تحقیق درباره بررسی لیزرهای الکترون آزاد

اختصاصی از فی فوو تحقیق درباره بررسی لیزرهای الکترون آزاد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه27

لیزرهای الکترون آزاد

هانری فرویند و رابرت پارکر

الکترونها به کمک میدان مغناطیسی می توانند در امواج نوری انرژی بدمند . پرتو شدیدی که حاصل می شود می تواند ساختارهای بلوری را بکارد و احتمالاً موشکها را در فضا منهدم کند .

لیزر الکترون آزاد علی الوصول چشمه نور بسیار قابل انعطافی است ، بازده آن زیاد است عملاً روی طول هر موجی کوک می شود . در توانهای زیاد کار می کند و البته نور همدوس تولید می کند . در صورتی که لیزرهای گازی و حالت جامد فقط در طول موج هایی که خاص گذارهای انرژی مواد فعال آنهاست می توانند نور تولید کنند . اگر چه لیزرهای زرینه ای را هم می توان روی نواری باریکی از طول موجها کوک کرد . ولی دمش نوری آنها ( معمولاً ) مستلزم لیزر گازی است و بعلاوه این لیزرها فقط در توانهای نسبتاً کم می توانند کار کنند . نکته دیگر اینکه ، بر خلاف لیزرهای مداول که نوعاً فقط تا چند درصد از انرژی دریافتی را به نور تبدیل می کنند بازده بالقوه لیزرهای الکترون آزاد به 65 درصد نیز می رسد . از لیزرهای الکترون آزاد تا کنون در آزمایشهایی در زمینه های گوناگون از فیزیک حالت جامد گرفته تا زیست شناسی مولکولی استفاده شده است  و فعلاً روی تکمیل گونه هایی از آن برای مقاصد مختلف نظامی از جمله سلاحهایی برای هدایت انرژی کار می شود .

تا کنون لیزرهای الکترون آزاد عمدتاً به آزمایشگاه محدود بوده اند و اغلب آنها در مجاورت شتاب دهنده های الکترون ساخته شده اند . اگر چه لیزر الکترون آزاد توانایی آن را دارد که در طول موج های میکرو موج تا فرابنفش نور گسیل کند اما پژوهشگران در به کار انداختن آن در طول موجهای مرئی و کوتاهتر با دشواریهایی مواجه بوده اند . لیزرهای الکترون آزاد بتازگی جایگاه خود را پیدا کرده اند . برای آنها شتاب دهنده هایی مطابق ضرورتها طراحی می شود . و تجهیزاتی برپا می شود تا دست اندر کاران رشته های دیگر نیز بتوانند از برکات این چشمه جدید نور شدید بهره مند شوند .  

در لیزر الکترون آزاد نیز مثل لیزرهای معمولی ، نور همدوس توسط الکترونها گسیل می شود اما در این مورد ( چنانکه از اسم لیزر هم پیداست) الکترونها به جای آنکه به اتمهای ماده فعال لیزر مقید شوند به شکل باریکه ای در خلاء حرکت می کنند . چون الکترونها آزادند طول موجی که گسیل می کنند به گذار مجاز میان دو تراز انرژی یک ماده خاص محدود نمی شود . در اصطلاح مکانیک کوانتمی ، الکترون در اثر انتقال از یک تراز انرژی به تراز دیگر در پیوستاری از ترازها نور گسیل می کند . البته این فرایند را صرفاً با نظریه الکترو مغناطیس کلاسیک نیز می توان توصیف کرد . نور این لیزرها در اثر برهم کنش سه عامل تولید می شود :

باریکه الکترون ، یک موج الکترو مغناطیسی که در همان راستای حرکت الکترونها در کاواک لیزر حرکت می کند و یک میدان مغناطیسی که در فضا دوره ای است و به وسیله یک مجموعه آهنربا مشهور به ویگلر ایجاد        می شود . تاثیر میدان مغناطیسی ویگلر روی الکترونها طوری است که الکترونها به موج الکترومغناطیسی انرژی می دهند . این انرژی باعث تقویت موج می شوند و بعداً لیزر آن را گسیل می کند .

وقتی موج نور از میان میدان مغناطیسی مواجی نظیر آنچه ویگلر ایجاد  می کند می گذرد تغییرات فضایی میدان ویگلر با تغییرات میدان الکترومغناطیسی موج نور ترکیب می شود و یک موج زنش به وجود     می آید که اساساً نقش تداخل این دو موج است . بسامد موج زنش با     بسامد موج نور یکی است . ولی عدد موج آن برابر با مجموع عدد موجهای باریکه نور و میدان ویگلر است .

پاورپوینت با عنوان لیزرهای گازی در 60 اسلاید

اختصاصی از فی فوو پاورپوینت با عنوان لیزرهای گازی در 60 اسلاید دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لیزر گازی(به انگلیسی: Gas laser)، لیزری است که درآن جریان الکتریکی(به انگلیسی: Electric current)، برای تولید نور، در یک گاز تخلیه می‌شود. علی جوان(به انگلیسی: Ali Javan) مخترع این نوع لیزر، نخستین بار با کمک گاز هلیوم و نئون موفق به ساخت این دستگاه شد.

بخش‌های تشکیل دهنده لیزر گازی

بخش‌های تشکیل دهنده این گونه لیزرها به ترتیب زیر است:

• تیوپ لیزر
• آینه‌های لیزر
• منبع گاز CO۲ و N۲ و He
• سامانه خلأ
• منبع ولتاژ بالا
• الکترودها
• سامانه خنک‌کننده
• پیچ‌ها و پایه‌های تنظیم

محاسبه تقریبی توان لیزر

لیزرهای گوناگون با نوجه به سیستمی که در ساخت آنها به کار برده شده از قبیل: نوع ماده لیزری، درازای کاواک لیزر، روش‌های گوناگون دمش و نوع سیستم خنک‌کننده دارای توان‌های خروجی متفاوتی هستند. برای محاسبه توان خروجی لیزر روش‌های گوناگونی وجود دارد که بسیاری از آنها حاوی فرمول‌های سخت و پیچیده است و نیازمند اطلاعات دقیقی از قسمت‌های گوناگون دستگاه می‌باشد. در اینجا یک راه پیشنهادی و ساده جهت محاسبه توان تقریبی لیزر ارائه می‌شود که می‌تواند سودمند باشد. جهت محاسبه توان خروجی، پرتوی لیزر را به یک مایع که ظرفیت گرمایی آن برای ما مشخص است می‌تابانیم و در مدت زمان تابش، تغییرات دمایی را اندازه می‌گیریم؛ با محاسبه انرژی گرمایی می‌توان توان خروجی لیزر را از رابطه معروف p=w/t بدست آورد. یکی از مناسب‌ترین مایعاتی که می‌توان از آن استفاده کرد آب می‌باشد. چرا که ظرفیت گرمایی آن مشخص است و به راحتی در دسترس می‌باشد. اما برای محاسبه توان دقیق باید ضریب بازتابش سطح آب را نیز به هنگام محاسبات در نظر بگیریم، چرا که مقداری از پرتوی تابیده شده به سطح آب، توسط سطح بازتابیده می‌شود. استفاده از مایعاتی با ضریب بازتابش کمتر، محاسبات را دقیق تر می‌کند.

