Лазер плотность мощности

Наибольшую мощность в зоне стимуляции обеспечивает нагрев оптическим излучением, генерируемым лампами различного типа и лазерами (рис. 1.1, а). Наиболее просто можно нагреть поверхность объекта контроля с помощью электрических ламп накаливания. Плотность нагрева может составлять до нескольких кВт/м в зоне диаметром до 1 м при произвольной длительности нагрева. Такие лампы являются гибким и практичным средством "мягкого" нагрева неметаллов. Для стимуляции металлов применяют галогенные и ксеноновые лампы, которые создают плотность мощности до 100 кВт/м в течение времени от нескольких миллисекунд до нескольких секунд. [c.20]

Аналитические характеристики. Механизм парообразования и разрущения образца под действием луча лазера изучен пока очень мало. Известно, однако, что количество испаривщегося материала при каждой вспышке лазера зависит от мощности импульса, плотности лазерной энергии, приходящейся на поверхность образца, так как именно от этого зависят площадь и глубина кратера. Диаметр кратера во много раз больше диаметра освещенной площадки (диаметра лазерного луча), так как значительная часть энергии распространяется на ближайшие участки поверхности образца и нагревает их. Чем больше теплопроводность образца, тем заметнее диаметр кратера отличается от диаметра луча. При уменьшении подводимой к поверхности образца энергии уменьшаются глубина и диаметр кратера. На поверхности легкоплавких веществ при равных условиях размеры кратера больше, чем у тугоплавких. При малой мощности лазера размеры кратеров, а следовательно, и количество испарившегося вещества растут с уменьшением отражательной способности поверхности. При гигантских импульсах размеры кратеров оказываются меньше, чем при той же энергии и режиме свободной генерации. [c.105]

Перенос энергии от мощного источника фотонов, таких, как лазеры, на поверхность материала приводит к десорбции частиц с поверхности, при этом часть частиц ионизируется. В зависимости от плотности мощности лазерного излучения преобладают либо нетермические десорбционные процессы (менее 10 Вт/см ) — при этом испаряются молекулы адсорбированного вещества, либо термические десорбционные процессы (более 10 Вт/см ) [10-9]. Последний процесс характеризуется термическим объемным испарением, приводящим к атомизации материала поверхности. Обычно этот метод используют для элементного микроанализа, хотя можно получить некоторую информацию о молекулярном составе из картины фрагментации. [c.321]

Недостатки лазерного способа возбуждения и приема, мешающие его промышленному применению, - громоздкость аппаратуры, малая частота следования импульсов, недостаточно большой ресурс работы лазера, малая чувствительность при приеме. Возможно сочетание лазерного возбуждения с неоптическими способами приема [249]. Рекомендовано [45] для контроля алюминиевых сплавов применять лазерный пучок с диаметром на поверхности ОК 1,8. .. 3 мм и средней поверхностной плотностью тепловой мощности лазерного излучения 240. .. 300 МВт/см . Излучение происходит в результате действия эффекта абляции, т.е. при некотором повреждении поверхности. [c.78]

Лазерные источники возбуждения спектров. Электроразрядные источники возбуждения спектров позволяют анализировать непосредственно только электропроводные материалы, анализ диэлектрических материалов требует специальной подготовки. Лазерные источники дают возможность прямого анализа любых твердых материалов, и для этой цели могут применяться различные лазеры твердотельные импульсные лазеры в свободном и моноимпульсном режимах, лазеры на красителях с ламповой накачкой и др. с энергией лазерных импульсов до 10 Дж в режиме свободной генерации и до 0,6 Дж в моноимпульсном режиме. При этом реализуется плотность мощности излучения до 10 °-10 Вт/см [c.374]

Кратеры, образующиеся при взаимодействии излучения лазера с веществом, зависят от условий фокусировки, плотности мощности излучения -и материала образца их размеры лежат в пределах диаметр 50—1000 лкл, глубина 0,5—1 мкм [c.168]

Лазерная сварка — один из новейших способов сварки [137, с. 61]. Главная Особенность лазерной сварки основана на способности лазера создавать высокую плотность мощности за счет фокусирования луча в точку. Так, у непрерывно действующего лазера, выходной мощностью 1 кВт в точке диаметром 0,1 мм, лежащей в фокальной плоскости, обеспечивается плотность мощности около 3 МВт/см . [c.190]

