Лазер технология

Создание лазеров позволило широко применять их в различных исследованиях, для передачи информации и связи, измерения расстояний с большой точностью. Особое место занимает лазерная Технология как группа процессов, использующих мощное излучение лазера для нагрева, плавления, испарения, сварки и резки материалов. Это направление начало развиваться с 60-х годов и в настоящее время лазер рассматривают как один из наиболее перспективных лучевых источников энергии. [c.115]

Из всех рассмотренных выше режимов теплообмена практически наиболее важным является пузырьковое кипение. Будучи во многих случаях неотъемлемой частью различных технологий, пузырьковое кипение вместе с тем часто оказывается вне конкуренции как способ охлаждения твердых поверхностей, подверженных высокоинтенсивным тепловым воздействиям (элементы конструкций установок термоядерного синтеза, мощные лазеры, физические мишени и т.д.). Очень сильная зависимость плотности теплового потока от перегрева стенки позволяет отводить потоки энергии огромной плотности при относительно небольших температурных напорах (АТ = - Т )- Ограничением здесь выступает кризис пузырькового кипения, который в свою очередь может быть отодвинут в область весьма высоких плотностей тепловых потоков путем повышения скорости вынужденного движения и недогрева жидкости до температуры насыщения (см. 8.4). [c.347]

Пучки релятивистских электронов имеют существенные преимущества перед лазерами в отношении к. п. д. преобразования энергии (не нужно преобразовывать электрическую энергию в когерентное электромагнитное излучение). Однако для низ трудной проблемой является фокусировка и концентрирование энергии в малом объеме. Тем не менее уже с имеющейся технологией использования электронных пучков может быть получен термоядерный микровзрыв с усилением энергии примерно в 20 раз. Для этого в СССР проектируется ускорительный комплекс Ангара-5 , состоящий из 48 пучков с суммарным током 50 МА, энергией 5 МДж и длительностью [c.594]

В книге рассматриваются технологические процессы упрочнения материалов с помощью импульсного и непрерывного излучения лазеров различных типов. Приведены сведения об используемом для этих целей оборудовании, проанализированы процессы и явления, необходимые для понимания механизма упрочнения материалов в условиях лазерного облучения. Описаны различные схемы реализации процесса. Приведены примеры практического использования новой технологии локального упрочнения и легирования деталей машин н инструментов. Предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами разработки в внедрения прогрессивной технологии в производствО может быть полезна аспирантам н студентам машиностроительных и приборов строительных специальностей. [c.4]

До настоящего времени в литературе появлялись лишь разрозненные данные об упрочнении материалов лазерным излучением, а издания, в котором обобщались бы результаты исследований по данному методу обработки, показывались его технологические особенности, возможности реализации этого метода, примеры его практического применения, не было. В предлагаемой вниманию читателей книге сделана попытка восполнить этот пробел. Авторы в общих чертах представили физику процесса взаимодействия излучения ОКГ с веществом в разных режимах, конструктивные особенности различных типов лазеров, характеристики лазерного излучения и другие специальные вопросы, уделив особое внимание технологическому аспекту проблемы, примерам промышленного использования новой технологии. В книге представлены новые результаты исследования упрочнения материалов с помощью непрерывного излучения СОг-лазеров. [c.6]

Все рассмотренные процессы упрочнения режущего инструмента внедрены на серийной модернизированной технологической лазерной установке Квант-16 с ЧПУ по специально разработанным программам. Проведенное изучение возможностей использования непрерывного излучения СОа-лазеров для упрочнения режущего инструмента показало эффективность этого нового вида упрочняющей технологии для повышения стойкости инструмента с режущими кромками значительной протяженности. [c.117]

В настоящее время сварные соединения можно образовывать двумя принципиально разными способами действием тепла при температурах плавления металлов или использованием явления схватывания металлов (ультразвук, холодная сварка и др.). Большие перспективы открывают возникшие в последнее время новые виды сварки — концентрированным потоком электронов в вакууме (электронно-лучевая сварка) и когерентным лучом (лазеры). При этих видах сварки можно проплавлять металл узким кинжальным швом, вследствие чего не требуется разделки кромок под сварку, снижаются термические деформации и повышается стойкость швов к образованию горячих трещин. Использование новых высококонцентрированных источников нагрева с предельно малым термическим воздействием, т. е. оказывающим наименьшее отрицательное влияние на изменение свойств основного металла (что является одной из важных задач технологии сварки новых материалов, в особенности высокопрочных и стойких против коррозии), приведет к значительному уменьшению объемов доводимого до расплавления [c.143]

