Kodėl mums reikia impulsinių lazerių, kad būtų galima jonizuoti materiją?

Pulso lazeriaiAtlikite pagrindinį vaidmenį materijos jonizacijoje. Jie gali tiksliai veikti esant didelėms energijos, ypač trumpiems impulsams, todėl reikalas per trumpą laiką absorbuoja didelę energijos kiekį ir greitai realizuoja jonizacijos procesą.

Impulsinių lazerių charakteristikos ir pranašumai
Charakteristikos
1. Didelė galia ir energijos tankis:
Impulsiniai lazeriai gali išleisti didelę didžiausią galią ir turėti ypač didelį galios tankį. Dėl to lazerio energija labai koncentruota per labai trumpą laiką, o tai gali pasiekti didelio tikslumo apdorojimą ir medžiagų apdorojimą. Didžiausia galia (didžiausia galia), kurią gali pasiekti vienas impulsas, yra vienas iš svarbių impulsinių lazerių rodiklių, paprastai matuojamų vatų (W).

2. Trumpas impulsų plotis:
Pulso plotis reiškia vieno impulso trukmę ir yra svarbi impulsinių lazerių savybė. Pulso plotis paprastai matuojamas nanosekundėmis, pikosekundėmis ar net femtosekundėmis.
Siauresnis impulsų plotis padeda sumažinti šilumos paveiktą zoną, suteikiant impulsiniams lazeriams unikalius pranašumus laukuose, tokiuose kaip tikslumas ir medicininė chirurgija.
3. Reguliuojamas pasikartojimo greitis:
Impulsinio lazerio pasikartojimo greitis arba impulsų pakartojimo greitis apibūdina impulsų, išmetamų per sekundę, arba atvirkštinio laiko impulsų intervalo skaičių.
Pakartojimo greitį galima pakoreguoti atsižvelgiant į konkrečius taikymo reikalavimus, kad atitiktų skirtingas apdorojimo ir eksperimentines sąlygas.
4. Tiksli laiko valdymas:
Impulsiniai lazeriai gali tiksliai valdyti impulsų emisijos laiką, o tai ypač svarbu pritaikant programas, kurioms reikalinga aukšto tikslumo sinchronizacija.

Privalumai
1. Didelio tikslumo apdorojimas:
Dėl didelės galios ir energijos tankio ir trumpo impulsų lazerio impulsų pločio jis gali pasiekti tikslų medžiagų apdorojimą ir apdorojimą mikroskopine mastu.
Dėl šios didelio tikslumo apdorojimo galimybių impulsų lazeriai turi plačias taikymo perspektyvas mikroelektronikoje, optoelektronikoje ir kitose srityse.
2. Žemos šilumos paveikta zona:
Siauresnis impulsų plotis padeda sumažinti šilumos paveiktą zoną ir išvengti nepageidaujamų reakcijų, tokių kaip deformacija ir tirpimas, kurį sukelia per didelis medžiagos kaitinimas.
Tai suteikia impulsų lazerius reikšmingus pranašumus tokiose srityse kaip tikslumo apdorojimas ir medicininė chirurgija.
3. Didelis pasikartojimo procentas:
Impulsų lazeriai, kurių pakartojimo dažnis yra didelis, gali skleisti daugiau impulsų per laiką, todėl pagerina apdorojimo efektyvumą ir eksperimentinį duomenų gavimo greitį.
Tai ypač svarbu scenarijams, kuriems apdorojimui ar eksperimentams reikia daug impulsų.
4. Platus taikymo laukų asortimentas:
Pulso lazeriai yra plačiai naudojami daugelyje laukų dėl jų unikalių našumo charakteristikų. Pavyzdžiui, medicinos srityje jie gali būti naudojami oftalmologiniam gydymui, odos gydymui ir kt.; Pramonės srityje jie gali būti naudojami metalo pjaustymui, suvirinimui, gręžimui ir kitiems procesams; Mokslinių tyrimų srityje jie gali būti naudojami tiriant ypačinius procesus ir ypač tikslų apdorojimą, ir kt.

