Tải bản đầy đủ

Tiểu luận phương pháp gia công cơ khí

Mục lục
Trang
1. giới thiệu chủ đề nghiên cứu:
1.1 giới thiệu lĩnh vực nghiên cứu.

3

1.2 giới thiệu vấn đề nghiên cứu và mục đích nghiên cứu.

4

1.3 giới thiệu lịch sử hình thành và nguồn phát laser trong các máy cắt.

6

2. tổng quan về nghiên cứu:
2.1 tổng quan các tài liệu liên quan tới vấn đề nghiên cứu.

8

2.2 Phần nghiên cứu của các tác giả trước.

2.2.1 các nhân tố ảnh hưởng tới kết quả bề mặt gia công của phôi.
9
2.2.2 Nghiên cứu độ nhám bền mặt khi cắt thép các bon thấp.

13

2.2.3 chất lượng bề mặt sau khi cắt laser.

15

2.3 Kết luận các phần nghiên cứu trên.

18

3. đề xuất hướng nghiên cứu sử dụng nguồn laser cắt thép các bon thấp:
3.1 mục tiêu nghiên cứu.

20

3.2 Phương pháp nghiên cứu.

20

3.3 Các công cụ cần thiết cho nghiên cứu.

20

3.4 Dự kiến kết quả đạt được.
22
3.5. hướng phát triển.

4. Kết luận:
24
-Các mục tiêu đã đạt được của các nghiên cứu trước.

23


- Các tồn tại của các nghiên cứu trước.


5. tài liệu tham khảo.

24

Lời nói đầu

Phương pháp gia công(cắt) kim loại bằng tia laser là một trong các phương pháp
gia công đặc biệt nó là một môn khoa học trong ngành kỹ thuật cơ khí.
Phương pháp này ra đời nhằm thay thế giải quyết cho các phương pháp gia công
truyền thống như:tiện, phay, bào, hàn,chuốt…vì gia công truyền thống không gia
công được hoặc gia công không đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật đối với vật liệu
mới vì vật liệu mới hiện nay có đặc điểm:độ cứ,độ bền cao,khả năng chụi mài
mòn tốt chụi đựng được trong các môi trương hóa chất…
Phương pháp gia công đặc biệt có khẳ năng gia công được tất cả các loại vật
liệu mới với bất kỳ cơ tính nào,gia công được hầu hết các chi tiết phức tạp,tiết
kiệm được nguyên vật liệu, đạt độ chính xác cao và hoàn toàn cơ khí hóa tự
động hóa
Trong bài tiểu luận cơ khí này, giới thiệu về phương pháp gia công lase khả
năng công nghệ và các đặc điểm kỹ thuật, các nhân tố ảnh hưởng, các nghiên
cứu của các tác giả trước về tác động tới phôi khi gia công với nguồn năng
lượng này đồng thời đưa ra hướng hạn chết một số các nhược điểm thông qua
thực nghiệm như có thế cắt ở chế độ nào phù hợp nhất với vật liệu nào tốt
nhất.


Bài tiểu luận chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu xót mong các thầy cô giáo và các
bạn bổ xung và sửa chữa cho bài dần được hoàn thiện hơn. Chúng em xin cảm
ơn!

1.Giới thiệu đề tài nghiên cứu
1.1. Giới thiệu về lĩnh vực nghiên cứu

- Gia công cơ khí là việc sử dụng những công cụ máy móc, thiết bị, phôi đề
tạo ra ra các chi tiết phù hợp với yêu cầu . có nhiều các phương pháp gia công
khác nhau: hàn ,cắt, dập, đúc … . Trong đó gia công cắt gọt được phổ biến hơn
cả chiếm khoảng 50-60% khối lượng lao động trong máy cơ khí và cũng chiến
50 % giá thành sản phẩm. Hiện nay có hai phương pháp đang được sử dụng để
cắt gọt: phương pháp truyền thống và phương pháp gia công tiến tiến.
- Các phương pháp gia công truyền thống như: Tiện , phay , khoan và mài; các
phương pháp này sử dụng các dụng cụ cắt chủ yếu là dao, đá mài tiếp xúc trực
tiếp với phôi và lấy đi các phoi. Phương pháp này đang được áp dụng một cách
rộng rãi và có hiệu quả tuy nhiên có một số hạn chế, ví dụ: gia công một số vật
liệu nào đó ( kim cương, kính, hợp kim cứng…) cực kỳ khó khăn hoặc không
thực hiện được, một số các sản phẩm đặc trưng ngành không gian và công nghệ
cao. Từ đó các kỹ sư đã nghiên cứu ra các phương pháp gia công khác hoàn toàn
với gia công truyền thống đó là phương pháp gia công tiên tiến: Sử dụng dạng
năng lượng khác: tia lửa điện, laze, tia nước, tia electron, điện hóa mài mòn điện
hóa, sóng siêu âm, tia plasmar…
Gia công phương pháp tiên tiến sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau để
biến đổi phôi thay vì sử dụng các dụng cụ cắt thông dụng do dó có nhiều đặc
điểm ưu việt hơn so với các phương pháp truyền thống. Phương pháp gia công
khi sử dụng tia laze là một trong số những phương pháp tiên tiến đó.


-Nguyờn do chn la ti: do mt s cỏc u im khi ct bng ngun laser so
vi cỏc phng phỏp khỏc:
+ õy l phng phỏp tiờn tin nờn cú u vit hn cỏc ph ng phỏp ti p xỳc
thụng thng: Khụng dựng dng c ct, khụng dựng lc ct, ch gia cụng ờm
hn cỏc gia cụng khỏc.
+ S chớnh xỏc v kh nng gia cụng cỏc l nh v ng ct chun xỏc vi
bin dng xung quanh vựng gia cụng ớt.
+Cú kh nng lm vic trong mụi trng khụng khớ, khớ tr, chõn,khụng,hoc
ngay c trong cht lng hay cht rn truyn quang, khụng cú vn tớch in
trong mụi trng.
+Ct c nhng v trớ phc tp, v trớ khú tip cn, cú kh nng to ra cỏc
rónh rt hp.
+Cú kh nng t ng húa cao.gia cụng t chớnh xỏc cao, b mt phng v
cỏc b mt phc tp, thớch ng vi h thng CAD/CAM.
=> nhng u im ny ma phng phỏp gia cụng ny ó c quan tõm phỏt
trin chng nhng trong ngnh cụng nghip ch to m cũn trong ngnh truyn
thng,y hc, o lng [1]
1.2. Gii thiu v vn nghiờn cu v mc ớch nghiờn cu.
Vn nghiờn cu.

