cắt vật có chiều dày mỏng d tia laser -Khi cắt vât liệu tia laser có sử dụng khí xy khí trơ hỗ trợ có ưu nhược điểm -Độ rộng vết cắt vận tốc cắt phụ thuộc với công suất tia laser - Khi cắt vât liệu phi kim tia laser khác biệt so với cắt vật liệu kim loại -Vật liệu phi kim vô hữu có đặc điểm giống khác cắt laser -Khoan lỗ chi tiết máy tia laser có ưu nhược điểm so với gia cơng mũi khoan kim loại -Hình dạng lỗ khoan tia laser có đặc điểm Sự sai lệch vị trí hội tụ bề mặt chi tiết gia công tạo dạng lô khoan -Tính chiều sâu đường kính lỗ khoan - Tính chiều sâu lớn đường kính lớn lỗ khoan khoan -Đặc điểm trình hàn vật liệu tia laser -Độ sâu mối hán phụ thuộc vào yếu tố -Vì hàn vật liệu tia laser chân khơng mơi trường khí bảo vệ - Vì hàn vật liệu mối hàn khó hàn tia laser -Tơi vật liệu tia laser có ưu nhược điểm -Phân biệt giống khác gia cơng hình dạng bề mặt tia laser theo công tua theo mặt nạ Bài tập : biết sử dụng cơng thức tính tốn phần lý thuyết Bài tập ví dụ: Bài 1: Tính tần số nguồn Laser HeNe tương ứng với bước sóng λ=632,8nm Bài 2: Khi dung laser CO2 có bước song λ =10600 nm, hội tụ thành vết laser có đường kính nhỏ độ sâu hội tụ Bài 3: Trong giao thoa kế Mai ken xơn với nguồn Laser HeNe với bước song λ=632,8nm, góc nghiêng 30” tinh bước vân ảnh giao thoa Bài Tính độ dài đo đo khoảng cách lớn xung laser với thời gian xung 1ms ( Cho vận tốc ánh sáng 2,83.108 m/s ) Bài :Khi đo khoảng cách tia laser theo phương pháp di pha, xác định chiều dài đo góc lệch pha thu phút với tần số điều biến tia laser là: 6.106Hz ( Cho biết vận tốc ánh sáng c= 2,83.108m/s ) Bài 6: Tính độ dài đo dùng giao thoa kế laser dạng gương nghiêng nguồn laser HeNe có bước sóng 0,543µm, biết số vân giao thoa đếm 100 vân (Lấy chiết st khơng khí 1) Bai 7: Khi đo khoảng cách phương pháp giao thoa kế Laser Mai-ken-xơn với nguồn laser có bước sóng λ = 0,6328 µm Tính khoảng dịch chuyển gương động để tín hiệu giao thoa thu cảm biến quang điện thay đổi chu kỳ ( Lấy chiết suât khơng khí 1) Bai 8: Tính độ dài đo dùng giao thoa kế laser dạng động theo hiệu ứng Đôp-lơ khoảng thời gian giây nguồn laser HeNe có tần số 4.1014Hz, biết lượng biến đổi tần số đo không đổi 1kHz (Cho vận tốc ánh sáng 2,83.108 m/s lấy chiết st khơng khí ) Bài 9: Khi chiếu dạng tĩnh chùm tia laser lên bề mặt chi tiết gia cơng Tính nhiệt độ tâm vết laser đường kính chùm tia 0,1mm cường độ chùm tia 104W/cm2, hệ số truyền nhiệt lượng vật liệu gia công 10 W/cm.0K Bài 10: Tính chiều sâu lớn gia công khoan lỗ vật liệu kim loại với nguồn laser có đường kính ban đầu chùm tia 3.10 -3 cm, góc nửa chùm tia 120 , lượng xạ laser 2J ngưỡng mật độ lượng trình đốt cháy 103 J/cm2 Bai 10: Khi cắt vật liệu kim loại nhiệt độ 3000K xưởng gia công chùm tia laser có đường kính 0,1mm Tính nhiệt độ tâm vết laser cường độ chùm tia 104W/cm2, hệ số truyền nhiệt lượng vật liệu gia công 10-2W/cm.0K, hệ số truyền nhiệt độ 6.10-3cm2/s, vận tốc dịch chuyển nguồn tia laser 5cm/s Bai 11: Tính đường kính lớn gia công khoan lỗ vật liệu kim loại với nguồn laser có lượng xạ laser 2J ngưỡng mật độ lượng trình đốt cháy 103J/cm2