تلفات لیزر

راه‌های متفاوتی برای اتلاف در لیزر وجود دارد که به کاهش توان خروجی لیزر منجر می‌شود. در زیر به برخی از آنها اشاره می‌شود که تلاش برای رفع هر کدام از موارد یاد شده باعث افزایش توان خروجی لیزر است. - جذب و پراکنده کردن نور توسط آینه‌ها. - پراش از لبه آینه‌ها. - عبور نور از آینه‌ها قبل از رسیدن به حد آستانه تابش. - پخش و پراکندگی پرتوها توسط ماده لیزری به دلیل عدم یک نواختی ماده از نظر اپتیکی. - جذب ماده لیزری و گسیل تابش‌هایی که مورد نظر ما نیست. - کاهش توان خروجی به دلیل گرمای حاصله از عمل لیز که می‌تواند باعت بالا رفتن دمای آینه‌ها، کاواک لیزر و یا الکترودها شود. - کاهش توان خروجی به سبب عدم وجود خلأ کامل در کاواک قبل از جریان دادن گاز درون کاواک. تعدادی از عوامل اتلاف بیان شده از جمله تلفات ناشی از گرم شدن سیستم و یا پراش از لبه‌های آینه‌ها قابل رفع است که قبلاً در مورد آنها توضیح داده شد. تعدادی دیگر از عوامل نیز با استفاده از مواد مناسب در ساخت لیزر قابل رفع است. به طور کلی هر جه بیشتر بتوانیم در رفع عوامل بالا تلاش کنیم، توان خروجی بیشتری خواهیم داشت.

ایمنی لیزر

بیشتر لیزرها تابشی گسیل می‌کنند که با احتمال خطر همراه است. درجه خطرناکی لیزر به مشخصات خروجی لیزر، طریقه استفاده و تجربه فردی که از آن استفاده می‌کند بستگی دارد. از مشخصه‌های تابش لیزر جمع شوندگی پرتوی آن است. این کار به همراه انرژی بالای لیزر می‌تواند انرژی زیادی به بافت‌های فیزیولوژیکی بدن منتقل کند. از آنجا که پرتوهای لیزر دارای طول موج‌های متفاوتی هستند، می‌توانند به بافت‌های گوناگون بدن با توجه به قابلیت جذب آنها آسیب برسانند. جذب تابش باعث افزایش دما می‌شود و به قطع شدن پیوندهای مولکولی می‌انجامد. یکی از آسیب پذیرترین قسمت‌های بدن تا آنجا که به تابش لیزر مربوط می‌شود، چشم انسان است. این امر به این دلیل است که عدسی چشم، پرتوی تابیده شده از لیزر را در ناحیه‌ای به شعاع حدود چندین برابر طول موج لیزر با چگالی بالای انرژی متمرکز می‌کند. میزان آسیب به طول موج بستگی دارد به طوری که تابش در نواحی فرابنفش و فروسرخ که توسط قرنیه جذب می‌شود، باعث آسیب دیدن آن می‌شود و جذب در ناحیه مرئی باعث آسیب دیدن شبکیه می‌گردد. این جذب‌ها توسط چشم می‌تواند به سوختگی یا نقص بینایی منجر شود. پوست می‌تواند بیشتر از چشم مورد تابش قرار گیرد. پوست ممکن است در تابندگی سطح بالا تاول بزند و یا آسیب کمتری ببیند. در مورد پوست هم میزان آسیب به طول موج تابش و میزان جذب بستگی دارد به یژه در محدوده پرتوهای فرابنفش. معمولاً مکان‌هایی که دستگاه‌های لیزر در آن‌ها قرار دارد، با چراغ‌های اخطار و متوقف کننده‌های پرتو تجهیز می‌شوند. در این مکان‌ها از موادی که بازتاب کننده پرتو هستند نیز استفاده می‌گردد. به هنگام کار کردن با لیزرها باید از عینک‌های محافظ چشمی استفاده کرد و با توجه به اینکه در لیزرها معمولاً از مولدهای ولتاژ بالا استفاده می‌شود، رعایت نکات ایمنی در این مورد نیز ضروری می‌باشد.

قهرست:

تاریخچه

ساختار لیزر

مزایا

معایب

لیزر گازی با طول موج ممتد

کاربردها

و...