لامپ فلش ليزر
لامپ های فلش لیزری یا لامپ های لیزری تخلیه گاز به طور معمول به عنوان منبع پمپ نوری برای لیزرهای جامد استفاده می شود. دو دسته اصلی لامپ پمپ های لیزر عبارتند از: لامپ های قوس DC برای پمپاژ مداوم و لامپ های فلورسنت لیزری برای پمپاژ پالسی. هر دو دارای روشنایی بالا، قابلیت توان بالا، عمر طولانی مدت و هزینه کم در هر ساعت عملیات می باشند.
چگونه کار می کنند
یک جریان الکتریکی از طریق یک لوله کوارتز پر از گاز تخلیه می شود و یک پلاسما داغ تولید می شود. این پلاسما نور شدید را می دهد که می تواند به یک کریستال لیزری متصل شود، که نور لیزر را جذب می کند. برای لیزرهای Nd: YAG، لامپهایی که با گازهای نجیب پر شدهاند، Xenon و Krypton اغلب انتخاب میشوند زیرا آنها در طول تابش نورهای طولانی نور که در طیف تحریک از اتمهای Nd هستند، کارآمد هستند و توسط کریستال Nd: YAG جذب می شوند. Flashlamps در یک حالت پالس کار می کنند؛ آنها پالس های جریانی بالا (صدها آمپر) را با طول 1. 20 تا 0. 1 میلی ثانیه تخلیه می کنند. آنها با کریپتون یا Xenon پر می شوند: کریپتون در جریان های کم و Xenon در جریان های بالا کارایی بیشتری دارد. فشار های پر شده معمولا کمتر از یک فضای برای کمک به جلوگیری از انفجار در طول پالس های فعلی پر انرژی است. 
در چگالی کم توان، لامپ های پر شده کریپتون یک خروجی طیفی تولید می کنند که به طور موثر با طیف جذب Nd: YAG سازگاری دارد. در چگالی قدرت بالاتر، Xenon گاز مایع پر کننده می شود. به طور سنتی، یک پالس تشکیل شبکه (PFN) از خازن ها و سلف ها برای تولید تخلیه جریان بالا استفاده می شود. مدار PFN برای تطبیق امپدانس با چراغ لامپ طراحی شده است. خازن ها (یا خازن) در سری با سلف (ها) شارژ شده و در سراسر پایانه های نقشه نگهداری می شوند. امپدانس لامپ مانع از تخلیه تا زمانی که لامپ توسط پالس ماشه یونیزه شده است. سپس خازن از طریق سلف و لامپ تخلیه می شود و موجب ایجاد یک جریان پالس و نور پشت سر هم می شود. خازن ها می توانند بارها و بارها در سرعت های بالای تکرار شارژ شوند تا جریان دائمی پالس های لیزری ایجاد شود. برای ارتقاء قابلیت اطمینان، پایداری و طول عمر لامپ، یک فرایند شستشو استفاده می شود. پس از روشن شدن لامپ، و بین پالس های فعلی پس از آن، یک جریان دائمی DC (به طور معمول 1-2 آمپر) توسط یک منبع تغذیه جداگانه ایجاد و نگهداری می شود. PFN از تخلیه توسط SCR خارج شده است. یک ژنراتور سرعت SRR را با نرخ مورد نظر می گیرد و PFN را از طریق لامپ تخلیه می کند. شبیه سازی نیاز به لامپ را برای هر پالس مهار می کند. این به میزان قابل توجهی قابلیت اطمینان و پایداری پالس به پالس را بهبود می بخشد و همچنین باعث افزایش طول عمر لامپ می شود. در سال های اخیر، منبع تغذیه سوئیچینگ حالت جامد جایگزین خازن / القایی PFN در لیزر Nd: YAG پمپ فلاش لامپ شده است. به جای شارژ کردن و تخلیه یک PFN، منبع تغذیه سوئیچینگ مدرن، پالس فعلی را تولید می کند. در حالی که پالس های PFN تولید می کنند که مانند امواج نیمه سینو شبیه هستند، منبع تغذیه سوئیچینگ می تواند پالس های جریانی را در تعدادی از اشکال مفید ایجاد کند: امواج مربعی، پله ها و غیره. توانایی شکل دادن پالس جریان و در نتیجه پالس لیزر منجر به پیشرفت های عالی در پردازش مواد لیزر Nd: YAG. [one_half]
arclams CW
چراغ لامپ