Большинство лазеров высокой мощности, например СОг- и К гО-лазеры, генерируют на множестве близко расположенных колебательно-вращательных линиях. Если ширину каждой отдельной линии уширить с помощью давления так, чтобы она стала больше расстояния между линиями, то излучение молекулярного лазера будет представлять собой спектральный континуум, используя который можно получить непрерывно перестраиваемую по частоте генерацию [70]. В случае СОг-лазера для достижения этого континуума требуется давление около 10 атм ( 1013 кПа). При использовании смесей различных изотопов плотность линий увеличивается и континуум образуется уже при более низких давлениях. [c.263]

Мы можем принять также, что плотность мощности лазера на расстоянии Я в момент времени х дается выражением [c.375]

Распределение концентрации атомов примесей при разных температурах над отверстием стаканчика было изучено предварительно, и это позволило выбрать сечение возбуждающего пучка в зоне возбуждения флуоресценции таким, чтобы оптимально использовать всю область, заполненную парами, и, следовательно, получить максимальную величину полезного сигнала. С этой целью (в тех случаях, когда мощность генерации была достаточной для насыщения флуоресценции в столбе, сечение которого превышает сечение выходящего из лазера пучка) он расширялся телескопической системой до размеров 6X2,5 мм . При этом спектральная плотность мощности составляла 250 кBт/ м нм, что было достаточно для насыщения флуоресценции свинца. При опытах с определением железа мощность применявшегося излучения в условиях эксперимента была мала для получения насыщения. [c.76]

Лазерная техника расширила возможность изучения колебательной и вращательной релаксации в молекулах и открыла путь к проведению реакций под воздействием лазерного излучения. Как правило, колебательно-возбужденные молекулы химически более активны, чем невозбужденные. Лазерное излучение отличается от обычного сочетанием монохроматичности с высокой мощностью спектральная плотность лазеров в 10 — 10 раз превосходит спектральную плотность излучения солнца. Это позволяет избирательно возбуждать в молекулах определенные колебательные состояния и в принципе селективно осуществлять определенные химические реакции. Повышение селективности достигается тем, что лазерным излучением создается высокая заселенность некоторых возбужденных состояний при отсутствии термического разогрева, когда превращение молекул по обычным тепловым каналам практически не происходит. С этой целью успешно используется возбуждение колебаний резонансным лазерным излучением. При возбуждении колебательных уровней существенную роль играет вращательная релаксация. Это можно показать, рассмотрев пример газа, в котором лазерное излучение возбуждает светом, соответствующим колебательно-вращательному переходу (у = О, /о) (и = 1, /,). [c.110]

Лазеры применяются во многих областях науки и техники из-за высокой пиковой мощности, когерентности и высокой степени монохроматичности их излучения. Была достигнута плотность потока, равная [c.559]

Спектр поглощения металлического урана очень сложен, однако несколько контрастных резонансных линий выражены достаточно четко и достаточно смещены от линий других изотопов урана, что позволяет осуществить избирательное возбуждение. Как видно из схемы на рис. 9.7, используют два лазера первый — па парах меди мощностью 150 Вт — приводит в действие второй лазер — на красителях, генерирующий свет с необходимой для процесса длиной волны (рис. 9.8). Лазер должен иметь высокую монохроматичность и интенсивность излучения, а также тонкую настройку в диапазоне длин волн от ультрафиолетового диапазона до инфракрасной области (0,2 0,22 мкм). Скорость испарения — несколько сотен граммов урана в секунду. Производительность установки при плотности паров урана 10 ° составляет 0,6 г/с, 52 кг/сут, 18 т/г. обогащенного урана. [c.476]

Да, лазерный луч поистине всемогущ. Лазерное излучение отличается от излучений обычных источников света своей мощностью (спектральной плотностью), даже у маломощных лазеров она по крайней мере в миллиард раз превосходит спектральную плотность излучения Солнца. О таком не смел и мечтать инженер Гарин Его гиперболоид не идет ни в какое сравнение с современными лазерами [c.197]

Лазеры — источники электромагнитного когерентного излучения, т. е. излучения, имеющего строго определенную частоту и направление (угол рассеяния измеряется несколькими минутами). Такого рода узкие пучки харг ктеризуются высокой плотностью мощности, достигающей —10 Вт/см . [c.380]

