1 / 24

5. GÁZLÉZEREK

5. GÁZLÉZEREK. Lézeranyag : kis nyomású (0,1 - 760 Torr) gáz, vagy gázelegy Lézerátmenet : elektronszintek között (UV és látható lézerek) rezgési szintek között (infravörös lézerek) forgási szintek között (távoli infravörös lézerek) Pumpálás : elektromos energiával, gázkisülést létrehozva

sana
Download Presentation

5. GÁZLÉZEREK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 5. GÁZLÉZEREK Lézeranyag: kis nyomású (0,1 - 760 Torr) gáz, vagy gázelegy Lézerátmenet: elektronszintek között (UV és látható lézerek) rezgési szintek között (infravörös lézerek) forgási szintek között (távoli infravörös lézerek) Pumpálás: elektromos energiával, gázkisülést létrehozva (optikai pumpálásnak nincs értelme, mert a gázok abszorpciós vonalai keskenyek) Méret: sokkal nagyobbak a szilárdtestlézereknél, mivel kisebb a lézeraktív anyag koncentrációja. Például: He-Ne lézer ~ 1021 molekula/m3 Nd-YAG lézer ~ 1025 - 10 26 Nd-ion/m3

  2. Hélium-neon lézer Lézeranyag: ~10:1 arányú He/Ne elegy, össznyomás ~1 torr A lézerátmenet a Ne atomoktól származik, a He segédanyag

  3. A Ne elektronkonfigurációi és állapotai A Ne a 10. elem Alapállapotú konfiguráció: 1s22s22p6 Gerjesztett konfigurációk: 1s22s22p53s1 1s22s22p54s1 1s22s22p55s1 1s22s22p53p1 1s22s22p54p1 4-4 állapot 10-10 állapot

  4. A hélium és a neon energiaszintdiagramja

  5. Nitrogénlézer Lézeranyag: ~0,2 bar nyomású N2 gáz A N2 alapállapota szingulett (S=0) A gázkisülésben ütközéssel sokféle gerjesztett elektronállapot jöhet létre: - szingulett (S=0) gerjesztett és - triplett (S=1) gerjesztett állapotú molekulák keletkeznek. A lézerátmenet a N2 két triplett állapota között történik.

  6. A molekulapályák betöltése az N2,alapállapotában (X) és két triplett gerjesztett állapotában (B,C)

  7. Az N2 molekula lézerátmenete

  8. A nitrogénlézer felépítése

  9. Excimerlézerek Excimer = excited dimer Olyan dimer, amely gerjesztett elektronállapotban stabil, de alapállapotban nem. Pl. Xe2 molekula Exciplex = excited complex Olyan komplex, amely gerjesztett állapotban stabil, de alapállapotban nem. Nemesgázok halogénekkel képeznek ilyen komplexet. Az excimerek és exciplexek stabilitásának oka: a gerjesztett állapot részlegesen ionos jellegű, a halogénatom részben átvesz egy elektront a nemesgáztól.

  10. Excimermolekula energiaszint-diagramja

  11. Excimerlézerek hullámhossza Xe2 ? ArF 193 nm KrF 248 nm XeF 351 nm KrCl 222 nm XeCl 308 nm XeBr 282 nm

  12. Az excimerlézerek alkalmazásai Jellemző tulajdonságok: - Az UV-tartományban működnek - Viszonylag széles tartományban hangolhatók - Impulzusüzeműek - Energiájuk nagyobb a N2-lézernél Alkalmazások: rétegek megmunkálása UV-fénnyel fotokémiai kísérletek

  13. Argonlézer A lézersugárzás az Ar+ ionoktól származik! („Argonion”lézer) Lézer közeg: ~0,5 torr nyomású Ar-gáz, kisülési csőbe töltve Kisülésben - gerjesztett molekulák - alapállapotú ionok jönnek létre (plazma) - különböző gerj. áll. ionok A kisülési cső működési jellemzői: áramerősség, feszültség, nyomás, hőmérséklet - ezektől függ az Ar+ ionok populációja különböző energiaszinteken. Inverz populáció érhető el az Ar+ ion egyes gerjesztett állapotaiban, náluk kisebb energiájú gerjesztett állapotokhoz képest. }

  14. Az Ar a 18. elem. Ar-atom konfigurációja: 1s22s22p63s23p6 Ar+-ion legkisebb energiájú konfigurációja: 1s22s22p63s23p5

  15. Argonlézer energiaszint-diagramja

  16. Argon-lézer felépítése

  17. CO2-lézer Lézer közeg: ~ 1:1 arányú CO2-N2 elegy zárt változat: - ~10 torr nyomású gáz zárt kisülési csőbennyitott változat - ~ atmoszférikus nyomású gáz nyílt kisülési csőben A lézer átmenet a CO2-molekula gerjesztett rezgési állapotai között történik, ezért infravörös fényt ad. A N2 segédanyag.

  18. A CO2-molekula normál rezgései szimmetrikus nyújtás deformáció aszimmetrikus nyújtás v1 v2 v3 A három normálrezgés gerjesztettségét jellemző kvantumszámok.

  19. A CO2 és a N2 rezgési-forgási szintjei

  20. Előny: • Az elektromos energiát nagy hatásfokkal (10-20 %) infravörös fénnyé alakítja. • - folytonos és impulzus üzemmódú lézer is készíthető • - a folytonos üzemmódú ~100 kW energiájú fényt is adhat • Felhasználás: • fémmegmunkálás • sebészet • spektroszkópiában plazmák előállítása

  21. Lézerplazma távolról

  22. Lézerplazma közelről

  23. Plazmaspektrum 1.

  24. Plazmaspektrum 2.

More Related