لیزر چیست؟ | تعریف مولفه های لیزر

مهم‌ترین عنصری که در دستگاه‌ لیزر، سبب انجام عملیات می‌شود، اشعه لیزر است؛ بنابراین قبل از خرید و یا کار با دستگاه لیزر، بهتر است اطلاعاتی درباره‌ی آن داشته باشید.

در کل اشعه موجود در دستگاه لیزر، روی دو دسته از متریال‌ها، برش و حکاکی می‌کنند که عبارت‌اند از فلزات و غیرفلزات؛ هرکدام از این دو دسته نیاز به داشتن اطلاعات لازم برای عملیات موردنظر درباره لیزر خواهند داشت.

در این مقاله قصد داریم تا به دو سوال زیر پاسخ دهیم:

لیزر چیست؟

دستگاه لیزر چیست؟

تعریف علمی لیزر

لیزر نوعی نور است که باتوجه‌ به محیط فعال لیزر در قسمت‌های مختلف طیف موج‌های الکترومغناطیسی قرار می‌گیرد؛ در واقع اشعه تشکیل‌دهنده لیزر، نور است که یک موج الکترومغناطیسی است که 3 مشخصه‌ی اصلی دارد:

• بسامد
• دوره
• طول موج

طول موج از مهم‌ترین ویژگی‌های موج است که با انرژی رابطه معکوس دارد؛ بنابراین موج‌های مختلف را می‌توان به صورت طیف موج‌های الکترومغناطیسی نمایش داد.

جالب است بدانید اولین شخصی که به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ویژگی موجی بودن نور را شرح داد، فیزیک‌دان هندی به نام کریستین هویگنس بود و بعد از آن توماس یانگ این موضوع موجی بودن نور را با آزمایش پراش نور ثابت کرد.

اشعه لیزر به کمک دمش الکتریکی کار می‌کند:

دمش الکتریکی چیست؟

دمش الکتریکی در لیزر‌های گازی و لیزر‌های بخار فلزی و نیمه‌رسانا استفاده می‌شود.

دمش با عبور جریان الکتریکی پالسی یا پیوسته یا رادیویی از گاز حاصل می‌شود و این عمل موجب به‌وجودآمدن الکترون‌ها و یون‌های آزاد می‌شود؛ همچنین باعث ایجاد انرژی جنبشی شده و با برخورد به اتم‌های خنثی آنها را برانگیخته شده و موجب تراز شدن الکترون‌ها می‌شود.

دمش الکتریکی گاز با دو فرایند صورت می‌گیرد:

• برانگیختگی با برخورد الکترونی در گازی که تنها شامل یک‌گونه است.
• انتقال انرژی بین نمونه از گاز که عمل لیزر بر روی یکی از نمونه‌ها قابل‌اجرا است که در این دمش جهت لیزرهای پالسی از تخلیه عرضی و لیزرهای پیوسته از تخلیه طولی استفاده می‌کنند.

ویژگی‌های نور لیزر چیست؟

نور لیزرها را به دلیل داشتن موج یکسان نور خالص می‌گویند.

امواج نور لیزر در یک‌زمان با هم گام بر می‌دارند و هم فاز هستند؛ به این معنی که قله هر موج با قله موج دیگر یکسان است و به دلیل این ویژگی‌ها به نور لیزر، همدوس می‌گویند.

به دلیل یکسان بودن طول موج یا بسامد، نور لیزر در زمان عبور از منشور تجزیه نشده و به شکل باریکه‌ی کوچکی خارج می‌شوند. (به همان صورت که داخل شده است)

از ویژگی‌های دیگر نور لیزر، جهت‌مندی آن است.

نور لیزر اگر در محیط جذب نشود، می‌تواند فواصل زیادی را طی کند، بدون آنکه در واگرایی آن تغییر زیادی ایجاد شود.

درخشانی یا روشنایی نور لیزر میلیون‌ها بار بزرگ‌تر از چشمه‌های دیگر مثل خورشید است؛ علت این امر آن است که نور لیزر همدوس (تکفام) است و در یک‌جهت حرکت می‌کند.

انرژی ورودی در لیزر را می‌توان کنترل کرد و انرژی خروجی به دنبال آن نیز تغییر می‌کند؛ به همین دلیل اگر برانگیختگی لیزر با پالس‌های کوچک اتفاق بیفتد، تولید لیزر با پالس‌های کوچک انجام می‌شود.