DC Arclamps در یک موج پیوسته (CW) عمل می کنند و یک جریان ثابت را در محدوده 10-40 آمپر بین 100-250 ولت تخلیه می کنند. نور تابشی مستمر موجب افزایش ثابت در میله Nd: YAG می شود، که یک پرتو لیزر پیوسته را تولید می کند. گاز کریپتون تقریبا همیشه برای برنامه های کاربردی CW انتخاب می شود، زیرا در این سطوح قدرت کارایی بیشتری نسبت به Xenon دارد. در واقع، این لامپ ها به طور کلی به نام کریپتون نامیده می شود. برای افزایش بهره وری، آنها به فشارهای بسیار بالا، معمولا 10 تا 10 اتمسفر پر می شوند. انفجارهای خشونت آمیز می توانند ناشی از ناسازگاری باشند، بنابراین در هنگام دست زدن و نصب باید از عینک ایمنی استفاده شود. این فشار بالا باعث می شود که پیچ های کریپتون به دلیل امپدانس زیاد آنها دشوار باشد. بنابراين بايد مدارهاي بسيار پيچيده اي را در نظر گرفت: اول، مدت زماني (تقريبا يك ميكروسيون) ولتاژ بالا (20 تا 30 كيلووات) پالس ماشه به لامپ اعمال مي شود كه منجر به يونيزاسيون اوليه گاز مي شود. در ادامه، یک مدار تقویت کننده یک جریان کم از طریق لامپ را در ولتاژ متوسط برای چند میلی ثانیه جریان می دهد که پس از آن منبع تغذیه اصلی می تواند لامپ را در جریان جریان و ولتاژ معمول خود (معمولا 20 آمپر در 150 ولت) برساند.
نکات برجسته ساخت
لوله، الکترود، کوارتز به آب بندی فلزی، پر کردن گاز، اتصالات، تست کنترل فرآیند کنترل بسیار شدید و ضد عفونت باید در فرایند تولید لامپ لیزر باشد.
پاکت لامپ از کوارتز با کیفیت بالا ساخته شده است. به طور طبیعی سیلیس کوارتز ذوب شده به طور معمول استفاده می شود، با این حال، برخی از مواد لیزر حالت جامد با اشعه ماوراء بنفش عمیق، فیلتر شده توسط کوارتز طبیعی است. برای این لیزر، لوله کوارتز مصنوعی که عمیق تر به اشعه ماوراء بنفش انتقال می یابد استفاده می شود. لیزرهای Nd: YAG، از سوی دیگر، از لوله های کوارتز که با سریم یا تیتانیوم اعمال می شوند، ساخته می شوند که UV بیشتر از کوارتز طبیعی تولید می کنند. Arclamps معمولا لوله های نازک تر (معمولا 0.5 میلی متر) برای انتقال حرارت بهتر به مایع خنک کننده استفاده می شود. گاهی اوقات لوله های با اندازه های مختلف با یکدیگر ترکیب می شوند تا یک لامپ را با ویژگی های عملکرد پیشرفته ایجاد کنند.
الکترود
آندها، الکترودهای مثبت، از تنگستن به راحتی ماشینکاری می شوند که دارای توانایی عالی برای رسیدگی به بار حرارتی ایجاد شده توسط دریافت الکترون ها از تخلیه جریان است. کاتد ها، الکترودهای منفی، گاهی از تنگستن توریسم ساخته می شوند، با این حال، برای کارهای پرقدرت کاتد که الکترونها را در تخلیه گاز منتشر می کنند، طرح های بهبود یافته توسعه یافته است. به عنوان مثال، بسیاری از کاتیدهای لیزر لیزری در حال حاضر شامل نکات شیمیایی آغشته شده است که عملکرد کار را در سطح کاتد کاهش می دهد و پس از آن کاتد را “اسپری شدن”، علت اصلی پیر شدن و شکست لامپ را کاهش می دهد. این ترکیب شیمیایی به طور کلی حاوی باریم، کلسیم و آلومینا می باشد. هر تولیدکننده لامپ دارای دستور شیمیایی اختصاصی خود است. این کاتد های شیمیایی شیمیایی شیمیایی نیاز به پردازش بیشتر دما و سخت تر دارند، اما هزینه های بالاتر آنها با طول عمر بیشتر لامپ جبران می شود. از آنجاییکه آند ها برای دریافت الکترون به طور موثر طراحی شده اند و کاتد ها برای طراحی یکسان طراحی شده اند، نصب لامپ ها در جهت قطب مثبت بسیار مهم است.
راهنمایی های کاتدی آغشته شیمیایی
نصب لامپ به عقب منجر به شکست زود هنگام لامپ به علت تخریب الکترود می شود. پایان آند از یک لامپ با یک کد رنگ قرمز یا علامت “+” مشخص شده و باید به اتصال مثبت متصل شود. کاتد معمولا علامت ندارد و باید به ترمینال منفی متصل شود.
کوارتز به مهر و موم فلز
کوارتز و تنگستن دارای ضریب هماهنگی بسیار متنوعی از گسترش حرارتی هستند و نمی توانند مستقیما به هم متصل شوند؛ زیرا این اختلاف به شکست و کرک شدن منجر می شود. مواد لازم برای پیوستن به مواد لازم برای غلبه بر این معضل است. طرح های ابتدایی لامپ شامل یک اتصال نرم کوارتز به فلز متصل شده است که مزیت آن این است که در عملیات حرارتی و مکانیکی ناهموار باشد. این فرآیند برای تکرارپذیری نسبتا آسان است، اما استفاده از لحیم کاری نمی تواند پردازش حرارت بالا مورد استفاده برای تولید را تحمل کند
Glassblower ساخت مهر و موم درجه بندی شده است
کاتود های شیمیایی مدرن مدرن. برای غلبه بر این محدودیت، تکنولوژی مهر و موم “درجه شیشه ای” توسعه یافت: شیشه ای با ضریب انبساط حرارتی بین آن از کوارتز و تنگستن برای پیوستن به دو ماده متضاد استفاده می شود. شیشه دارای نقطه ذوب بسیار بالا است، بنابراین می تواند به راحتی پردازش کاتد با درجه حرارت بالا را تحمل کند، اما آن را شکننده تر از مهر و موم معمولی لحیم کاری است و نمی تواند تحمل بسیار فشار مکانیکی. علاوه بر این، این نوع مهر و موم به راحتی خود را به اتوماسیون نمی دهد: شیشه شیشه های حرفه ای به صورت جداگانه دستی درجه بندی شیشه ای مهر و موم لامپ.
پر کردن گاز
پس از اینکه الکترود ها در جعبه کوارتز بازرسی و مهر و موم شده اند، لامپ ها به صورت دسته ای در ایستگاه های پر کردن خلاء / گاز پر کردن چندطرفه پردازش می شوند. لامپ ها به یک خلاء بسیار بالا پمپ می شوند و در دماهای بالا با استفاده از مشعل های هیدروژنی و کویل های القایی RF رانندگی می کنند و هر گاز آلودگی را از لامپ رانندگی می کنند. سپس آنها را به فشار پر شده مشخص شده با Xenon یا Krypton پر می کنند.
چراغ ها در یک ایستگاه پر کننده گاز
سپس ویژگی های الکتریکی هر لامپ بررسی می شود تا اطمینان حاصل شود که لامپ ها به درستی پردازش شده اند. پس از اتمام بازرسی الکتریکی، لامپها آماده اتصال متصل به پایان هستند.
اتصالات
لامپ ها می توانند با بسیاری از سبک های متصل به هم متصل شوند، بسته به ترجیح طراح سیستم لیزر. توجه مهم این است که اطمینان حاصل شود که لامپ را می توان در سر لیزر به راحتی و بدون فشار دادن مهر و موم شیشه به فلز نصب شده است. برای رسیدن به این هدف، از بسیاری از طرح های مختلف استفاده شده است، از جمله میله های استوانه ای فلزی جامد که می تواند به اتصالات بهار در سر لیزر برسد. Leadwires انعطاف پذیر یکی دیگر از طرح های محبوب است. برخی از اتصالات لامپ ساخته شده است در شیار O-Ring و دیگران از ترکیبی از سرب انعطاف پذیر و پایه های پایه جامد برای تسکین فشار مناسب و اتصال الکتریکی مثبت استفاده کنید.