Phng phỏp gia cụng bng tia laze s dng ngun nng lng laze gia
cụng. Tựy theo mc nng lng v c tớnh tia laze m c ng dng khỏc
nhau vd nh :Tỏc dng v quang nh v, tỏc dng v gia cụng,tỏc dng trong
y t, sn xut
õy ta ch quan tõm ti lazer gõy tỏc dng nhit v ng dng nú trong vic ct
kim loi.
Ngun laser c s dng lm ngun nng lng cho cỏc quỏ trỡnh, ng dng
nhiu trong k thut, tp chung vo ng dng c th ngi ta s chia ra cỏc
phng phỏp ct sau:
+ Phơng pháp đột biến về nhiệt: Đây là phơng pháp lợi dụng sự tập trung
nhiệt đột ngột tại một điểm rất nhỏ trên bề mặt vật cắt và liên tục phát triẻn với
tốc độ cao (cở m/s), gây nờn gẫy đột biến và tạo nên rãnh cắt. Phơng pháp này
thờng dùng khi cắt vật liệu dòn.


+Phơng pháp cắt bằng khoan dùng tia laser khoan các lổ sâu hoặc không sâu,
sau đó bẻ gẫy bằng cơ học. Phơng pháp này thờng dùng khi cắt vật liệu dòn.
+Phơng pháp nóng chảy, đốt cháy và thổi: Làm cho vật liệu nóng chảy, cháy
sau đó thổi các sản phẩm cháy đi ,tạo nên rãnh cắt. Trong quá trình nóng chảy
đồng thời xảy ra phản ứng cháy cung cấp nhiệt bổ sung nên năng lơng tơng
đơng tăng lên rất nhiều (10 lần) so với khoan cắt
+Phơng pháp nóng chảy và thổi: Nung nóng chảy vùng bị cắt và dùng khí áp
suất cao thổi chung ra khỏi vùng cắt và tạo nên rãnh cắt.
+Phơng pháp bay hơi: Sử dụng nguồn nhiệt cao, tập trung làm cho vật liệu bay
hơi tạo nên rãnh cắt.
+Phơng pháp cắt nguội : Dùng laser có dãi tần số vùng cực tím có năng lợng siêu
cao để cắt. Phơng pháp này dùng để cắt vật liệu platic, vi phẩu thuật. Chất
lợng mép cắt rất cao. [2]
Trong ni dung tiu lun ny s trỡnh by cỏc nh hng ca vic ct vt liu
s dng phơng pháp nóng chảy và thổi: Nung nóng chảy vùng bị cắt và dùng
khí áp suất cao thổi chỳng ra khỏi vùng cắt và tạo nên rãnh cắt, s dng
nghiờn cu vn ct kim loi st cỏc bon.
Mc ớch nghiờn cu

- Tỡm hiu v ngun gc lch s hỡnh thnh tia lazer
- Tỡm hiu v cu to ngun nng lng to ra tia laser
- Nghiờn cu laze ct kim loi vt liu (thộp)
- nghiờn cu nh hng cht lng b mt ct khi ct vi tia laser v i
thộp cỏc bon thp
- sut hng nghiờn cu nh hng nhit gia cụng khi s d ng
ngun nng lng ln laser ct vt liu st cỏcbon v so sỏnh k t qu gia
cụng vi cỏc phng phỏp khỏc.


Cần nâng cao hiệu quả kinh tế, cần có thiết bị hoàn chỉnh hơn. Nhất thiết phải
nâng cao hiệu suất. Ở các thiết bị hiện nay, người ta dùng tụ để tích lũy năng
lượng, nguy hiểm hơn và đắt tiền hơn. Người ta đang thử nghiệm thiết bị tích
lúy năng lượng khác.

4.kết luận:
-Các nghiên cứu trước chỉ ra ảnh hưởng tương quan lẫn nhau của các yếu tố, từ
đó tìm ra hướng giải quyết vấn đề như năng lượng phù hợp; vật liệu nào tốt
nhất cho phương pháp này; tốc độ nào phù hợp, đạt năng suất cao. Ảnh hưởng
nhám bề mặt khi gia công đối với vật liệu thép dày ít các bon.
-Những tồn đọng các nghiên cứu trước:
+ chỉ nghiên cứu độ nhám bề mặt với thép các bon thấp đối với ảnh hưởng của
năng lượng và tốc độ chưa đề cập tới ảnh hưởng độ dày và sự phản xạ ánh
sáng tới các yếu tố năng lượng, tốc độ căt. Một số các tác động tới bề dày như
nguồn năng lượng, độ phản xạ ánh sáng của chất liệu: với số vật liệu khả năng
hấp thụ lớn thì với một nguồn năng lượng nếu độ dày tăng lên làm tốc độ cắt
giảm đi, nhưng với vật liệu phản xạ lại ánh sáng lớn thì dù nguồn năng lượng
lớn nhưng năng lượng cung cấp cho vật liệu rất ít không chỉ không cắt được mà
còn có thể phản lại và làm hỏng các chi tiết thiết bị phía trên. Tuy nhiên với vật
liệu thép thấp các bon khả năng hấp thụ của vật liệu tương đối lớn nên ảnh
hưởng lớn nhất sẽ là độ dày của vật liệu.
+ chế độ cắt cho loại chi tiết cụ thể mà chỉ chung chung cho một số loại vật
liệu nên chưa đánh giá được hết ảnh hưởng của các yếu tố khác.
+ chưa đặt vấn đề ảnh hưởng nhiệt độ tác động tới chi tiết sau gia công khi gia
công, lượng nhiệt thu được từ chùm tia phát ra sẽ ảnh hưởng tới cấu trúc của
phôi (vùng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt) như cong vênh, biến đổi tổ chức của phôi
- thí nghiệm trên nhằm khắc phục thêm một số các nhược điểm khi gia công với
thép dày chứa ít các bon, từ đó đưa ra hướng giải quyết và đề suất xem với chi
tiết nào sẽ cho hiệu quả kinh tế nhất ứng dụng cho sản xuất hàng loạt


