في عالم التصنيع الصناعي الحديث الذي يتحكم بدقة، تبرز تقنية واحدة لأدائها الاستثنائي وتطبيقاتها واسعة النطاق: ليزر Nd: YAG.أصبحت تكنولوجيا الليزر الصلبة واحدة من أنواع الليزر الأكثر استخداما في معالجة المواد الصناعية، بعد ثاني أكسيد الكربون والليزر الألياف.
منذ اختراعه في عام 1964، اكتسب ليزر Nd: YAG إشادة الصناعة لقدرته على قطع المعدن بسهولة مثل الورق وإنشاء علامات دائمة ودقيقة على مواد مختلفة.لكن ما الذي يجعل تكنولوجيا الليزر هذه قوية جداًكيف يعمل؟ وما هي التحديات التي تواجهها؟ دعونا نستكشف هذه الأداة التي لا غنى عنها في التصنيع الحديث.
ليزر Nd: YAG ، المعروف رسميًا باسم ليزر غرانيت الألومنيوم اليتريوم المضغوط بالنيوديميوم ، هو نظام ليزر في الحالة الصلبة. يقع في جوهره بلور غرانيت الألومنيوم اليتريوم (YAG) (الصيغة الكيميائية Y3ال5أوه12) حيث يتم استبدال بعض أيونات اليتريوم (Y) بأيونات النيوديميوم (Nd) ، عادة في تركيزات المنشطات بين 0.5٪ و 3٪.هذا الاستبدال الذري يمكّن البلور من امتصاص وإصدار الضوء في أطوال موجة محددةلتسهيل توليد الليزر.
يقع طول الموجة الأساسي للانبعاثات من الليزر Nd: YAG في الطيف الأشعة تحت الحمراء القريب في حوالي 1064 نانومتر غير مرئية للعين البشرية ولكنها تحتوي على طاقة هائلة.عندما يتم ضخها بواسطة ثنائيات ليزر 808nm، تمتص ذرات النيوديميوم طاقة الضوء ، مما يسبب انتقال الإلكترونات إلى حالات طاقة أعلى. ثم تطلق هذه الذرات المثيرة الطاقة من خلال الانبعاث المحفز ، مما ينتج ضوء ليزر 1064nm.
يقدم تصنيع الليزر الصلبة عقبات هندسية كبيرة. يجب أن تحافظ وسط الليزر على نقاء عالية مع تحقيق تركيزات المنشطات الدقيقة.في المثال ، تشكل بنية بلورية واحدة لتقليل انتشار الضوء وفقدان الطاقةفي الوقت نفسه ، يجب أن تحويل الوسيط بكفاءة طاقة المدخلات إلى إنتاج الليزر مع تقليل الخسائر الحرارية.
عند طاقات المضخة العالية، فإن وسط الليزر يخاطر بالتلف من مكاسبه الخاصة، مما يتطلب مواد قادرة على تحمل كثافة الطاقة القصوى.هذا التوازن الدقيق بين القوة والاستقرار يمثل تحديا أساسيا في تصميم الليزر.
يظهر اسم Nd: YAG تكوينه الأساسي: أيونات اليتريوم التي تم استبدالها بالنيوديميوم في شبكة بلور YAG.تركيز المنشطات يؤثر بشكل حاسم على أداء الليزر تركيزات النيوديميوم الأعلى عادة ما تنتج طاقة أكبر ولكن تدهور جودة الشعاعلا يزال هذا التكافؤ في جودة الطاقة اعتبارًا رئيسيًا في جميع تصاميم أنظمة الليزر.
تستخدم الليزر Nd: YAG ضخ البصري ، حيث يعمل الضوء على طاقة بلور Nd: YAG لإثارة أيونات النيوديميوم. استخدمت الأنظمة المبكرة مصادر مضخة ضخمة وغير فعالة مثل مصابيح القوس الكريبتوني ، مصابيح الهالوجين ،ومصابيح فلاش الزينون ذات عمر تشغيلي محدود.
أحدث ظهور ثنائيات الليزر ثورة في تكنولوجيا الضخ، لا سيما لتطبيقات الطاقة المتوسطة والمنخفضة.هذه الليزر نصف الموصل المضخة كهربائيا تتميز بواجهات مرئية تشكل تجاويف بصرية، يوفر حجمًا مضغوطًا ، وكفاءة متفوقة ، والتحكم الدقيق ، ومدى متينة أطول مقارنة بنظم مضخة المصباح.
وبالإضافة إلى التقدم في ضخ الكهرباء، تستمر هندسة الليزر في التطور. تعاني قضبان Nd: YAG الأسطوانية التقليدية من تبديد الحرارة المحدود.تكوينات الليزر الحديثة للقرص والصفيحة تحل الآن محل العصي التقليدية، مما يوفر مساحات سطحية أكبر لتحسين التبريد الذي يسمح بقدرات مضخة أعلى ومخرجات أكبر.
تستخدم الأنظمة الصناعية الآن أشعة Nd: YAG ذات الموجات المستمرة التي تتجاوز 10 كيلوواط، مما يتيح تطبيقات متطلبة مثل قطع المعادن واللحام على نطاق واسع.
مع طول موجة 1064 نانومتر أقصر بكثير من CO2تركز أنظمة Nd: YAG في الليزر على أحجام بقعة أصغر ، مما يولد كثافة أعلى عند مستويات طاقة متساوية. كما تظهر المعادن امتصاصًا أكبر في هذا الطول الموجي ، مما يمنح Nd:ميزات واضحة لليزر YAG في معالجة المعادن.
قوة نبضات الذروة العالية للتكنولوجيا تجعلها مثالية لتطبيقات وضع علامات على المواد ، بما في ذلك حفر الأدوات وتسمية المعدات.الليزر YAG تسبب تغيرات ملونة واضحة (العلامات الداكنة) أو رغوة البوليمر (العلامات الضوئية).
إنتاج Nd: YAG بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ينقل بكفاءة عبر الألياف البصرية ، مما يسهل الاندماج في أنظمة اللحام الروبوتية وغيرها من الآلات.المكونات البصرية من زجاج الكوارتز بأسعار معقولة تقلل من تكاليف التنفيذ.
وبالإضافة إلى وضع العلامات، تتفوق الليزر Nd: YAG في تطبيقات اللحام والقطع والمعدات الصغيرة، مما يؤكد وضعها كأدوات صناعية لا غنى عنها.
على الرغم من نقاط القوة الخاصة بهم ، فإن الليزر Nd: YAG يحمل تكاليف رأسمالية أعلى وقد يعاني من تدهور جودة الحزمة عند مستويات الطاقة القصوى.الكريستالات غير الخطية يمكن أن تقلل طول الموجة إلى النصف من خلال مضاعفة التردد، تنتج 532nm ضوء أخضر. إنتاج التناغمية الإضافية تنتج 355nm ضوء فوق البنفسجي قادر على وضع علامة على جميع البلاستيك تقريبا.
تعمل الليزر Nd: YAG على أدوار متنوعة خارج التصنيع ، بما في ذلك البحث العلمي وتقنيات التدفق البصري وإزالة الوشم وأنظمة التوهج العسكرية.استمرّت قدراتهم على التعدّد في التوسّع عبر المجالات التقنية.
مع تقدم الهندسة ، ستحقق الليزر Nd: YAG طاقات أعلى ، وجودة شعاع متفوقة ، وانخفاض التكاليف ، وتطبيقات أوسع.هذه التكنولوجيا المثبتة لا تزال على استعداد لدفع ابتكارات التصنيع لعقود قادمة.
اتصل شخص: Mr. Frank
الهاتف :: +8613826474063
Arabic