Большинство современных приборов, имеющихся в продаже, обо-рудовано гелиево-неоновыми лазерами мощностью 75 мВт или аргоновыми ионными лазерами мощностью 250 мВт, которые иозво ляют получать удовлетворительные спектры жидких и твердых образцов. Однако мощность этих лазеров недостаточна для полу чения хороших спектров паров органических соединений, которые имеют малую молекулярную плотность. В этих случаях можно использовать одноваттные аргоновые (4880 А) или криптоновые [c.287]

Аналитические применения лазеров основаны по крайней мере на одном из следующих свойств монохроматичность, когерентность, высокая плотность мощности (или поток). Примером использования монохроматичности служит резонансная ионизационная масс-спектрометрия (РИМС, см. разд. 8.5) и спектроскопия комбинационного рассеяния (см. разд. 9.2 и 10.5). Высокий поток используют для лазерной абляции (см. разд. 8.1 и 8.5). [c.688]

Причинами уширения спектра генерируемого излучения как в суперлюминесцентных лазерах, так и в лазерах с резонаторами могут быть играющие важную роль в формировании спектра излучения ДИК-лазера динамический эффект Штарка, т. е. возмущение верхнего рабочего уровня электромагнитным полем излучения резонансной или околорезонансной накачки [И, 12], и двухфотонные эффекты, в известной мере аналогичные комбинационному рассеянию света [13—18]. Показано, в частности, что для получения узкой линии генерации в лазере на фторметане плотность мощности излучения резонансной накачки должна быть меньше 10 кВт/см , чтобы избежать уширения за счет динамического эффекта Штарка [И]. [c.173]

Плотности падающего излучения, необходимые для перевода существенной части населенности на верхний энергетический уровень за счет поглощения двух фотонов, намного выще, чем при однофотонном поглощении. Тем не менее такие плотности падающего излучения довольно легко получить с помощью импульсных лазеров на красителях, а также с помощью фокусированных пучков непрерывных лазеров. Требуемая плотность падающего излучения снижается, или, что одно и то же, скорость возбуждения повышается, когда промежуточные энергетические уровни расположены так, что их энергии относительно нижнего уровня близки к энергии одного из фотонов. Например, Хенш, Харвей, Мейсел и Шавлов [70] подсчитали, что для перехода 38- 40 натрия, у которого есть промежуточный уровень ЗР, они получили порядка 10 ° возбуждений в секунду прп плотности мощности около 3000 Вт/см . Скорость возбуждения снизилась бы примерно в 3000 раз, если бы уровень ЗР не располагался на полпути между энергетическими уровнями 35 и 40. [c.184]

Аналитические преимущества, обеспечиваемые устранением доплеровского ущирения, уже обсуждались в разд. 3.2.7. Недостатком двухфотонного метода является зависимость аналитического сигнала от плотности мощности обоих пучков. В случае только одного лазерного пучка, отраженного на самого себя, она пропорциональна квадрату плотности мощности лазера, по меньщей мере до тех пор, пока верхний энергетический уровень не приблизится к насыщению. [c.185]

Если принять во внимание все эти соображения, то легко понять, почему импульсные перестраиваемые лазеры на красителях [6—8] могут стать инструментом, помогающим решить большое число проблем в атомно-флуоресцентном анализе. На самом деле, лазер на красителе обладает следующи.ми уникальными характеристиками 1) излучением, непрерывно перестраиваемым в видимой области спектра, а прн использовании удвоения частоты вплоть до 250 н г, 2) чрезвычайно высокими иико-выми мощностями излучения, порядка нескольких десятков киловатт 3) высокой степенью когерентности, как иространствен-ной, так и временной, что приводит к очень высоким плотностям мощности (малый размер пятна) и малой шнр1ше линии (монохроматичность) 4) при импульсном режиме очень низкой скважностью, что позволяет достичь максимального значения отношения сигнал/шум при использовании стробирующей аппаратуры для систем с ограниченным фоновым шумом. Поэтому в случае лазерного возбуждения можно ожидать лучшей чувствительности обнаружения (в связи с высокой интенсивностью [c.191]

В микрофлуоресценции применяется лазерное возбуждение, которое, естественно, имеет преимущества перед возбуждением обычными источниками света. Высокая когерентность и направленность излучения лазеров позволяет достигать чрезвычайно высоких плотностей мощности излучения. При флуоресцентных исследованиях отдельных клеток лазерный луч с малыми потерями общей мощности можно сфокусировать в пятно диаметром менее 1 мкм, используя конденсор высококачественного микроскопа [105, 106]. В табл. 8.2 приведено сравнение плотностей мощности, достигаемых различными источниками. Освещение лазером является наиболее интенсивным, и благодаря высокой плотности мощности излучения лазеров микрофлуорес-центный анализ получает ряд преимуществ. [c.583]

