เลเซอร์ไอออน

เลเซอร์ไอออนเป็นเลเซอร์ก๊าซที่ใช้ ก๊าซ ไอออนไนซ์เป็นตัวกลางในการสร้างเลเซอร์[ 1 ] เช่นเดียวกับเลเซอร์ก๊าซอื่นๆ เลเซอร์ไอออนมีโพรงปิดผนึกที่บรรจุตัวกลางเลเซอร์และกระจกที่สร้าง เรโซเนเตอร์ Fabry–Pérotแตกต่างจากเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนการเปลี่ยนระดับพลังงานที่ทำให้เกิดการทำงานของเลเซอร์มาจากไอออนเนื่องจากต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการกระตุ้นการเปลี่ยนผ่านของไอออนที่ใช้ในเลเซอร์ไอออน กระแสไฟฟ้าที่ต้องการจึงมากกว่ามาก และเป็นผลให้เลเซอร์ไอออนเกือบทั้งหมด ยกเว้นเลเซอร์ไอออนขนาดเล็กที่สุด ต้องระบายความร้อนด้วยน้ำเลเซอร์ไอออนขนาดเล็กที่ระบายความร้อนด้วยอากาศอาจผลิตแสงเอาต์พุตได้ประมาณ 130 มิลลิวัตต์โดยมีกระแสไฟฟ้าในหลอดประมาณ 10 แอมแปร์และแรงดันไฟฟ้า 105 โวลต์ เนื่องจากหนึ่งแอมแปร์คูณหนึ่งโวลต์เท่ากับหนึ่งวัตต์ ดังนั้นกำลังไฟฟ้าขาเข้าจึงประมาณหนึ่งกิโลวัตต์ เมื่อหักกำลังไฟฟ้าขาเข้าที่ให้แสงสว่าง (ที่ต้องการ) 130 มิลลิวัตต์แล้ว จะเหลือความร้อนส่วนเกินจำนวนมากเกือบ 1 กิโลวัตต์ ซึ่งต้องระบายออกโดยระบบระบายความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำมาก
ประเภท
เลเซอร์คริปตัน
เลเซอร์คริปตอนเป็นเลเซอร์ไอออนที่ใช้ไอออนของก๊าซเฉื่อยคริปตอนเป็นตัวกลางเพิ่มกำลังแสงการกระตุ้นเลเซอร์ทำได้โดยการปล่อยประจุไฟฟ้าเลเซอร์คริปตอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และในการใช้งานเชิงพาณิชย์ เมื่อผสมคริปตอนกับอาร์กอน จะได้เลเซอร์ "แสงขาว" ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการแสดงแสงเลเซอร์ เลเซอร์คริปตอนยังใช้ในทางการแพทย์ (เช่น การแข็งตัวของจอประสาทตา ) สำหรับการผลิตโฮโลแกรม เพื่อความปลอดภัย และวัตถุประสงค์อื่นๆ อีกมากมาย
เลเซอร์คริปตอนสามารถปล่อยแสงที่มองเห็นได้ในความยาวคลื่นใกล้เคียงกันหลายค่า โดยทั่วไปได้แก่ 406.7 นาโนเมตร, 413.1 นาโน เมตร, 415.4 นาโนเมตร, 468.0 นาโนเมตร, 476.2 นาโนเมตร, 482.5 นาโนเมตร, 520.8 นาโนเมตร, 530.9 นาโนเมตร, 568.2 นาโนเมตร, 647.1 นาโนเมตร และ 676.4 นาโนเมตร
เลเซอร์อาร์กอน

เลเซอร์อาร์กอนไอออนถูกคิดค้นขึ้นในปี พ.ศ. 2507 โดยวิลเลียม บริดเจส ที่บริษัทฮิวจ์ส แอร์คราฟต์[ 2 ]และเป็นหนึ่งในตระกูลเลเซอร์ไอออนที่ใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นตัวกลางแอคทีฟ
เลเซอร์อาร์กอนไอออนใช้สำหรับการบำบัดด้วยแสงที่จอประสาทตา (สำหรับการรักษาโรคเบาหวาน ) การพิมพ์หินและการปั๊มเลเซอร์อื่นๆ เลเซอร์อาร์กอนไอออนปล่อยแสงที่ความยาวคลื่น 13 ความยาวคลื่นในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้และอัลตราไวโอเลต ได้แก่ 351.1 นาโนเมตร, 363.8 นาโนเมตร, 454.6 นาโน เมตร, 457.9 นาโนเมตร , 465.8 นาโนเมตร , 476.5 นาโนเมตร, 488.0 นาโนเมตร , 496.5 นาโนเมตร, 501.7 นาโนเมตร, 514.5 นาโนเมตร, 528.7 นาโนเมตร และ 1092.3 นาโนเมตร[ 3 ]อย่างไรก็ตาม ความยาวคลื่นที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดอยู่ในช่วงสีน้ำเงิน-เขียวของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ความยาวคลื่นเหล่านี้มีศักยภาพในการใช้งานในการสื่อสารใต้น้ำ เนื่องจากน้ำทะเลค่อนข้างโปร่งใสในช่วงความยาวคลื่นนี้