موج‌ها دارای رنگ یکسانی هستند و به‌اصطلاح تک‌رنگ هستند.

مولفه‌های اساسی لیزر

الف) محیط فعال شامل مجموعه مناسبی از اتم‌ها، مولکول‌ها، یون‌ها و یا نیم‌رساناها.

ب) فرایند دمش که توانایی تحریک اتم‌ها و یا مولکول‌ها را به ترازهای با انرژی بالاتر داشته باشد.

ج) عناصر بازخور مناسب به باریکه تابش اجازه نوسان در محیط فعال را می‌دهد که به این موضوع نوسان لیزر گفته می‌شود.

مفهوم عبور یک‌بار باریکه لیزر از محیط فعال را تقویت تک عبور می‌گویند؛ اگر تعداد عبورها بیشتر شود به آن‌ها تقویت دو عبور، سه عبور و … نیز گفته می‌شود.

این عناصر متشکل از دو آینه هستند که یک آینه، آینه تمام بازتابنده و آینه دیگر نیمه شفاف است.

عمل لیزر زمانی آغاز می‌شود که بهره سیستم از تلفات بیشتر شود؛ همچنین خروجی لیزر را از سمت آینه نیمه شفاف دریافت می‌کنند.

انواع فرایندهای دمش در لیزر

در دستگاه لیزر، دمش یا پمپینگ به فرایندی گفته می‌شود که وارونی جمعیت را برای رساندن به حالت نوسان لیزری آماده می‌کند که می‌توان به دمش اپتیکی و دمش الکتریکی اشاره نمود.

• دمش اپتیکی

دمش اپتیکی بیشتر برای لیزر‌های مایع مانند لیزر Dye و لیزر‌های جامد مانند یاقوت استفاده می‌شود که به دو دسته دمش اپتیکی همدوس و دمش اپتیکی ناهمدوس تقسیم می‌شوند.

در دمش اپتیکی همدوس می‌توان از لیزر دیگری به‌جای لامپ جهت دمش استفاده نمود؛ به‌عنوان نمونه لیزر Dye را با لیزر آرگون می‌دمند.

دمش اپتیکی ناهمدوس به دو گروه لیزر‌های پیوسته و پالسی تقسیم می‌شوند.

در دستگاه برش لیزری، لیزرهای پیوسته معمولا از لامپ‌های با فشار بالای ید – تنگستن و انواع دیگر استفاده می‌شود.

فشار در تخلیه‌های الکتریکی موجب پهن‌‌‌‌تر و پیوسته شدن گدازه‌ها می‌شود؛ همچنین افزایش فشار موجب تمایل طیف‌های گسسته به طیف‌های گسیل پیوسته می‌شود.

در لیزرهای پالسی از لامپ‌های Xe یا Kr استفاده می‌شود.

انرژی ذخیره شده در خازن در لامپ تخلیه شده و تخلیه الکتریکی توسط پالس آغازگر به الکترود کمکی جهت پیش یونیزه کردن انجام می‌شود؛ این عمل باعث درخشش بسیار بالایی با دوان چند میکروثانیه تا چند صد میکروثانیه می‌شود.

برش‌کاری با دستگاه برش لیزری

استفاده از دستگاه لیزر در برش‌کاری اجسام از جدید‌ترین روش‌ها است که امروزه در علوم مختلف از جمله صنعت و پزشکی کاربرد زیادی پیدا کرده است؛ به‌طوری‌که بیشترین کاربرد لیزر در صنعت است.

از موارد استفاده از دستگاه برش لیزری، می‌توان به برش‌کاری دستگاه ليزر فلزات، چوب، پلاستیک، سوراخ‌کاری، علامت زنی، محاسبه فاصله و غیره اشاره نمود.

در دستگاه برش لیزر نور تولید شده توسط لیزر را می‌توان به‌وسیله یک عدسی در یک نقطه متمرکز نمود و در کسری از ثانیه حرارت بسیار بالایی را تولید کرد و قطعات را برش داد.

به کمک آینه‌ها می‌توان مسیر نور لیزر را کنترل نمود و به‌وسیله دستگاه‌های لیزر CNC می‌توان لیزر را در جهات مختلفی حرکت داد.

به کمک این سیستم و مکانیزم می‌توان با سرعت، دقت بسیار بالا و کمترین خسارات حرارتی و هزینه‌ای نسبت به برش با سایر دستگاه‌ها، قطعه کار را به فرم دل‌خواه برش‌کاری نمود.

در برش‌کاری به‌وسیله گاز و اکسیژن به دلیل سوختن اکسیژن حرارت زیادی ایجاد می‌شود و این امر موجب تغییر فرم قطعات می‌شود و قطعات با دقت کمتری نسبت به لیزر تولید می‌شوند؛ اما در برش‌کاری با لیزر به دلیل تبخیر و یا آب شدن ماده با سرعتی بسیار بالا، قطعات دچار تغییر شکل نمی‌شوند.

فوتون‌های لیزر به دلیل این که در کنار هم و با هم حرکت می‌کنند و دقیقا در یک نقطه به جسم می‌رسند؛ همچنین طول موج لیزر معین و طیف نوری مشخصی دارند و نور تولید شده از لیزر به صورت تابه‌ای باریک و موازی، امکان برش یک جسم را به لیزر می‌دهد.

درصورتی‌که نور معمولی ناهمدوس است و امواج آن با اختلاف زمانی زیادی از هم به جسم می‌رسند، نور معمولی دارای طیف وسیعی است و به صورت پراکنده تولید شده و در یک راستا حرکت نمی‌کند؛ حتی اگر از قوی‌ترین منبع نوری نیز استفاده شود، قابلیت برش اجسام را ندارد.

شما با استفاده از دستگاه‌های لیزر می‌توانید متریال‌های مختلفی را برش دهید و حتی با آن طرح‌های سه‌بعدی ایجاد کنید.

دستگاه لیزر چیست؟

امروزه در راستای تولیدات در صنایع مختلف، ممکن است نیاز به عملیات حکاکی و یا برش داشته باشید.

در قدیم حکاکی و برش به صورت دستی و یا با دستگاه‌های ساده انجام می‌شد؛ اما در حال حاضر و با وجود تکنولوژی لیزر، شما با خرید یک دستگاه برش لیزر می‌توانید به‌راحتی متریال‌های مختلف را با دقت بسیار بالا حکاکی کنید و یا برش دهید.

به جهت خرید انواع دستگاه‌های برش و حکاکی لیزری می‌توانید با مشاوران روتک تماس بگیرید.

دستگاه برش لیزری

یک دستگاه برش لیزری به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد تا طرح‌های لیزر متنوعی بر روی انواع فلزات، چوب، پلکسی‌گلاس، چرم، پارچه، کریستال، سرامیک و … را با سرعت و دقت بالا تولید کنند. به همین دلیل دستگاه‌های لیزر کاربردهای فراوانی دارند که می‌توانید با کمی خلاقیت، طرح‌های بسیار زیبا و کاربردی در جهت رونق کسب‌وکار خود ایجاد نمایید.

تفاوت دستگاه برش لیزر و روش‌های سنتی

دستگاه‌های برش لیزری مزایای بیشتری نسبت به روش‌های سنتی دارند که عبارت‌اند از:

• در برش لیزری، بین ابزار برش و قطعه‌ی موردنظر هیچ‌گونه تماسی برقرار نمی‌شود.
• استفاده از دستگاه برش لیزری فواید بسیاری از جمله افزایش سرعت و دقت برش دستگاه ليزر برش فلزات و غیر فلزات را دارد.
• انجام فرایند برش بدون سروصدا و لرزش‌های جانبی است.
• افزایش امنیت استفاده از این دستگاه از موارد مهمی است؛ به‌طوری‌که احتمال وقوع حادثه در محیط‌های کارگاهی و تولیدی بسیار کاهش پیدا کرده است.
• توان و دقت بالای پردازشگرهای تعبیه شده در این دستگاه‌ها می‌تواند به افزایش دقت تولید قطعات و بنابراین افزایش مشتری‌مداری بسیار کمک نماید.

 خرید دستگاه برش لیزر

به جهت خرید انواع دستگاه‌ برش و حکاکی لیزر می‌توانید با مشاوران ما در شرکت روتک تماس گرفته و در صورت نیاز از راهنمایی‌های ایشان به جهت توسعه شغل خود استفاده نمایید.