Что касается создаваемых лазерами импульсных мощностей (на ничтожные доли секунды), то они способны превышать миллионы кот. Важно, что эта энергия концентрируется не только во времени, по и в пространстве плотность ее мои<ет достигать миллиардов квт1см , что уже сопоставимо с плотностями энергии, характерными для атомных ядер. [c.39]

Лазерную обработку исходных и термообработанных сварных соединений стали 20ЮЧ со снятым усилением проводили в ГАНГе им. И.М. Губкина на непрерывном СОг-лазере АГН-702. Для повышения коэффициента поглощения лазерного излучения область обработки покрывали черной гуашью. Обработку осуществляли при плотности мощностью 45,8 МВт/м , диаметре пятна 5 мм и скоростях перемещения 0,4 — 0,7 м/мин. Перемещением обрабатываемых заготовок в плоскости, перпендикулярной к лазерному лучу, с разными скоростями при соответствующей фокусировке луча формировали зоны лазерного воздействия в виде полос различной глубины, которыми последовательно с разными коэффициентами перекрытия (Кцер) обрабатывали поверхность шва и зоны термического влияния (з.т.в.). Сопротивление СР определяли испытаниями МР 1...210 с образцов типа [c.331]

В лазерах на красителях применяют ксантеновые, метиновые, оксазиновые красители, производные оксазола и диазола, кумарины и фталимиды. Р-рители-спирты, глицерин, H2SO4, вода и др. В пределах широких полос излучения красителей возможна плавная перестройка частоты генерации. Лазеры на красителях излучают в диапазоне длин волн 0,34-1,1 мкм при лазерной накачке в непрерывном режиме генерации достигнута выходная мощность 20 Вт, в импульсном режиме-10 Вт при длительности импульса 10 НС. Потенциальное преимущество жидкостей перед др. Л. м.-сочетание высокой плотности активных частиц и высокой оптич. однородности в больших объемах. [c.567]

При работе с аппаратурой оптического контроля качества должны соблюдаться общие правила по технике безопасности и охране труда. Оптический контроль происходит при повышенной нагрузке на глаза оператора, что надо учитывать при его организации. Особую опасность могут представлять источники, несущие концентрированные потоки световой энергии, в первую очередь оптические квантовые генераторы — лазеры. При их использовании в процессе проведения контроля должна быть произведена гигиеническая оценка условий контроля и особенно должна быть проанализирована опасность нанесения вреда людям отраженным или рассеянным излучением, в том числе и от предметов, которые могут случайно попасть на линию распространения лазерного излучения металлические части, стеклянные поверхности, лист бумаги, хорошо отражающие участки стен и т. д. Поэтому работа с лазерными установками, особенно при значительных его мощностях должна производиться в специальных помещениях с использованием защитных очков со светофильтрами, задерживающими большую часть излучения, и при экранировании наиболее опасной части установки. Следует помнить, что наиболее опасно облучение глаз, они поражаются излучением квантового генератора настолько быстро, что при облучении трудно принять защитные меры и их в случае опасности необходимо предусмотреть заранее. Максимально допустимые уровни плотности потока мощности в зависимости от типа лазера, длины волны и режима работы оператора составляют для кожи 0,1 Дж/см2, а для глаз — 0,002— 1,0 мкДж/см . [c.223]

В очень малых объемах и получать большие плотности излучения. Это дает возможность проводить анализ по спектрам комбинационного рассеяния с очень малыми количествами веществ— до 10 г. Различные способы построения лазерных спектрометров для анализа по спектрам комбинационного рассеяния описаны в работе [15.9]. Схема одного из таких спектрометров показана на рис. 15.2. Он приспособлен для изучения спектров рассеяния газов, кристаллов и жидкостей. Спектр комбинационного рассеяния исследуется с помощью двойного термостатированного монохроматора. В качестве источника накачки применяется Не — Ке лазер мощностью 50 мет с длиной волны излучения 6328 А- Возможно использование других лазеров, например, аргонового (А, = 4880 А и = 5145 А). На рис. 15.3 представлен спектр комбинационного рассеяния циклопептана, полученный на этом приборе. [c.379]