เลเซอร์อาร์กอนและคริปตอนทั่วไปสามารถปล่อยแสงแบบต่อเนื่อง (CW) ได้ตั้งแต่หลายมิลลิวัตต์ไปจนถึงหลายสิบวัตต์ โดยปกติแล้วหลอดเลเซอร์จะทำจากนิกเกิลแบบปิดปลาย ซีลโลหะ โคฟาร์กับเซรา มิก เซรามิกเบริลเลียมออกไซด์ หรือ แผ่น ทังสเตนที่ติดตั้งบนแผ่นกระจายความร้อนทองแดงในปลอกเซรามิก หลอดเลเซอร์รุ่นแรกๆ ทำจากควอตซ์ธรรมดา ต่อมาจึงเปลี่ยนเป็นควอตซ์ที่มีแผ่นกราไฟต์ เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนซึ่งต้องการกระแสไฟฟ้าเข้าเพียงไม่กี่มิลลิแอมป์ กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการปั๊มเลเซอร์อาร์กอนนั้นมีค่าหลายแอมแปร์ เนื่องจากต้องทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออน หลอดเลเซอร์ไอออนจะสร้างความร้อนส่วนเกิน จำนวนมาก และเลเซอร์ดังกล่าวจึงต้องการการระบายความร้อนแบบแอคทีฟ
พลาสมาเลเซอร์ไอออนก๊าซเฉื่อยโดยทั่วไปประกอบด้วยการปล่อยประจุเรืองแสงที่มีความหนาแน่นกระแสสูงในก๊าซเฉื่อยในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก เงื่อนไขพลาสมาคลื่นต่อเนื่องทั่วไปคือความหนาแน่นกระแส 100 ถึง 2000 A/cm² เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 1.0 ถึง 10 ม ม. ความดันบรรจุ 0.1 ถึง 1.0 Torr (0.0019 ถึง 0.019 psi) และสนามแม่เหล็กตามแนวแกนประมาณ 1000 เกาส์[ 4 ]
วิลเลียม อาร์. เบนเน็ตต์ผู้ร่วมคิดค้นเลเซอร์แก๊สตัวแรก (เลเซอร์ฮีเลียม-นีออน) เป็นคนแรกที่สังเกตเห็น ปรากฏการณ์ การเผาไหม้ของสเปกตรัมในเลเซอร์แก๊ส และเขายังเป็นผู้สร้างทฤษฎีของปรากฏการณ์ "การเผาไหม้ของสเปกตรัม" ในการสั่นของเลเซอร์ด้วย เขาเป็นผู้ร่วมค้นพบเลเซอร์ที่ใช้การกระตุ้นด้วยการชนของอิเล็กตรอนในก๊าซเฉื่อยแต่ละชนิด การถ่ายโอนการกระตุ้นแบบแยกส่วนในเลเซอร์นีออน-ออกซิเจน ( เลเซอร์เคมี ตัวแรก ) และการกระตุ้นด้วยการชนในเลเซอร์ไอโลหะหลายชนิด
ประเภทอื่นๆ ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์
- Ar/Kr: การผสมอาร์กอนและคริปตอนสามารถสร้างเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นแสงสีขาวได้
- ฮีเลียม-แคดเมียม: ปล่อยแสงเลเซอร์สีน้ำเงินที่ความยาวคลื่น 442 นาโนเมตร และแสงอัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่น 325 นาโนเมตร
- ไอระเหยของทองแดง: ปล่อยแสงสีเหลืองและสีเขียวที่ความยาวคลื่น 578 นาโนเมตร และ 510 นาโนเมตร
การทดลอง
แอปพลิเคชัน
- กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์สแกนนิ่งแบบคอนโฟคอล
- ศัลยกรรม
- การแพทย์ด้วยเลเซอร์
- เครื่องเรียงพิมพ์ความเร็วสูง
- การแสดงแสงเลเซอร์
- เครื่องจัดลำดับดีเอ็นเอ
- การทดลองสเปกโทรสโกปี
- การปั๊มเลเซอร์ย้อมสี[ 8 ]
- การตรวจสอบแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์
- การพิมพ์ลิโทกราฟี PCB ความหนาแน่นสูงแบบเขียนโดยตรง
- การผลิตไฟเบอร์แบร็กเกรตติ้ง
- แบบจำลองที่มีความยาวการเชื่อมโยงกันสูงสามารถนำมาใช้ในการสร้างภาพโฮโลแกรมได้