5. Tài liệu tham khảo
[1]. Công nghệ Laser.
[2]. Phạm Ngọc Tuấn, Nguyễn Văn Tường; Các phương pháp gia công đặc biệt;
Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2007.
[3]. Advanced machining processes, Hassan El-Hofy, McGraw-Hill, 2005.
[4]. Leonard Migliore (Edited), Laser material processing, Marcel Dekker, 1996.
[5].
[6]. Effect of laser cutting parameters on surface quality of low carbon steel
(S235), M. Zaied b, E. Bayraktar a,*, D. Katundi a, M. Boujelbene b,c, I. Miraoui
a. a MEER, College of Sciences, University of Gafsa, Tunisia b.
Supmeca/LISMMA-Paris, School of Mechanical and Manufacturing Engineering,
France c ENIT, National School of Mechanical Engineering, MA2I, Tunisia*
[7]. QUALITY ASPECTS OF STEEL PARTS AFTER LASER CUTTING
Wojciech ZĘBALA, Andrzej MATRAS
Robert KOWALCZYK


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

BÀI THUYẾT TRÌNH
NHÓM 3
Các thành viên:
1.

Nguyễn Văn Đoàn

2.

CHỦ ĐỀ : PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LASER
MỤC LỤC :
I.Khái Niệm và Các Tia Laser Đầu Tiên
II.Nguyên Lý Gia Công
III.Thiết Bị và Dụng Cụ
IV.Thông Số kỹ Thuật và Khả Năng Công Nghệ.
V.Đặc Điểm và Dụng Cụ.

Page 1


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3
I.

Nhóm

KHÁI NIỆM & CÁC TIA LASER ĐẦU TIÊN

I.1.KHÁI NIỆM:
Laser nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức. Laser được sử
dụng như là một dụng cụ phát ra tia năng lượng tập trung rất mạnh mà trong tương lai
gần trong một số lĩnh vực nào đó, nó là một cuộc cách mạng kỹ thuật trong gia công
kim loại. Hiện tại thì có thể sử dụng thành công trong việc gia công siêu tinh, trong công
nghệ hàn những điểm rất nhỏ và trong luyện kim. Gia công chùm tia laser là quá trình xử
lý nhiệt trong đó tia laser được dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
Máy tia laser là máy cắt bằng tia sáng hoạt động theo chế độ xung. Năng lượng xung
của nó không lớn, nhưng nó được hội tụ trong một chùm tia có đường kính khoảng 0.01
mm và phát ra trong khoảng thời gian một phần triệu giây tác động vào bề mặt chi tiết
gia công, nung nóng, làm chảy và bốc hơi vật liệu. Tia sáng ấy được gọi là tia laze, viết
tắt theo tiếng Anh là LASER (light Amplification Simulated Emission of Radiation) và
thường dịch nghĩa tiếng việt là máy phát lượng tử ánh sáng.
I.2.MỘT SỐ TIA LASER ĐẦU TIÊN:
Tia laser đầu tiên được phát minh vào tháng 5 năm 1960 bởi Maiman. Nó là loại laser
hồng ngọc (rắn). Nhiều loại laser đã được phát minh ngay sau laser hồng ngọc – laser
uranium đầu tiên bởi phòng thí nghiệm IBM (tháng 11 năm 1960), laser khí Helium-Neon
đầu tiên bởi Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1961, laser bán dẫn đầu tiên bởi Robert Hall
ở phòng thí nghiệm General Electric năm 1962, laser khí CO2 và Nd:YAG đầu tiên bởi
phòng thí nghiệm Bell năm 1964, laser hóa năm 1965, laser khí kim loại năm 1966,…
Điều này cho thấy nhiều loại có thể tạo ra laser.
Để sử dụng gia công vật liệu, laser phải có đủ năng lượng. Người ta thường dùng các
laser sau để gia công vật liệu: laser CO2, laser Nd-YAG hoặc laser Nd-thủy tinh và laser
excimer. Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn vì công suất chùm tia
tương đối lớn và có kết cấu thuận tiện.

Page 2


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

II.

Nhóm

NGUYÊN LÝ GIA CÔNG BĂNG
̀
CHUM
̀ TIA LASER

Maý gia công băng
̀ chum
̀ tia laser được chế taọ vaò năm 1960, và ngaỳ nay phương
phaṕ naỳ thực sự có giá trị trong gia công cơ khi.́
Tư laser là viêt́ tăt́ cać chữ đâù cuả cać tư “Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation” – Sự khuyêt́ đaị anh
́ sang
́ băng
̀ bức xạ cuả chât́ phong
́ xa.̣ Loaị vâṭ liêụ có
thể gia công được lam
̀ tư tia laser không phụ thuôc̣ vaò độ daì song.
́
Năng lượng cuả
chum
̀ tia laser tâp̣ trung vaò phâǹ nhỏ cuả chum
̀ tia laser lam
̀ cho phâǹ vâṭ liêụ đó bay hơi
đi. Maý gia công băng
̀ tia laser được sử dung
̣ trong khoan, xẻ ranh,
̃ căt,
́ taọ hinh…
̀
Gia công băng
̀ chum
̀ tia laser là quá trinh
̀ xử lý nhiêṭ trong đó tia laser được dung
̀ lam
̀
nong
́ chaỷ và bôć hơi vâṭ liêu.
̣ Nguyên lý hoaṭ dông
̣ cuả chum
̀ tia laser được trinh
̀ baỳ trên
hinh
̀ 5.1

4

1

3

5
Tia laser

2

Hìn
h 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoaṭ đông
̣ cuả chum
̀ tia laser
1. Môi trường hoaṭ tinh.
́

2.Nguôǹ anh
́ sang
́ kich
́ thich.

3. Buông
̀ công
̣ hưởng quang hoc.
̣
4. Gương phan̉ xạ toaǹ phâǹ (độ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 100%)
5. Gương phan̉ xạ bań phâǹ trong suôt́ (độ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 50%).
Trên hình 2.1 có thể thây
́ môṭ không gian quang hoc̣ 3. Trong không gian naỳ ở hai
phiá là hai kinh
́ phan̉ chiêu(4
́
và 5) và giữa chung
́ là môi trường hoaṭ tinh
́ 1 (hay thanh
laser), những nguyên tử trong môi trường naỳ bị kich
́ thich
́ bởi đeǹ số 2 ở trang
̣ thaí ôn̉
đinh,
̣
những proton được phong
́ ra và hướng vaò truc̣ quang hoccua
̣ ̉ thanh laser. Cać
proton naỳ va cham
̣ nhau và tiêṕ tuc̣ phong
́ ra cać proton khac,
́ cać proton naỳ nôí kêt́ nhau
về pha cung
̃ như về hướng. Quá trinh
̀ naỳ tiêp
́ diêñ cho đên
́ khi cać proton chuyên̉ đông
̣
doc̣ theo truc̣ quang hoc̣ và sau nhiêu
̀ lâǹ phan
̉ xạ cać proton naỳ có đủ năng lượng để rời
khoỉ thanh laserqua kinh
́ số 5, phâǹ coǹ laị bị phan̉ xạ trở laị và tiêṕ tuc̣ quá trinh
̀ nhân
Page 3


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

proton. Khi tia sang
́ đã chiêú xuyên qua kinh
́ phan
̉ chiêu
́ ở hai đâù ra thì hinh
̀ thanh
̀ môṭ
chum
̀ tia nôí tiêṕ nhau. Chum
̀ tia naỳ sẽ đi qua môṭ thâú kinh
́ hôị tụ để tâp̣ trung năng
lượng taị môṭ điêm,
̉ nêú đăṭ vâṭ câǹ gia công taị tiêu điêm
̉ naỳ thì nhiêṭ độ cuc̣ bộ taị đó có
0
thể lên đêń 8000 C trong 1ms.
 Sau đây là nguyên lý gia công cua
̉ môṭ loaị maý điên
̉ hinh
̀ :

- Hình 2.2 chỉ ra nguyên lý gia công tia lazer trên maý K-3M:

Hình 5.2 Nguyên lý gia công chum
̀ tia laser.
2)Buông
̀ phan̉ xạ anh
́ sang
́
3) Đeǹ phat́ xung
4) Thanh hông
̀ ngoc̣
5) Gương phan̉ xạ toaǹ phâǹ
6) Gương phan̉ xạ 50%
7) Thâú kinh
́ hôị tụ
8) Chi tiêt́ gia công
9) Baǹ gá
10) Tế baò quang điêṇ

Page 4


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

Nguôǹ điêṇ công nghiêp̣ 1 qua biêń thế và năń dong
̀ được nap̣ vaò hệ thông
́ tu.̣
Điêṇ aṕ tôí đa cuả tụ là 2KV để điêu
̀ khiên
̉ sự phong
́ điên
̣ tới đeǹ phat́ xung 3 đăṭ ở trong
bộ phâṇ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 2 ( tiết diện ngang hình elip)
Khi đeǹ 3 phat́ sang
́ ,toaǹ bộ năng lượng sẽ tâp̣ trung taị vị trí có đăṭ thanh hông
̀
ngoc̣ 4.
Những ion Cr+3 cuả thanh hông
̀ ngoc̣ bị kich
́ lên mức năng lượng cao, khi tuṭ xuông
́
chung
́ sẽ phat́ ra những lượng tử.
Nhờ hệ dao đông
̣ cuả cać gương phăng
̉ 5 và 6, những lượng tử nay
̀ sẽ đi laị nhiêu
̀
+3
lâǹ qua thanh hông
̀ ngoc̣ và kich
́ cać ion Cr khać để rôì cung
̀ phong
́ ra chum
̀ tia lượng tử.
Gương 5 có dộ phan̉ xạ anh
́ sang
́ gâǹ 99%, coǹ gương 6 gâǹ 50%. Nhờ đo,́ môṭ
măṭ ta vân
̃ nhân
̣ được chum
̀ tia laser ở phiá dưới, măṭ khać khoang
̉ 1% chum
̀ tia phat́ ra
qua gương 5 sẽ được tế baò quang điêṇ 10 thu laị và qua hệ thông
́ chuyên̉ đôỉ ta biêt́ được
năng lượng cuả chum
̀ tia đã phat́ ra khoỉ may.
́
Chum
̀ tia nhâṇ được qua gương 6sẽ được tâp̣ trung bởi hệ quang hoc̣ 7 và tać dung
̣
lên chi tiêt́ gia công 8 (đăṭ trên baǹ maý 9) có khả năng di chuyên̉ toạ độ theo 3 phương X,
Y, Z.
Khi tâp̣ trung tia laser vaò vị trí gia công câǹ choṇ hệ thông
́ quang hoc̣ và chế độ gia
công như năng lượng chum
̀ tia tới, thời gian xung tać dung
̣ cuả chum
̀ tia, tiêu cự cuả hệ
thông
́ quang hoc̣ và số xung laser.
sau:

Quá trinh
̉ tać dụng cuả chum
̀ tia laser vaò vị trí gia công được chia ra cać giai đoan
̣

+ Vâṭ liêụ gia công hut́ năng lượng cuả chum
̀ tia laser và chuyên̉ năng lượng naỳ thanh
̀
nhiêṭ năng.
+ Đôt́ nong
́ vâṭ liêu
̣ gia công tới nhiêṭ độ có thể phá hong
̉ vâṭ liêu
̣ đo.́ Giai đoan
̣ nay
̀ ứng
với quá trinh
̀ truyêǹ nhiêṭ trong vâṭ răń tuyêṭ đôí bị giới haṇ về môṭ phiá theo phương tać
dung
̣ cuả chum
̀ tia kể tư bề măṭ tać dung
̣ …
+ Phá hong
̉ vâṭ liêu
̣ gia công và đây
̉ chung
́ ra khoỉ vung
̀ gia công. Giai đoan
̣ nay
̀ ứng với
quá trinh
̀ truyêǹ nhiêṭ mà bề măṭ tać dung
̣ luôn luôn thay đôỉ theo phương tać dung
̣ cuả
chum
̀ tia laser.
+ Vâṭ liêụ gia công nguôị dâǹ sau khi chum
̀ tia laser tać dung
̣ xong

Page 5


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

Hình 2.3. Căt́ băng
̀ tia laser

Page 6


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

III. THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ
III.1.Các loại Laser:
Có nhiều cách để phân loại Laser, nhưng thông thương người ta thương phân loại laser
theo vật liệu cấu tạo nên môi trương hoạt tính của chúng. Có thể chia laser thành bốn
loại chính như sau: laser rắn, laser bán dẫn. laser lỏng và laser khí.
*Laser bán dẫn:
Môi trường hoạt tính của laser bán dẫn là các bán dẫn loại N hay loại P (gecmani, silic,
axenit
gali,…).
Loại laser bán dẫn có hiệu suất cao hơn hẳn bất kỳ loại laser nào khác. Về lý thuyết,
hiệu suất của các loại laser bán dẫn có thể đạt tới 100%. Tuy nhiên, trên thực tế hiệu
suất của loại laser này chỉ đạt đến 70%. Việc chế tạo loại laser bán dẫn cũng còn gặp
một số khó khăn kỹ thuật, do đó hiệu suất của chúng chưa đạt được cao lắm. Tất
nhiên, so với các loại laser khác như laser khí (hiệu suất 20%), laser rắn (hiệu suất
5÷7%), laser bán dẫn ưu việt hơn nhiều. Tuy vậy, công suất bức xạ của loại laser bán
dẫn còn nhỏ, chưa thể so sánh với các loại laser khí hay laser tinh thể khác được.
*Laser rắn:
Trong laser rắn thì môi trường hoạt tính là chất rắn. Vật liệu của chất rắn kích thích có
thể là florua đất kiềm, wonfram đất kiềm, molibden đất kiềm, hồng ngọc tổng hợp,
ytri- nhôm- granat (YAG), Neodim-ytrinhôm- granat (Nd:YAG),… Tạp chất tích cực
chứa trong các chất kể trên thường là các thành phần đất hiếm, crôm và uranium. Vật
liệu thường dùng là hồng ngọc nhân tạo.
Nhược điểm của loại laser rắn là hiệu suất thấp, chỉ cỡ 5÷7%. Tuy nhiên, loại laser rắn
có kích thước tương đối gọn nhẹ nên được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau như trong thông tin liên lạc, vô tuyến truyền hình, trong công nghiệp, y tế, quân sự,

*Laser khí:
Ưu điểm của loại laser khí là công suất lớn, tính đơn sắc và khả năng định hướng cao,
thích hợp cho việc sử dụng chúng ở chế độ liên tục. Dải bước sóng của loại laser khí
kéo dài tư sóng mm cho đến vùng tử ngoại. Môi trường hoạt tính của loại laser khí là
các chất khí hay hỗn hợp khí khác nhau. Thông dụng nhất là khí nguyên tử neon, agon,
kripton, xênon, hơi kim loại cadimi, đồng, selen, xêzi, và khí phân tử như oxyt cacbon,
cacbonic, hơi nước, …
So sánh với chất rắn và chất lỏng, chất khí có mật độ thấp và có tính đồng nhất cao, nó
không gây ra sự khúc xạ luồng ánh sáng vì vậy tính đồng hướng của sự phát xạ laser
trong chất khí rất cao. Laser excimer là laser khí dùng trong vi gia công, gia công chất bán

Page 7


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

dẫn và phẫu thuật mắt. Chất khí dùng để tạo tia laser là hỗ hợp khí trơ với halogen.
Trong một lần phóng điện, một nguyên tử khí trơ (Ar, Kr, Xe) và halogen (Cl2, F2) tạo
thành một chất nhị trùng
*Laser lỏng:
Một trong những hướng phát triển mới của laser là laser có môi trường hoạt tính chất
lỏng. Có hai loại chất lỏng thường dùng là các hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu.
Loại hỗn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như êropi. Môi trường hữu
cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng cho nguồn ánh sáng kích thích, truyền lại
cho các nguyên tử êropi. Nhược điểm của các loại laser hữu cơ lỏng là môi trường hoạt
tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng kích thích.
Gần đây người ta thay chất hữu cơ bằng chất vô cơ để tránh sự phân hủy nói trên. Loại
laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ và hiệu suất khá cao, có thể sánh vai cùng các
loại laser rắn với hợp chất nêodim. Hiện nay loại laser vô cơ lỏng có thể cho công suất
trung bình gần 500 W ở chế độ xung, và ở chế độ xung đơn với năng lượng hàng trăm
Jun.
Tuy nhiên, chất lỏng oxít clorua selen là một loại chất độc, có hại cho cơ thể con người,
do đó khi làm việc với nó phải tuân theo nhiều biện pháp an tồn phức tạp. Nói chung,
cũng như các loại laser khác, laser chất lỏng cũng có những ưu điểm riêng của nó. Điều
dễ dàng nhìn thấy nhất là việc làm nguội môi trường hoạt tính rất đơn giản, bằng
phương pháp lưu thông dòng chất lỏng trong laser.
*Laser Gama:
Một trong những hướng phát triển mới của laser là laser có môi trường hoạt tính chất
lỏng. Có hai loại chất lỏng thường dùng là các hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu.
Loại hỗn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như êropi. Môi trường hữu
cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng cho nguồn ánh sáng kích thích, truyền lại
cho các nguyên tử êropi. Nhược điểm của các loại laser hữu cơ lỏng là môi trường hoạt
tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng kích thích.
Gần đây người ta thay chất hữu cơ bằng chất vô cơ để tránh sự phân hủy nói trên. Loại
laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ và hiệu suất khá cao, có thể sánh vai cùng các
loại laser rắn với hợp chất nêodim. Hiện nay loại laser vô cơ lỏng có thể cho công suất
trung bình gần 500 W ở chế độ xung, và ở chế độ xung đơn với năng lượng hàng trăm
Jun.
Tuy nhiên, chất lỏng oxít clorua selen là một loại chất độc, có hại cho cơ thể con người,
do đó khi làm việc với nó phải tuân theo nhiều biện pháp an tồn phức tạp. Nói chung,
cũng như các loại laser khác, laser chất lỏng cũng có những ưu điểm riêng của nó.
Điều dễ dàng nhìn thấy nhất là việc làm nguội môi trường hoạt tính rất đơn giản, bằng
phương pháp lưu thông dòng chất lỏng trong laser.
Về nguyên lý chung, laser Gamma làm việc cũng tương tự như các laser khác. Tuy nhiên,
hiện tượng vật lý xảy ra trong môi trường hoạt tính của loại laser này phức tạp hơn
nhiều. Khả năng tiềm tàng của loại laser này rất lớn. tuy nhiên kỹ thuật chế tạo nó rất
phức tạp, và do đó việc ứng dụng của nó chưa được phổ biến rộng rãi. Nhờ sự ra đời

Page 8


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

của laser Gamma, chúng ta đã mở rộng được dải sóng, tư hồng ngoại cho đến bước
sóng một vài amstrong (Ao). Tuy nhiên trong tương lai, khó mà nói rằng đó là phương
pháp cuối cùng của kỹ thuật laser.
III.2.Cấu tạo máy laser:




Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa
hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó buồng cộng hưởng
với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.
Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có khả năng
khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Khi 1 photon tới
va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photon khác bật ra bay theo cùng
hướng với photon tới. Mặt khác buồng công hưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu,
một mặt phản xạ tồn phần các photon khi bay tới, mặt kia cho một phần photon
qua một phần phản xạ lại làm cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất
laser nhiều lần tạo mật độ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếc
đại lên nhiều lần. Tính chất của laser phụ thuộc vào hoạt chất đó, do đó người ta
căn cứ vào hoạt chất để phân loại laser.

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý máy laser

Page 9


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

Hình 3.1. sơ đồ nguyên lý máy laser

Page 10


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

BÀI THUYẾT TRÌNH
NHÓM 3
Các thành viên:
1.

Nguyễn Văn Đoàn

2.

CHỦ ĐỀ : PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LASER
MỤC LỤC :
I.Khái Niệm và Các Tia Laser Đầu Tiên
II.Nguyên Lý Gia Công
III.Thiết Bị và Dụng Cụ
IV.Thông Số kỹ Thuật và Khả Năng Công Nghệ.
V.Đặc Điểm và Dụng Cụ.

Page 1


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3
I.

Nhóm

KHÁI NIỆM & CÁC TIA LASER ĐẦU TIÊN

I.1.KHÁI NIỆM:
Laser nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức. Laser được sử
dụng như là một dụng cụ phát ra tia năng lượng tập trung rất mạnh mà trong tương lai
gần trong một số lĩnh vực nào đó, nó là một cuộc cách mạng kỹ thuật trong gia công
kim loại. Hiện tại thì có thể sử dụng thành công trong việc gia công siêu tinh, trong công
nghệ hàn những điểm rất nhỏ và trong luyện kim. Gia công chùm tia laser là quá trình xử
lý nhiệt trong đó tia laser được dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
Máy tia laser là máy cắt bằng tia sáng hoạt động theo chế độ xung. Năng lượng xung
của nó không lớn, nhưng nó được hội tụ trong một chùm tia có đường kính khoảng 0.01
mm và phát ra trong khoảng thời gian một phần triệu giây tác động vào bề mặt chi tiết
gia công, nung nóng, làm chảy và bốc hơi vật liệu. Tia sáng ấy được gọi là tia laze, viết
tắt theo tiếng Anh là LASER (light Amplification Simulated Emission of Radiation) và
thường dịch nghĩa tiếng việt là máy phát lượng tử ánh sáng.
I.2.MỘT SỐ TIA LASER ĐẦU TIÊN:
Tia laser đầu tiên được phát minh vào tháng 5 năm 1960 bởi Maiman. Nó là loại laser
hồng ngọc (rắn). Nhiều loại laser đã được phát minh ngay sau laser hồng ngọc – laser
uranium đầu tiên bởi phòng thí nghiệm IBM (tháng 11 năm 1960), laser khí Helium-Neon
đầu tiên bởi Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1961, laser bán dẫn đầu tiên bởi Robert Hall
ở phòng thí nghiệm General Electric năm 1962, laser khí CO2 và Nd:YAG đầu tiên bởi
phòng thí nghiệm Bell năm 1964, laser hóa năm 1965, laser khí kim loại năm 1966,…
Điều này cho thấy nhiều loại có thể tạo ra laser.
Để sử dụng gia công vật liệu, laser phải có đủ năng lượng. Người ta thường dùng các
laser sau để gia công vật liệu: laser CO2, laser Nd-YAG hoặc laser Nd-thủy tinh và laser
excimer. Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn vì công suất chùm tia
tương đối lớn và có kết cấu thuận tiện.

Page 2


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

II.

Nhóm

NGUYÊN LÝ GIA CÔNG BĂNG
̀
CHUM
̀ TIA LASER

Maý gia công băng
̀ chum
̀ tia laser được chế taọ vaò năm 1960, và ngaỳ nay phương
phaṕ naỳ thực sự có giá trị trong gia công cơ khi.́
Tư laser là viêt́ tăt́ cać chữ đâù cuả cać tư “Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation” – Sự khuyêt́ đaị anh
́ sang
́ băng
̀ bức xạ cuả chât́ phong
́ xa.̣ Loaị vâṭ liêụ có
thể gia công được lam
̀ tư tia laser không phụ thuôc̣ vaò độ daì song.
́
Năng lượng cuả
chum
̀ tia laser tâp̣ trung vaò phâǹ nhỏ cuả chum
̀ tia laser lam
̀ cho phâǹ vâṭ liêụ đó bay hơi
đi. Maý gia công băng
̀ tia laser được sử dung
̣ trong khoan, xẻ ranh,
̃ căt,
́ taọ hinh…
̀
Gia công băng
̀ chum
̀ tia laser là quá trinh
̀ xử lý nhiêṭ trong đó tia laser được dung
̀ lam
̀
nong
́ chaỷ và bôć hơi vâṭ liêu.
̣ Nguyên lý hoaṭ dông
̣ cuả chum
̀ tia laser được trinh
̀ baỳ trên
hinh
̀ 5.1

4

1

3

5
Tia laser

2

Hìn
h 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoaṭ đông
̣ cuả chum
̀ tia laser
1. Môi trường hoaṭ tinh.
́

2.Nguôǹ anh
́ sang
́ kich
́ thich.

3. Buông
̀ công
̣ hưởng quang hoc.
̣
4. Gương phan̉ xạ toaǹ phâǹ (độ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 100%)
5. Gương phan̉ xạ bań phâǹ trong suôt́ (độ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 50%).
Trên hình 2.1 có thể thây
́ môṭ không gian quang hoc̣ 3. Trong không gian naỳ ở hai
phiá là hai kinh
́ phan̉ chiêu(4
́
và 5) và giữa chung
́ là môi trường hoaṭ tinh
́ 1 (hay thanh
laser), những nguyên tử trong môi trường naỳ bị kich
́ thich
́ bởi đeǹ số 2 ở trang
̣ thaí ôn̉
đinh,
̣
những proton được phong
́ ra và hướng vaò truc̣ quang hoccua
̣ ̉ thanh laser. Cać
proton naỳ va cham
̣ nhau và tiêṕ tuc̣ phong
́ ra cać proton khac,
́ cać proton naỳ nôí kêt́ nhau
về pha cung
̃ như về hướng. Quá trinh
̀ naỳ tiêp
́ diêñ cho đên
́ khi cać proton chuyên̉ đông
̣
doc̣ theo truc̣ quang hoc̣ và sau nhiêu
̀ lâǹ phan
̉ xạ cać proton naỳ có đủ năng lượng để rời
khoỉ thanh laserqua kinh
́ số 5, phâǹ coǹ laị bị phan̉ xạ trở laị và tiêṕ tuc̣ quá trinh
̀ nhân
Page 3


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

proton. Khi tia sang
́ đã chiêú xuyên qua kinh
́ phan
̉ chiêu
́ ở hai đâù ra thì hinh
̀ thanh
̀ môṭ
chum
̀ tia nôí tiêṕ nhau. Chum
̀ tia naỳ sẽ đi qua môṭ thâú kinh
́ hôị tụ để tâp̣ trung năng
lượng taị môṭ điêm,
̉ nêú đăṭ vâṭ câǹ gia công taị tiêu điêm
̉ naỳ thì nhiêṭ độ cuc̣ bộ taị đó có
0
thể lên đêń 8000 C trong 1ms.
 Sau đây là nguyên lý gia công cua
̉ môṭ loaị maý điên
̉ hinh
̀ :

- Hình 2.2 chỉ ra nguyên lý gia công tia lazer trên maý K-3M:

Hình 5.2 Nguyên lý gia công chum
̀ tia laser.
2)Buông
̀ phan̉ xạ anh
́ sang
́
3) Đeǹ phat́ xung
4) Thanh hông
̀ ngoc̣
5) Gương phan̉ xạ toaǹ phâǹ
6) Gương phan̉ xạ 50%
7) Thâú kinh
́ hôị tụ
8) Chi tiêt́ gia công
9) Baǹ gá
10) Tế baò quang điêṇ

Page 4


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

Nguôǹ điêṇ công nghiêp̣ 1 qua biêń thế và năń dong
̀ được nap̣ vaò hệ thông
́ tu.̣
Điêṇ aṕ tôí đa cuả tụ là 2KV để điêu
̀ khiên
̉ sự phong
́ điên
̣ tới đeǹ phat́ xung 3 đăṭ ở trong
bộ phâṇ phan̉ xạ anh
́ sang
́ 2 ( tiết diện ngang hình elip)
Khi đeǹ 3 phat́ sang
́ ,toaǹ bộ năng lượng sẽ tâp̣ trung taị vị trí có đăṭ thanh hông
̀
ngoc̣ 4.
Những ion Cr+3 cuả thanh hông
̀ ngoc̣ bị kich
́ lên mức năng lượng cao, khi tuṭ xuông
́
chung
́ sẽ phat́ ra những lượng tử.
Nhờ hệ dao đông
̣ cuả cać gương phăng
̉ 5 và 6, những lượng tử nay
̀ sẽ đi laị nhiêu
̀
+3
lâǹ qua thanh hông
̀ ngoc̣ và kich
́ cać ion Cr khać để rôì cung
̀ phong
́ ra chum
̀ tia lượng tử.
Gương 5 có dộ phan̉ xạ anh
́ sang
́ gâǹ 99%, coǹ gương 6 gâǹ 50%. Nhờ đo,́ môṭ
măṭ ta vân
̃ nhân
̣ được chum
̀ tia laser ở phiá dưới, măṭ khać khoang
̉ 1% chum
̀ tia phat́ ra
qua gương 5 sẽ được tế baò quang điêṇ 10 thu laị và qua hệ thông
́ chuyên̉ đôỉ ta biêt́ được
năng lượng cuả chum
̀ tia đã phat́ ra khoỉ may.
́
Chum
̀ tia nhâṇ được qua gương 6sẽ được tâp̣ trung bởi hệ quang hoc̣ 7 và tać dung
̣
lên chi tiêt́ gia công 8 (đăṭ trên baǹ maý 9) có khả năng di chuyên̉ toạ độ theo 3 phương X,
Y, Z.
Khi tâp̣ trung tia laser vaò vị trí gia công câǹ choṇ hệ thông
́ quang hoc̣ và chế độ gia
công như năng lượng chum
̀ tia tới, thời gian xung tać dung
̣ cuả chum
̀ tia, tiêu cự cuả hệ
thông
́ quang hoc̣ và số xung laser.
sau:

Quá trinh
̉ tać dụng cuả chum
̀ tia laser vaò vị trí gia công được chia ra cać giai đoan
̣

+ Vâṭ liêụ gia công hut́ năng lượng cuả chum
̀ tia laser và chuyên̉ năng lượng naỳ thanh
̀
nhiêṭ năng.
+ Đôt́ nong
́ vâṭ liêu
̣ gia công tới nhiêṭ độ có thể phá hong
̉ vâṭ liêu
̣ đo.́ Giai đoan
̣ nay
̀ ứng
với quá trinh
̀ truyêǹ nhiêṭ trong vâṭ răń tuyêṭ đôí bị giới haṇ về môṭ phiá theo phương tać
dung
̣ cuả chum
̀ tia kể tư bề măṭ tać dung
̣ …
+ Phá hong
̉ vâṭ liêu
̣ gia công và đây
̉ chung
́ ra khoỉ vung
̀ gia công. Giai đoan
̣ nay
̀ ứng với
quá trinh
̀ truyêǹ nhiêṭ mà bề măṭ tać dung
̣ luôn luôn thay đôỉ theo phương tać dung
̣ cuả
chum
̀ tia laser.
+ Vâṭ liêụ gia công nguôị dâǹ sau khi chum
̀ tia laser tać dung
̣ xong

Page 5


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

Hình 2.3. Căt́ băng
̀ tia laser

Page 6


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

III. THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ
III.1.Các loại Laser:
Có nhiều cách để phân loại Laser, nhưng thông thương người ta thương phân loại laser
theo vật liệu cấu tạo nên môi trương hoạt tính của chúng. Có thể chia laser thành bốn
loại chính như sau: laser rắn, laser bán dẫn. laser lỏng và laser khí.
*Laser bán dẫn:
Môi trường hoạt tính của laser bán dẫn là các bán dẫn loại N hay loại P (gecmani, silic,
axenit
gali,…).
Loại laser bán dẫn có hiệu suất cao hơn hẳn bất kỳ loại laser nào khác. Về lý thuyết,
hiệu suất của các loại laser bán dẫn có thể đạt tới 100%. Tuy nhiên, trên thực tế hiệu
suất của loại laser này chỉ đạt đến 70%. Việc chế tạo loại laser bán dẫn cũng còn gặp
một số khó khăn kỹ thuật, do đó hiệu suất của chúng chưa đạt được cao lắm. Tất
nhiên, so với các loại laser khác như laser khí (hiệu suất 20%), laser rắn (hiệu suất
5÷7%), laser bán dẫn ưu việt hơn nhiều. Tuy vậy, công suất bức xạ của loại laser bán
dẫn còn nhỏ, chưa thể so sánh với các loại laser khí hay laser tinh thể khác được.
*Laser rắn:
Trong laser rắn thì môi trường hoạt tính là chất rắn. Vật liệu của chất rắn kích thích có
thể là florua đất kiềm, wonfram đất kiềm, molibden đất kiềm, hồng ngọc tổng hợp,
ytri- nhôm- granat (YAG), Neodim-ytrinhôm- granat (Nd:YAG),… Tạp chất tích cực
chứa trong các chất kể trên thường là các thành phần đất hiếm, crôm và uranium. Vật
liệu thường dùng là hồng ngọc nhân tạo.
Nhược điểm của loại laser rắn là hiệu suất thấp, chỉ cỡ 5÷7%. Tuy nhiên, loại laser rắn
có kích thước tương đối gọn nhẹ nên được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau như trong thông tin liên lạc, vô tuyến truyền hình, trong công nghiệp, y tế, quân sự,

*Laser khí:
Ưu điểm của loại laser khí là công suất lớn, tính đơn sắc và khả năng định hướng cao,
thích hợp cho việc sử dụng chúng ở chế độ liên tục. Dải bước sóng của loại laser khí
kéo dài tư sóng mm cho đến vùng tử ngoại. Môi trường hoạt tính của loại laser khí là
các chất khí hay hỗn hợp khí khác nhau. Thông dụng nhất là khí nguyên tử neon, agon,
kripton, xênon, hơi kim loại cadimi, đồng, selen, xêzi, và khí phân tử như oxyt cacbon,
cacbonic, hơi nước, …
So sánh với chất rắn và chất lỏng, chất khí có mật độ thấp và có tính đồng nhất cao, nó
không gây ra sự khúc xạ luồng ánh sáng vì vậy tính đồng hướng của sự phát xạ laser
trong chất khí rất cao. Laser excimer là laser khí dùng trong vi gia công, gia công chất bán

Page 7


Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser
3

Nhóm

dẫn và phẫu thuật mắt. Chất khí dùng để tạo tia laser là hỗ hợp khí trơ với halogen.
Trong một lần phóng điện, một nguyên tử khí trơ (Ar, Kr, Xe) và halogen (Cl2, F2) tạo
thành một chất nhị trùng
*Laser lỏng:
Một trong những hướng phát triển mới của laser là laser có môi trường hoạt tính chất
lỏng. Có hai loại chất lỏng thường dùng là các hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu.
Loại hỗn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như êropi. Môi trường hữu
cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng cho nguồn ánh sáng kích thích, truyền lại
cho các nguyên tử êropi. Nhược điểm của các loại laser hữu cơ lỏng là môi trường hoạt
tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng kích thích.
Gần đây người ta thay chất hữu cơ bằng chất vô cơ để tránh sự phân hủy nói trên. Loại
laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ và hiệu suất khá cao, có thể sánh vai cùng các
loại laser rắn với hợp chất nêodim. Hiện nay loại laser vô cơ lỏng có thể cho công suất
trung bình gần 500 W ở chế độ xung, và ở chế độ xung đơn với năng lượng hàng trăm
Jun.
Tuy nhiên, chất lỏng oxít clorua selen là một loại chất độc, có hại cho cơ thể con người,
do đó khi làm việc với nó phải tuân theo nhiều biện pháp an tồn phức tạp. Nói chung,
cũng như các loại laser khác, laser chất lỏng cũng có những ưu điểm riêng của nó. Điều
dễ dàng nhìn thấy nhất là việc làm nguội môi trường hoạt tính rất đơn giản, bằng
phương pháp lưu thông dòng chất lỏng trong laser.
*Laser Gama:
Một trong những hướng phát triển mới của laser là laser có môi trường hoạt tính chất
lỏng. Có hai loại chất lỏng thường dùng là các hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu.
Loại hỗn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như êropi. Môi trường hữu
cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng cho nguồn ánh sáng kích thích, truyền lại
cho các nguyên tử êropi. Nhược điểm của các loại laser hữu cơ lỏng là môi trường hoạt
tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng kích thích.
Gần đây người ta thay chất hữu cơ bằng chất vô cơ để tránh sự phân hủy nói trên. Loại
laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ và hiệu suất khá cao, có thể sánh vai cùng các
loại laser rắn với hợp chất nêodim. Hiện nay loại laser vô cơ lỏng có thể cho công suất
trung bình gần 500 W ở chế độ xung, và ở chế độ xung đơn với năng lượng hàng trăm
Jun.
Tuy nhiên, chất lỏng oxít clorua selen là một loại chất độc, có hại cho cơ thể con người,
do đó khi làm việc với nó phải tuân theo nhiều biện pháp an tồn phức tạp. Nói chung,
cũng như các loại laser khác, laser chất lỏng cũng có những ưu điểm riêng của nó.
Điều dễ dàng nhìn thấy nhất là việc làm nguội môi trường hoạt tính rất đơn giản, bằng
phương pháp lưu thông dòng chất lỏng trong laser.
Về nguyên lý chung, laser Gamma làm việc cũng tương tự như các laser khác. Tuy nhiên,
hiện tượng vật lý xảy ra trong môi trường hoạt tính của loại laser này phức tạp hơn
nhiều. Khả năng tiềm tàng của loại laser này rất lớn. tuy nhiên kỹ thuật chế tạo nó rất
phức tạp, và do đó việc ứng dụng của nó chưa được phổ biến rộng rãi. Nhờ sự ra đời

Page 8


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×