Весьма йерспективньш источником для световой сварки является оптический квантовый генератор— лазер. В настоящее время мощность лазерных источников достаточна для расплавления любых металлов. Для световой сварки могут применяться оптические квантовые генераторы как импульсного действия с твердым активным веществом, в качестве которого наиболее часто используется синтетический рубин (окись алюминия с добавкой окиси хрома), так и непрерывного действия — ионно-газовый лазер. Излучение лазера с помощью оптической системы может быть сфокусировано в пятно очень малых размеров, обладающее высокой плотностью энергии. [c.156]

Практически для всех спектроскопических применений необходимы перестраиваемые лазеры. Основные требования к ним — широкая область перестройки, узкая по.тоса генерации, высокая стабильность частоты и энергип излучения, воспроизводимость этих параметров. Наибольшие успехи в видимой и УФ-областях достигнуты сейчас за счет лазеров на красителях, а в ИК-области — с полупроводниковыми лазералп и лазерами на молекулярных газах. Уже освоены ширины лггапй генерации от 1 кГц до 1 МГц в непрерывном и 10—30 МГц в импульсном режимах, перекрывающие обычные потребности спектроскопии. Полученные спектральные плотности излучения мощности диодных ИК-лазеров 10 Вт/Гц значительно превосходят тепловые излучатели. Мощности непрерывных лазеров на красителях достигают 1 мВт п более. Основные проблемы состоят в повышении стабильности генерации, воспроизводимости и развитии методов непре-рывпой перестройки в широком диапазоне. Это, конечно, приведет к усложнению лазеров и увеличению их стоимости. Сейчас стоимость перестраиваемого лазера сравнима со стоимостью хорошего спектрофотометра, следовательно, трудно ожидать дешевых. лазерных приборов. Более вероятно их применение для специальных задач, особенно когда финансовые проблемы отходят на второй план. Еще раз подчеркнем важность производства лазерного набора , который фактически является спектральным прибором для исследовательских лабораторий. [c.12]

Энергию вводят в плазму при помогци луча лазера, сконцентрированного в какой-то точке объема, изолированного от окружаюгцей среды соответствуюгцим ограждением или без него [16]. Схема эксперимента по возбуждению оптического разряда показана на рис. 2.39. Разряд горит в фокусе или вблизи пего, если плотность потока могцности достаточно велика. В качестве источника энергии используется газовый лазер на СО2, дающий излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра. Коэффициент поглощения светового излучения в плазме круто падает с увеличением частоты. Поэтому возбуждение оптического разряда на частотах видимого света потребовало бы мощности, превышающей мощность излучения в инфракрасном диапазоне в 10 Ч-10 раз. [c.93]

В ряде случаев для разрушения образцов требуются большие интенсивности облучающих потоков. Увеличение мощности излучения лазера при неизменной энергии накачки достигается путем модуляции добротности резонатора. Плотности облучающих потоков при этом составляют 10 —10 Вт/см . Применяются различные способы модуляции добротности. Такие способы, как электроопти-ческие модуляторы добротности и вращающаяся призма, позволяют получить одиночные импульсы длительностью 20—100 не, мощностью 1—100 МВт. При облучении такими импульсами удается разрушить практически любые вещества, однако для такого режима облучения характерно влияние испаренного вещества на механизм нагрева поверхности образца. Материал, испаренный на ранних стадиях импульса, может стать непрозрачным и экранировать поверхность мишени от падающего света, что, с одной стороны, обусловливает [c.21]

Несколько иначе модуляция добротности осуществляется с помощью просветляющихся фильтров и оптико-акустического метода. Подбирая плотность фильтра, можно регулировать число генери- руемых пичков и тем самым мощность излучения. При этом можно до некоторой степени управлять характером разрушения образца, например изменять соотношение между диаметром и глубиной кратера. В режнмв-с оптико-акустической модуляцией добротности [5 генерация осуществляется в виде серии эквидистатных пичков длительностью 10 с мощность излучения в пичке 100 кВт. Количество выброшенного вещества составляет несколько десятков микрограммов. В таком режиме образуются менее глубокие кратеры, меньше доля конденсированной фазы в продуктах световой эрозии, чем в режиме свободной генерации, Л. Энергия лазера более эффективно используется для атомизации. Условия для осуществления режима развитого испарения реализуются. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология