بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی چیست؟

لیزر گازی که به دست یک مخترع ایرانی به نام پروفسور علی جوان ساخته شده است لیزری است که برای تولید نور، جریان الکتریکی در یک گاز تخلیه می شود. لیزر گازی از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که در ادامه این مطلب بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی معرفی و توضیح داده می‌شوند.

بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی

تیوب لیزر، آینه های لیزر، منبع گاز و سامانه خلا، منبع ولتاژ بالا، الکترود ها،سامانه خنک کننده و پیچ ها و پایه های تنظیم از بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی می باشند.

تیوب لیزر

یکی از مهمترین و اصلی ترین قطعات دستگاه لیزر گازی تیوب دستگاه لیزر می باشد. کاربرد تیوب لیزر، نگهداری گاز و ایجاد نور لیزر است. جنس تیوب های دستگاه لیزر از شیشه های نسوز می باشد علت آن هم، مقاوم بودن آن در برابر گرما و حرارت است. ساختار کلی تیوب لیزر به این صورت است که از سه لایه تشکیل شده که  لایه داخلی آن، تیوب تخلیه گاز و لایه وسط آن، آب خالص و لایه بیرونی، کلاهک گازی است برای خنک کردن تیوب لیزر آن را داخل شیشه بزرگتر می گذارند. برای اتصال لوله های ورودی و خروجی گاز، دو سوراخ در قسمت اول و آخر تیوب لیزر ایجاد می کنند.

نکاتی جهت نگهداری تیوب لیزر دستگاه:

در لیزرهای گازی باید به این نکته توجه داشت که تمام هوای درون تیوب تخلیه شود و همچنین هیچ گونه آلودگی و غبار در تیوب لیزر وجود نداشته باشد اگر غیر از این باشد توان لیزر پایین می آید، آینه تیوپ لیزر را مرتب تمیز کنید و زمانی که دارای آلودگی است دستگاه برش را روشن نکنید، سطح آینه تیوب لیزر را با دمنده هوا پاک کنید، از اسپری الکل خالص برای سطح آینه تیوب لیزر استفاده کنید و تا زمانی که الکل از روی آینه تیوب لیزر بخار نشده است دستگاه را روشن نکنید.

آینه لیزر

آینه ها یکی از بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی میباشند. در دستگاه لیزر گازی سه آینه با زاویه ۴۵ درجه قرار دارند که یک آینه قسمت جلو و روی پایه ثابت و دیگری روی محور و بر پایه آینه متحرک و آخرین نیز در سر هد قرار گرفته است. جنس آینه های لیزر از موادی مانند ژرمانیوم، گالیوم، آرسناید، سولفید روی، طلا و هالوژن ها می باشد و در ساخت آن از قطعات اپتیکی مانند شیشه یا کوارتز استفاده نمی کنند زیرا جذب این مواد بالا است و خروجی لیزر را کاهش میدهد و به خاطر گرمای زیادی که روی آنها ایجاد می شود ممکن است ذوب شوند یا بشکنند. آینه ها یکی از پرهزینه ترین بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی میباشند.

منبع گاز و سامانه خلا

برایساختلیزر گازی از سیستم جریان گاز  با تخلیه الکتریکی ولتاژ بالا استفاده میکنند. برای راه اندازی سامانه خلا و جریان گاز باید:

تمام هوایی که درون لوله وجود دارد تخلیه شود زیرا عدم تخلیه هوا باعث تضعیف یا عدم خروج پرتو خروجی در لیزر می شود. تیوب لیزر باید عاری از آلودگی ها باشد تا اختلالی در پرتو خروجی به وجود نیاید. کنترل کردن فشار گاز لیزر که می تواند هم به صورت تکی باشد و هم به صورت مخلوط،  در ابتدای کار و در هنگام عمل لیزر.

قبل از توضیح درباره ساخت لیزر، برای پر کردن منبع گاز لیزر به جدول زیر دقت کنید.

حال برای ساخت دستگاه لیزر گازی باید این چنین عمل کنیم که:

اول ورودی گاز را ببندید و به  وسیله پمپ تخلیه کاواک را تخلیه کنید سپس منبع گاز را پر کنید بعد از پر شدن آن را به ورودی کاواک وصل کنید در ادامه شیر ورودی را باز کنید تا گاز وارد کاواک شود سپس خروجی لیزر را به پمپ خلا وصل کنید تا جریان گاز در طول کاواک برقرار شود و به این صورت به وسیله مکشی که ایجاد می‌شود گاز در طول لوله جریان می یابد. روش دیگری که می توان جریان گاز را ایجاد کرد به این صورت است که خروجی کاواک را با فشار کمتر از مخزن ورودی به یک مخزن خالی گاز وصل کنید در اینجا برای هم مسیر شدن تخلیه الکتریکی با عبور جریان باید مسیری که جریان گاز در طول لوله دارد از آند به کاتد باشد.

منبع ولتاژ

همانطور که  خواندید برای ساخت لیزر گازی به ولتاژ های بالا نیز احتیاج دارید بنابراین یکی از بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی منبع ولتاژ می باشد. برای تنظیم ولتاژ ابتدا باید از ولتاژ ۱۵ کیلو وات شروع شود و کم کم آن را افزایش دهید تا زمانی که یک باریکه نور موازی در مرکز کاواک لیزر دیده شود در این صورت ولتاژ اعمال شده مناسب می باشد. باید توجه داشت که ولتاژ های بالا مراقبت های زیادی هم احتیاج دارند و همچنین در ولتاژ بالا، دستگاه لیزر را روی پایه های محکم و بدون لرزش نصب کنید تا از برخورد سیم ها جلوگیری شود زیرا خطرات احتمالی زیادی را در پی دارد.

الکترودها

برای شروع عمل لیزر، از الکترود ها برای آزاد کردن الکترون های اولیه استفاده می شود. معمولاً جنس الکترود ها آلومینیوم می باشد زیرا این عنصر، الکترون های ظرفیت مناسب را جهت آزاد شدن در خود دارد و همچنین به دلیل وجود یک لایه اکسید آلومینیوم روی سطح آلومینیوم، آزاد کردن الکترون های بیشتر امکان پذیر می شود. نکته‌ای که در رابطه با الکترود ها وجود دارد این است که قبل از اتصال سیستم آینه ها و پیچ های تنظیم آن، باید الکترود ها عایق بندی شوند تا خطر برق گرفتگی وجود نداشته باشد.

سامانه خنک کننده

  عمل لیزر، گرما و حرارت زیادی ایجاد می‌کند و این گرما و حرارت باعث کاهش توان لیزر میشود سامانه خنک کننده یکی از بخش های تشکیل دهنده لیزر گازی است که  تیوب لیزر و آینه ها را خنک نگه می دارند تا توان لیزر کاهش پیدا نکند. عمل خنک کردن سیستم به دو روش انجام می شود که یکی از آنها استفاده از جریان گاز و دیگری استفاده از گردش آب می باشد. معمولاً طول شیشه سیستم خنک کننده ۳۰ سانتی متر و قطر آن ۵ سانتیمتر می باشد.

پیچ ها و پایه های تنظیم

برای تنظیم آینه ها به پیچ و پایه های تنظیم احتیاج دارید که بتوانید آنها را به راحتی تنظیم کنید تا پرتو خروجی لیزر دقیق باشد.