Medžiagos jonizacijos impulsinio lazerio taikymo principas:
1. Vieno fotono ir daugiafotono jonizacijos procesas:
Prieš atsirandant stiprią lazerio technologiją, materijos jonizacija šviesiai švitinant galima suprasti kaip procesą, kuriame atomų elektronai sugeria vieną fotoną ir pereina iš surištos būsenos į nuolatinę būseną. Tačiau daugeliu atvejų, ypač kai sudedamųjų molekulių, tokių kaip oras, jonizacijos potencialas yra daug didesnis nei naudojamo matomo juostos lazerio vienos fotono energijos, reikalingas daugiafotono jonizacijos procesas. T. y., Atomai ar molekulės sugeria kelis fotonus ir pereina į aukštesnius energijos lygius vienoje sąveikoje tarp šviesos ir materijos ir galiausiai pasiekia perėjimą iš surištos būsenos į laisvą būseną.
2. Tunelio jonizacija ir lavinos jonizacijos mechanizmas:
Tunelio jonizacija: Tai yra kvantinės mechanikos reiškinys, nurodantis procesą, kuriame surišti elektronai, veikiant išoriniam ypač stipriam elektriniam laukui, praeina per jų galimus kliūtis ir patenka į laisvą būseną per kvantinio tunelinio efektą. Veikiant stipriam femtosekundės lazerio sukuriamam elektriniam laukui, bendras potencialus elektronų jaučiamas barjeras yra nuspaustas ar netgi plonėja, leidžiantis surištiems elektronams pereiti per potencialius barjerus per kvantinį tunelinį efektą, nuo surištos būsenos iki laisvos būsenos, sudarydami laisvus elektronus.
Lavina jonizacija: tai grandininės reakcijos procesas. Kai pradiniai laisvieji elektronai įgyja energijos stipriame elektriniame lauke ir susiduria su atomais ar molekulėmis medžiagoje, daugiau laisvųjų elektronų bus toliau paleista, taip sudarant jonizuotą lavinos efektą. Tiksliau, pradinius laisvus elektronus galima generuoti daugiafotono absorbcijoje arba tuneliuojančioje jonizacijoje, o po to įgyti kinetinę energiją veikiant lazerio laukui, susiduria su atomais ir sujaudina daugiau laisvųjų elektronų. Naujai sugeneruoti elektronai pakartoja aukščiau pateiktą procesą, todėl eksponentinis elektronų skaičius padidėjo.
3. Ryšys tarp impulsų pločio ir jonizacijos efektyvumo:
Impulsų plotis nustato lazerio veiksmo dėl medžiagos laiko skalę. Trumpesnis impulsų plotis reiškia, kad lazeris turi trumpesnį laiką veikti dėl medžiagos, tačiau energijos tankis yra didesnis, o tai gali sukelti stipresnį fizinį poveikį. Pavyzdžiui, femtosekundės impulsų lazerio impulsų plotis yra ypač trumpas, o tai per labai trumpą laiką gali sutelkti ypač didelę energiją mažame plote, taip pasiekti efektyvų jonizaciją ir perdirbimą. Priešingai, nanosekundės impulsų lazerio impulsų plotis yra ilgesnis, energija išsisklaido palyginti ilgą laiką, o jonizacijos efektyvumas yra palyginti mažas.

Kai kurie praktiniai impulsinių lazerių pritaikymo atvejai medžiagos jonizacijoje:
1. Atomų ir molekulių ultrafastų jonizacijos spektrų tyrimai:
Profesorius He Fengas iš Šanchajaus Jiao Tongo universiteto fizikos ir astronomijos mokyklos ir profesorius Wu Jian iš Rytų Kinijos tikslumo spektroskopijos valstybinės pagrindinės laboratorijos. Normalus universitetas bendradarbiavo tiriant ypač svarbius fizinius procesus, tokius kaip jonizacijos ir molekulinių atomų atsiribojimas, ir molekulės, kurias varo FEMTOSECOND stiprios lazerio lazerių pulsai. Pavyzdžiui, jie atrado tokius reiškinius kaip Rabi svyravimas molekulinės disociacijos procese ir atomų jonizacijos slopinimas veikiant dviejų spalvų lazeriniam laukui, kuris suteikė svarbų pagrindą suprasti nuo laiko priklausomą mikroskopinių kvantinių sistemų evoliucijos procesą.

2. Lazerio sukeltos skilimo spektroskopijos (LIBS) taikymas atliekant elementinę analizę:
„LIBS Technology“ sukuria trumpalaikę plazmą, kai sąveikauja su didelio galios tankio impulsų lazeriais su medžiaga, ir analizuoja plazmos emisijos spektrą, kad nustatytų medžiagos sudėties ir mėginio kiekį. Ši technologija pasižymi nekontaktinių, mažo destruktyvumo, greito nuotolinio in situ analizės ir tuo pačiu metu vykstančio kelių elementų stebėjimo internetu savybėmis. Jis gali būti taikomas metalurgijai, kultūriniam relikvijai identifikavimui, archeologijai, biomedicinui ir kitoms sritims.

3. Medžiagų apdorojimas ir mikro-nano gamyba:
Femtosekundės lazeris gali efektyviai realizuoti mikronų lygio dydį, specialią formą ir ekstremalų tikslumo apdorojimą. Medžiagos paviršius neturi lydymosi ženklų, lygaus ir švaraus kraštų, be purslų. Pavyzdžiui, jis plačiai naudojamas tiksliai pjaustant ličio jonų akumuliatorių elektrodus, tiksliai pjaustyti kraujagyslių stentus ir tiksliai pjaustyti mobiliųjų telefonų ekranus. Be to, ultravastinis lazerinio mikro-nano apdorojimas taip pat gali paruošti turtingą mikronų-nano hierarchinę struktūrą ant medžiagos paviršiaus, pagerinti medžiagos fotoelektrinį ir fototerminį konversijos koeficientą ir būti pritaikytas antibakteriniams ir antibakteriniams paviršiams.

Apskritai impulsiniai lazeriai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį medžiagų jonizacijos procese, turinčioje unikalią didelę galią, trumpą impulsų plotį ir tikslias laiko kontrolės charakteristikas. Šios savybės ne tik pagerina jonizacijos efektyvumą, bet ir daro jonizacijos procesą tikslesnę ir kontroliuojamą, suteikiančią galingą mokslinių tyrimų ir pramonės programų įrankį.

Kontaktinė informacija:

Jei turite idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, mes laikysimės savo tikslo suteikti klientams aukštos kokybės, žemas kainas ir geriausią paslaugą.