Г. Вичуга Ивановской области . Лазерный луч в современной практике. Учитель: Тихомирова Е. А (стр. 3 из 3)

Ударное воздействие лазерного излучения может использоваться для упрочнения поверхности и для инициирования физико-химических процессов, например, для формирования р-n — переходов в полупроводниковых материалах.

Инициирование поверхностных химических реакций на поверхности сплавов с помощью теплового воздействия лазерного излучения или с использованием плазменного облака вблизи поверхности преследует цель окисления или восстановления отдельных компонентов сплава или получения специальных соединений.

Лазерная сварка в настоящее время является наиболее перспективной технологией для промышленного использования в связи с разработкой мощных лазеров с непрерывным и импульсно-периодическим действием. Сварное соединение получается при нагревании и расплавлении лазерным лучом участков в месте контакта свариваемых деталей. Когда лазерный луч смещается, то же самое происходит и с зоной расплавленного материала. Затем идет остывание и таким образом образуется сварной шов. По форме он получается узким и глубоким, принципиально отличается от сварных швов, полученных при использовании традиционной технологии сварки. Глубина проплавления зависит от мощности лазера, а поперечное сечение лазерного шва похоже на лезвие кинжала, поэтому глубокое лазерное проплавление иногда называют кинжальным. Лазерная сварка с глубоким проплавлением позволяет сваривать толстые слои материалов с большой скоростью при минимальном тепловом воздействии на материал, прилегающий к зоне расплава, что улучшает свойства сварного шва и качество сварного соединения.

Лазерная резка — сфокусированный лазерный луч обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания.

Газолазерная резка -принцип работы газолазерной резки: в зону реза подают луч лазера и технологический газ в виде кольцевой или отдельных сверхзвуковых расчетных струй, векторы скорости которых в их критическом сечении направлены под углом к оси лазерного луча, близким к половине апертурного. Струи технологического газа подают в ограниченный объем, в котором они разворачиваются в волнах сжатия и разрежения до направления векторов скорости параллельно оси лазерного луча, после чего слившуюся сверхзвуковую струю направляют соответственно лазерному лучу в зону реза, при этом число Маха М на участке струи в ограниченном объеме поддерживают в пределах Mi ≥ M > 1, где Мi — расчетное число Маха для требуемого технологическим процессом отношения давлений технологического газа. Характерно, что газолазерная резка эффективна не только для раскроя хрупких, мягких и нетеплостойких материалов (стекло, резина, ткани), исключая механическое воздействие па них; она обеспечивает обработку и самых твердых и тугоплавких материалов, поддающихся только алмазному инструменту.

Термораскалывание — этот вид лазерной резки применяется для изготовления различных стеклянных изделий. Лазерное термораскалывание характеризуется неоднородностью нагрева стекла с помощью лазерного луча, охлаждаемого струёй инертного газа. Это приводит к появлению трещины, управлять которой можно, перемещая источник нагрева по поверхности стекла.

Скрайбирование — одно из первых и наиболее популярных применений лазера в технологическом оборудовании для электронной промышленности. Лазерное скрайбрирование пластин из кремния, арсенида галлия и других материалов с нанесенными полупроводниковыми структурами выполняется для последующего разделения пластины на отдельные элементы по линии надреза. Глубина риски, полученной пучком сфокусированного лазерного излучения, составляет 40… 125 мкм, а ширина 20…40 мкм при толщине пластины 150… 300 мкм. Скорость скрайбирования 10… 250 мм/с. лазерное скрайбирование по сравнению с обычным скрайбированнем алмазным резцом обеспечивает значительно большую точность разделения пластин и способствует повышению выхода годных изделий.

Лазерная маркировка и гравировка — В настоящее время лазерная маркировка и гравировка применяются практически во всех отраслях промышленного производства для идентификационного и защитного кодирования промышленных образцов, нанесения надписей на приборные панели, измерительный инструмент, клавиатурные поля, изготовление табличек и шильдов; в рекламном бизнесе — для художественной отделки сувениров и изготовления ювелирных изделий. Достоинства гравировки и маркировки лазерным излучением: миниатюрность наносимой информации; отсутствие механического воздействия на изделие, что позволяет маркировать тонкостенные, хрупкие детали, а также узлы и изделия в сборе; высокая точность и качество нанесения знаков, что гарантирует надежность и стабильность их считывания; высокая производительность; возможность полной автоматизации.

Сельское хозяйство

Свет лазерного луча благотворно влияет и на растения. Для их облучения выбрали красный свет гелий-неонового лазера: он имеет наибольшую биологическую активность. После облучения семян пшеницы, их всхожесть повысилась на 15-20%. Такие же результаты дала обработка семян огурцов, помидоров, арбузов и дынь. Количество витамина «С» в облученных помидорах возрастает на четверть, в сахарной свекле возрастает количество сахара. Все культуры без исключения повышают урожайность, все становятся устойчивее к болезням, легче переносят холода и засуху, быстрее привыкают к новым климатическим условиям. Кроме того, лазерный свет оказался способным вызывать у растений положительные мутации- стойкие изменения в организме, передаваемые по наследству. Так можно выводить новые сорта растений- более урожайные, способные созревать раньше, с более крупными плодами.

Голография

В переводе с греческого « голография» означает «полная запись», изображение, записанное на пластинку, даваемое полную иллюзию настоящего предмета. Пучок лазерного света разделяется на два луча- предметный и опорный. Опорный луч сразу попадает на пластинку, на тот предмет, с которого хотят получить голограмму. Отразившись от предмета, он смешивается с опорным. Сложившись, они дают на пластинке картину из линий и точек. Пластинка проявляется, но тонкие линии видны разве что в микроскоп. Однако на пластинке записаны сведения не только о яркости предмета, но и его форме. И, если , таким же лазером осветить пластинку, то изображение предмета будет восстановлено. Если разорвать фотографию, изображение будет утеряно, голограммой этого не происходит. Любой участок голограммы «помнит» все сведения об изображаемом предмете. На одной и той же пластинке можно записывать несколько изображений, но только с помощью лучей разного цвета. С помощью голограмм можно перевозить экспонаты музеев без всякой охраны по самым разным отдаленным городам и весям.

Геодезия

Лучи лазера позволяют точно сориентироваться самолету в воздушном пространстве над аэродромом. Сажать самолеты можно автоматически без вмешательства человека. Лазерное устройство, помогающее пилоту ,называется «Глиссада». Лазерный локатор помогает отыскать ровные посадочные площадки на льду, песке, лугах и любых других местах. Лазерный уровень дает возможность автоматизировать дорожные работы. С помощью лазерных лучей можно определять силу ветра, состояние моря ,высоту волн, границы арктических антициклонов, когда долгая полярная ночь не позволяет вести аэрофотосъемку.

Лазерная связь

Уже в 1962 году заработала лазерная линия связи между Калининским районом столицы и Красногорском. Связь велась по открытому лазерному лучу. Теперь лазерный луч идет по волоконному световоду. По такому волокну можно передавать больше 32000 телефонных разговоров и более 60 телевизионных программ. Создана сеть кабельного телевидения, с огромной пропускной способностью, работающая. Практически, без помех и искажений.

Распознавание образов.

Распознать нужный образ среди других – это значит сравнить их все с эталоном, выбрать идентичный ему. На пути лазерного луча ставится проверяемый кадр с запечатленными на нем образами

( людей, отпечатков пальцев, микробами и т. д.), затем голограмма эталона, затем экран. На экране напротив искомого объекта появится световое пятно. Так отмечается найденное изображение.