Проектом предусматривается автоматизация конструкторских работ но технологической подготовке автоматизации заготовительных операций, механической обработке и сборке узлов станков (коробок скоростей, шпиндельных узлов, насосов и др.) весом до 500 кг и с линейными размерами до 1 м в условиях мелкосерийного производства. Характерно серьезное изменение технологии за счет широкого использования технологических лазеров при выполнении заготовительных операций, при обработке и контроле деталей. [c.36]

Основная проблема, связанная с реакцией ядерного синтеза, состоит в разработке технологии, способной удерживать газ заряженных частиц, плазму при температуре порядка многих миллионов градусов в течение довольно длительного времени для того, чтобы высвободить нужное количество энергии, в то время как плазма находится в изолированном состоянии. Известны два способа, с помощью которых управляют этим процессом метод магнитных полей и метод удерживания атомов тяжелого водорода с помощью мощных лазеров. Первый метод имеет несколько вариаций, из которых наиболее известна токамак [слово тока-мак составлено из первых слогов русских слов тороидальный (то), камера (ка) и магнитный (мак)]. Этот метод представляет собой наиболее легкий путь осуществления ядерного синтеза, в котором участвуют дейтерий и тритий и который протекает в удерживаемой с помощью магнитных полей плазме при температуре более 100 млн. °С. Конечными продуктами реакции синтеза являются ионы гелия (Не ) и нейтроны. Около 80% высвобождаемой в результате синтеза энергии приходится на нейтроны. Высокая кинетическая энергия этих частиц должна быть преобразована в тепло и использована для расширенного. воспроизводства трития путем абсорбции энергии в слое лития. Системы переноса тепла и преобразования в тепло, которые являются следующей ступенью, аналогичны используемым в ядерных реакторах деления. При осуществлении второго метода лазерный луч направляют на скопление атомов дейтерия-трития с разных [c.230]

В возрастающем общем объеме машиностроительной продукции все большее место занимают изделия, изготовленные из специальных материалов, которые, как правило, трудно поддаются обработке традиционными методами. Эти методы, требующие громоздкого и энергоемкого оборудования, оказываются неэффективными еще и потому, что в общей стоимости изделия именно стоимость материала составляет основную долю, т. е. целесообразно применять способы обработки с наиболее экономичным использованием дорогостоящих материалов. В этих целях инженеры и конструкторы разрабатывают ловые технологические процессы, основывающиеся на последних достижениях науки. В первую очередь речь идет о технологическом применении лазерной техники. Сфокусированный луч лазера создает локализованное Б малой области сверхвысокое давление и температуру, достаточную не только для плавления обрабатываемого материала но и для его испарения. Существенное преимущество лазерной технологии — относительная простота управления траекторией и интенсивностью луча, его доставки в нужное место с помощью системы зеркал. [c.11]

Передняя и задняя грани, являющиеся зеркалами, обычно получаются путем скалывания кристалла относительно определенной кристаллографической оси. Боковые грани скошены, чтобы препятствовать возникновению колебаний в перпендикулярном направлении. Электрическое поле прикладывается в направлении, перпендикулярном к р— -переходу, при помощи специальных контактов, соединенных с массивными теплоотводящими пластинами. Пороговая плотность тока лазера в зависимости от технологии и рабочей температуры кристалла колеблется в широких пределах обычно она составляет при 77 К примерно 10-10 А-см , снижаясь до 3-10 А-см" при температуре жидкого гелия 4,2 К- [c.61]

До появления лазеров основными тепловыми источниками для технологической обработки материалов являлись газовая горелка, электродуговой разряд, плазменная дуга и электронный поток. С появлением лазеров, излучающих большую энергию, оказалось возможным создавать на обрабатываемой поверхности высокие] плотности светового потока. Роль лазеров как световых источников, работающих в непрерывном, импульсном режимах или в режиме гигантских импульсов, состоит в обеспечении на поверхности обрабатываемого материала плотности мощности, достаточной для его нагревания, плавления или испарения, которые лежат в основе лазерной технологии. [c.104]

Сверление отверстий является, пожалуй, одним из первых направлений лазерной технологии. Вначале, прожигая отверстия в различных материалах, экспериментаторы с их помощью оценивали энергию излучения лазерных импульсов. В настоящее время процесс лазерного сверления становится самостоятельным направлением лазерной технологии и занимает в отечественной и зарубежной промышленности значительный удельный вес. К материалам, подлежащим сверлению при помощи луча лазера, относятся такие неметаллы, как алмазы, рубиновые камни, ферриты, керамика и др., сверление отверстий в которых обычными методами представляет определенную трудность или является малоэффективным. При помощи лазерного луча можно сверлить отверстия разного диаметра. Для этой операции используют следующие два метода. При первом методе лазерный луч перемещается по заданному контуру и форма отверстия определяется траекторией его относительного перемещения. Здесь имеет место процесс резки, при котором тепловой источник перемещается с определенной скоростью в заданном направлении при этом, как правило, применяются лазеры непрерывного излучения, а также импульсные, работающие с повышенной частотой следования импульсов. [c.144]

Удаление тонких изоляционных пленок с проводников. Зачистка изоляции с тонких проводников является одной из проблем технологии радиоприборостроения. Существующие способы удаления изоляции (механический, химический и др.) не обеспечивают надежной зачистки. Технология зачистки проводников от изоляции с помощью СОа Лазера основана на свойствах излучения с длиной волны 10,6 мкм хорошо поглощаться диэлектриками и отражаться от металлов. [c.168]

Зарубежный и отечественный опыт работы с лазерами для выполнения технологических операций во многих случаях показывает преимущества лазерной технологии. При этом увеличивается производительность, улучшается качество изделий, высвобождаются площади и рабочая сила. Однако следует отметить, что лазерная технология сделала только первые шаги, и необходимы коллективные усилия ученых и инженеров для массового внедрения лазерной техники в производство. [c.176]

Известно, что возможности и технические характеристики создаваемой лазерной установки определяются решаемой задачей и состоянием техники на данный момент времени. Наличие большого количества различных типов лазеров и имеюш,егося опыта позволяет создавать установки для решения самых различных задач в областях технологии, связи, навигации, строительства, медицины, экспериментального исследования и т. д. Как правило, создание лазерной установки происходит параллельно с разработкой конструкции лазера. Первые технологические установки типа СУ-1 и К-3 были выпущены в СССР еш,е в 1964 г. и в течение многих лет в качестве эксперимента эксплуатировались в производственных условиях, выполняя операции сверления отверстий, сварки материалов, подгонки номиналов сопротивления и др. [c.304]

Одной из характерных особенностей развития современной лазерной технологии является разделение сфер влияния твердотельных и газовых лазеров. [c.321]

В машиностроительной промышленности постоянно повышаются требования к точности. В некоторых случаях допуски так малы, что контроль изделий традиционными методами становится чрезвычайно трудным или вовсе невозможным. Лазерная техника оказалась способной выполнять и эту задачу. Так, например, лазерные интерферометры, которыми оснащены некоторые координатно-измерительные машины, обеспечивают контроль перемещений рабочих органов с точностью до 0,01 мкм. При этом сигнал с интерферометра преобразуется в цифровые показания, что значительно сокращает время на проведение контрольных замеров и в комплексе с ЭВМ создает условия для полной автоматизации всего процесса. Промышленность выпускает также лазерные приборы для контроля параметров шероховатости обработанных поверхностей и выявления мельчайших поверхностных дефектов (раковин, царапин и т. п.). Можно привести еще и другие примеры эффективного использования лазера. Однако это лишь начало широкого применения этого замечательного изобретения, открывшего новые перспективы ускорения технического прогресса. Лазерный луч настойчиво входит в технологию машиностроения. [c.49]

Серия Лазерная техника и технология состоит из семи книг. В них последовательно рассмотрен основной объем сведений, необходимых будущим специалистам для разработки технологических лазеров и лазерных технологических процессов. [c.6]

Монохроматичность лазерного излучения не является критичной в случае термических процессов лазерной технологии. Однако для лазерной химии, разделения изотопов, медицины, биологии и других технологических процессов, в основе которых лежит селективность воздействия лазерного излучения на определенные компоненты подвергающейся облучению среды, монохроматичность излучения лазера, так же как и возможность плавной перестройки его частоты, играет не меньшую роль, чем интенсивность излучения. [c.57]

До недавнего времени считалось, что когерентность излучения не важна для термической лазерной технологии. В настоящее время эта точка зрения коренным образом меняется. Во-первых, взаимодействие когерентного лазерного излучения с поверхностью может сопровождаться образованием различных поверхностных электромагнитных волн, которые уже сейчас можно использовать для создания периодических поверхностных структур. Во-вторых, в последнее время среди технологических лазеров все более широкое распространение получают так называемые многолучевые или многоканальные лазерные системы, представляющие из себя набор большого ( 10...10 ) числа пространственно разнесенных лазеров, параллельные пучки которых собираются на обрабатываемом изделии в одно пятно с помощью фокусирующей системы. При сложении двух гармонических колебаний, в том числе и электромагнитных, с одинаковой частотой и разными амплитудами i и 2 и фазами ф1 и ф2 образуются гармонические колебания той же частоты с амплитудой [c.59]

Целесообразность применения лазера в технологии во многом зависит от возможности транспортировки его излучения на большие расстояния и концентрации энер- [c.62]

В настоящее время лазеры из уникальных лабораторных приборов стали широко применяемыми установками, без которых нельзя представить себе современную науку и промышленность. Лазеры используют в электронной технике и технологии для сварки и пайки, создания прецизионных элементов микросхем, напыления пленок и др. Неограничены также возможности применения лазеров в радиотехнике. Простейшие расчеты показывают, что оптический диапазон частот в 50 000 раз шире радиодиапазона. Так, только в диапазоне видимого света (0,4—0,7 мкм) могут одновременно работать 80 миллионов телевизионных каналов со стандартной полосой пропускания 6,5 Мгц. Кроме того, лазеры широко используют в медицине, геологии, металлообработке и др. Но, пожалуй, наиболее важным является создание на их основе лазерных термоядерных реакторов. [c.57]

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Является одним из широко применяемых видов лазерной обработки металлов и сплавов. Она основана на локальном нагреве участка поверхности световым лучом лазера и охлаждения этого участка со сверхк ритической скоростью за счет теплоотвода во внутренние слои металла. При этом не требуется применять охлаждающие среды, что существенно упрощает технологию термоупрочнения Толщина упрочненного слоя не превышает 1,5. 2,0 мм. [c.71]

Всевозрастающий интерес ученых, инженеров и технологов к физике плазмы связан с необходимостью решения ряда важнейших фундаментальных и прикладных задач, в которых плазма должна выполнять сложную роль и высокотемпературного рабочего тела, и носителя электрических зарядов, и источника электромагнитных излучений в широком диапазоне длин воли, н электромагнитной силовой динамической системы, и активной среды с инверсной населенностью. К таким задачам относятся создание управляемых термоядерных реакторов, магиитогидродинамических преобразователей тепловой энергии в электрическую, электрореактивных плазменных ДЕ)И1 ателей для космических аппаратов, мощных лазеров на основе низкотемпературной плазмы сложного состава в качестве активной среды, гмазмохи-миЧеских реакторов, плазменно-технологических установок для плй вки резки, сварки и пайки металлов, нанесения различных покрытий и др. [c.384]

Настоящая книга написана в полном соответствии с программой курса, утвержденной Минвузом СССР 05.09.74 г., и представляет собой краткое введение в теорию широкого круга явлений, с которыми приходится непосредственно иметь дело конструктору и технологу радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры. Цель книги — помочь читателю понять физическую природу механических, тепловых, магнитных и электрических свойств твердых тел, контактных и - поверхностных явлений в полупроводниках, наиболее широко используемых в современной радиоэлектронике. В книге освещены также термоэлектрические, гальваномагнитные, оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках и механизмы переноса зарядов в тонких пленках. На этих явлениях основана работа широкого класса электронных приборов датчиков температуры, индукции магнитного поля, фотоэлектрических приборов, лазеров, тонкопленочных элементов и т. п. [c.3]

Такой характер роста информации встречается в некоторых областях. Р. Айзексон [49] указывает на рост числа публикаций по вопросам технологии лазера и на увеличение скорости быстродействия ЭВМ. [c.60]

В последнее время ведется много работ по исследованию этого явления для разработки технологии шокового упрочнения (sho k hardening) [71, 75]. Для этих целей используется излучение твердотельных неодимовых лазеров и газовых ОКГ с длиной волны 10,6 мкм, работающих в импульсном режиме. Авторы ряда работ измеряли давления, возникающие на поверхности образца при действии гигантских импульсов ОКГ. В частности, производилось измерение давления при использовании СОз-лазера, генерирующего излучения с длиной волны 10,6 мкм [75]. Длительность импульса изменялась путем регулирования состава газовой смеси лазера. Минимальная длительность импульса составляла 100 нс. Давление определялось путем измерения перемещений обратной стороны мишени, которая одновременно являлась одним из зеркал [c.23]

Одним из важных и перспективных направлений применения методов эллипсометрии является разработка новых технологических процессов в полупроводниковом и оптическом приборостроении. Высокая чувствительность поляризационно-оптических методов, а также возможность проведения измерений в защитных средах делают эллипсометрию совершенным средством исследования кинетики кристаллизации пленок на различных подложках. Особый интерес для технологии полупроводников эллипсометрия представляет в связи с возможностью исследования процесса эпитаксиального выращивания. Методы эллипсометрии позволяют проводить исследования влияния различных факторов (температуры подложки, качества ее механической обработки и химической чистоты и т. д.) на характер роста пленки, а также на ее толщину и значение показателя преломления. В работах [15, 166] приведены результаты измерения толщины эпитаксиальных слоев с помощью эллипсометров на основе СО 2-лазера и лазера на парах воды. При этом погрешность измерения составляла соответственно 0,01 и 0,1 мкм. [c.208]

Функциональную основу Г. п., как правило, составляет газовый разряд (дуговой, тлеющий, высокочастотный, СВЧ-разряд, лазерный, пучково-плазменный). Для генерации плазмы пока ещё редко используется ионизация рабочего вещества резонансным излучением, но в будущем, в связи с развитие.м лазеров, такие Г. п. могут получить значит, распространение. Г. п., работающие на газах при давлениях, сравнимых с атмосферным, обычно наз. плазмотрона,ии. Г. п., работающие на газах низких давлений, как правило, входят в состав более крупных устройств, напр, двухступенчатых плазменных ускорителей или ионных источников. Если в плазмотронах одной из основных конструктивных трудностей является защита стенок газоразрядного канала от больших тепловых потоков, то в Г. п. пизкого давления возникает проблема предотвращения гибели за ряж. частиц на стенках. С этим борются, используя экранировку стенок магн. и электрич. полями (см. Ионный источник), а также совмещая ионизацию и ускорение в одном объёме, благодаря чему поток плазмы попадает преим. в выходное отверстие Г. п. (см. Ллаз-.пенные ускорители). В связи с задачами плазменной технологии большое внимание уделяется разработке Г. п., непосредственно генерирующих плазму из твёрдых веществ. Наиб, распространение для этих целей получили вакуумные дуги с холодным катодом. Воз- [c.434]

Твердотельные лазеры на люминесцирующих средах Л. на стёклах, активированных Nd, УЛО-лазерьг, рубиновые лазеры) накачка оптическая. Применение лазерная спектроскопия, нелинейная оптика, лазерная технология (сварка, закалка, упрочнение поверхности). Лазерные стёкла применяются в мощ1тых установках для лазерного термоядерного синтеза (ЛТС). [c.551]

ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ — совокупность приёмов и способов обработки материалов и изделий с использованием лазеров. В Л. т. применяются твердотельные лазеры и газовые лазеры, работающие в импульсном, импульсно-периодическом и непрерывпом режимах. Осн. оиерации связаны с тепловым действием [азерного излучения. Для управления световым потоком (повышения интеЕтспвности и локализации воздействия) применяются оптич. системы. Преимущества Л, т.— [c.555]

Применения Н. п. можно разделить на две стадии. В первой из них плазма является рабочим телом конкретных установок и приборов (газоразрядные лазеры и лазеры, возбуждаемые электронныл пучком, МГД-генератор, термоэмиссионный преобразователь, газоразрядные источники света и т. д.) во второй—плазма составляет основу соответствующих технологий. [c.354]

Как хороший теплоноситель плазма позволяет производить термин, обработку поверхности и её закалку. При этом не изменяется хим. состав поверхности, но улучшаются её физ. параметры. При др. способе обработки поверхности активные частицы плазмы вступают в хим. реакцию с материалом поверхности. Напр., при проникновении ионов или активных атомов из плазмы в приповерхностный слой в нём образуются нитриды или карбиды металлов, что упрочняет поверхность. Плазма может не вступать в хим. реакцию с поверхностью, но образует на ней свои хим. соединения в виде плёнок, обладающих нек-рым набором механич., тепловых, электрич., оптич. и хим. свойств в зависимости от параметров плазмы. Толщина плёнки, напыляемой на поверхность из плазмы, пропорц. времени плазменного процесса. Изменяя через нек-рое время состав плазмы, можно создавать многослойную структуру. Обработка отда слоёв сфокусиров. излучением ртутной лампы или лазера позволяет создавать профилир. плёнки с мин. размером отд. элементов в неск. микрон (см. Плазменная технология). [c.354]

Техно л. схема плазмохим. процесса кроме операций, присущих любому хим. процессу (подготовки сырья, сохранения, выделения и очистки целевого продукта), содержит стадии генерации плазмы, плазмохим. превращений и закалки. В генераторе плазмы происходит преобразование теплоносителя или реагента в плазменное состояние. Обычно в качестве генератора плазмы используется плазмотрон, применяются также ударные трубы и мощные лазеры. В смесителе плазмохим. реактора образуется смесь плазмообразующего газа с остальными реагентами, обладающими задаваемыми параметрами, определяемыми термодинамикой и кинетикой процесса. При этом начинается хим. реакция, зависящая от организации смешения компонентов и продолжающаяся непосредственно в реакторе. Если необходимо, реакцию прекращают не непосредственно в реакторе. Прекращают реакцию на требуемой стадии резким снижением темп-ры в закалочном устройстве. Плазмохим. технологию применяют для органич. и неорганич. синтеза, для получения ультра дисперсных порошков, плёнок органич. и неорганич. материалов, для получения мембран разл. типов, травления, модификации поверхности разных материалов и изделий, обработки по-ли.меров, получения световодов и т. д. П. используется в физ. и хим. анализе. [c.619]

С. широко используются в технике в паровых, водяных и газовых турбинах, в ракетных и воздущ-но-реактивных двигателях, в газодинамических лазерах, в магннтогидродинамич. установках, в аэродинамических трубах и на газодинамич. стендах, при создании молекулярных пучков, в хим. технологии, в струйных аппаратах, в процессах дутья и др, [c.599]

В основе применений X. л. лежат, с одной стороны, их высокие кпд и мощность генерации, а с другой стороны— возможность получения генерации на большом числе переходов в широкой области ИК-спектра. Наряду с др, типами мощных лазеров X. л. используются в технологии обработки материалов, в установках по исследованию лазерного управляемого термоядерного синтеза, в системах лазерного зондирования атмосферы, в лазерной спектроскопии, лазерной химии и лазерном разделении изотопов, а также при исследовании процессов молекулярных соударений с изменением колебат. и вращат, состояний молекул. [c.412]

Развитие физики взаимодействия лазерного излучения с веществом и начало промышленного выпуска лазеров способствовало превращению лазера из физического прибора в инструмент для проведения различных технологических процессов. Интерес к лазерам со стороны технологов обусловлен уникальными характеристиками лазерного излучения. Возможность получения монохро-матичных пучков света делает лазер незаменимым источником излучения при решении задач связи, метрологии и медицины. Высокая интенсивность и монохроматичность лазерных пучков позволяет воздействовать на газовые среды и вещества, характеризующиеся большим числом уровней возбуждения, селективно и открывает тем самым перспективы использования лазеров для разделения изотопов, проведения химических реакций, для направленного воздействия на различные биологические объекты. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...