مولدات الليزر الغازية وليزر الهليوم - نيون

سلام عليكم ورحمة الله وبركاته
إخواني زوار وأعضاء ومشرفي المنتدى الكرام
تحية طيبة إليكم

--- ---- ---

إليكم إخواني ... مقدمة بسيطة عن

مولدات الليزر الغازية

• أنواعها:
تعتبر مولدات الليزر الغازية (أي ذات الوسط الغازي) من الأنواع المتميزة بسبب مقدار القدرة العالية التي يمكن الحصول عليها (من بعض الأنواع) ونوع الخرج المستمر مقارنةً بليزر الحالة الصلبة. فمثلاً، بإستطاعة أحد أنواعها، ليزر ثاني أكسيد الكربون، أن يُحدث أعلى قدرة خرج مستمرة مقارنةً بأي صنف أو نوع آخر من مولدات الليزر.

مولدات هذا الصنف هي من النوع رباعية المستويات وتقسم إلى ثلاثة أنواع:
1 – ليزر الحالة الغازية الذرية المتعادلة (natural "atomic" gas laser): وهي التي يحدث فيها الليزر عند المستويات الذرية غير المتأينة مثل ليزر الهليوم/نيون (He:Ne).

2 – ليزر الحالة الغازية الجزيئية (molecular gas laser): وهي التي يحدث فيها الليزر بسبب الإهتزاز والدوران الجزيئي للغاز مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون/نيتروجين/هليوم (CO2:N2:He).

3 – ليزر الحالة الغازية المتأينة (ionized gas laser): وهي التي يعتمد فيها انطلاق الليزر على الإنتقالات بين المستويات المتأينة.

مبدأ عمل مولدات الليزر الغازية:

هناك إسلوبان يتحقق عن طريقهما استثارة أي غاز إلى مستوى طاقة أعلى، وهما:
1 – الإثارة الخارجية للمستويات أو "ضخ المستويات بواسطة التصادم الإلكتروني" (electron collision pumping).
2 – الإثارة المكتسبة ما بين المستويات والتي تتم بواسطة تصادم الذرات بالذرات (atom-atom collision).

في النوع الأول ...

تتم الإثارة ما بين المستويات بتصادم الإلكترونات المثارة أي ذات الطاقة العالية مع الذرات المستقرة، الأمر الذي يؤدي إلى أن يتم تبادل للطاقة مع الذرة الذرة التي تصبح في حالة مثارة نتيجة هذا التصادم، مما يجعلها تنتقل لمستوى شبه مستقر (****stable) من الطاقة. يمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة التالية لو اعتبرنا أن A تمثل طاقة الذرة و e تمثل طاقة إلكترون حر ذو طاقة عالية، فإن:

A + e1 = A` + e2

حيث A` تمثل الطاقة الجديدة للذرة بعد إثارتها وe2 هي الطاقة المتبقية للإلكترون بعد التصادم.

*** *** ***

أما في النوع الثاني ...

فمضمونها هو تصادم الذرات المثارة والواقعة في مستويات شبه مستقرة (****stable) مع ذرات عنصر آخر في الحالة المستقرة.
ينتج عن ذلك انتقال للطاقة من المستوى شبه المستقر لذرات العنصر (الغاز) الأول إلى ذرات العنصر الآخر المتواجدة في نفس الوسط (الليزري)، تعود بعدها ذرات العنصر الأول إلى الحالة الأرضية المستقرة. يمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة:
قبل التصادم:

طاقة ذرات العنصر الأول المثارة A1* + طاقة ذرات العنصر الثاني المستقر A2
بعد التصادم أو الإحتكاك :

طاقة ذرات العنصر الأول المستقر A1 + طاقة ذرات العنصر الثاني المثار A2*

• ليزر الحالة الغازية المتعادلة:

وهو النوع الذي يتألف فيه الوسط الليزري من خليط من الغازات الغير متأينة. وقد تمكن العالم "علي جوان (تنطق "علي جافان")" عام 1960 من بناء أول مولد ليزر من هذا النوع.

يعتمد عمل هذا النوع على حدوث الإسكان المعكوس بين مستويين طاقة يمثلان مستويي الطاقة لذرات الغاز الضيف المثار وهو النيون في هذه الحالة.

بالإضافة إلى النوع الذي يحتوي على النيون (كضيف) والهليوم كوسط أساسي فقد اكتشف عناصر أخرى مثل الأرجون والكربتون ... إلخ نتج عنها 29 مولد من هذا النوع والتي يمكن الحصول منها على 450 تردد إشعاعي ضمن النطاق الموجي المحصور بين 0.41 إلى 216.3 ميكرومتر وهذه كلها يتميز ليزر الهليوم/نيون عليها.

• ليزر الهليوم - نيون:

تركيبه وطرق الضخ:

يتألف المولد، كما بالشكل، من المكونات الأساسية المعروفة لمولدات الليزر،

كانت مكونات أول ليزر هليوم/نيون هو خليط من غاز نيون (العنصر الضيف) مع غاز هليوم (العنصر الأساس) بنسبة من تتراوح ما بين 5:1 إلى 20:1. هذا الخليط الغازي موضوع داخل أنبوبة مغلقة وتحت ضغط منخفض يتراوح بين 1 إلى 2 ملم زئبق ومصنوعة من الكوارتز يبلغ طولها 80 سم وقطرها 1.5 سم.

وكما في أي نوع من أنواع مولدات الليزر، نجد المرايا عند نهايتي الأنبوب إضافة إلى بعض التراكيب الأخرى كي ينحصر الضوء الناتج ضمن المولد لحين الوصول إلى حالة الإسكان المعكوس بين مستويات الطاقة المعنية بانطلاق الليزر.

إن الفرق الرئيسي في تركيب ليزر الحالة الصلبة والغازية هو في طريقة الضخ. ففي حالة المولد الغازي يحدث "تفريغ كهربي(electric discharge)" داخل الأنبوب، إما عن طريق مولد ذبدبات راديوي (radio-frequency generator) تردده حوالي 28 ميجا هيرتز أو عن طريق جهد عالي مستمر (d.c.).

إذا كان التفريغ عن طريق الجهد الخارجي المستمر فيصمم كما هو موضح سابقاً في الشكل، حيث يسلط على قطبين (الأنود والكاثود) موضوعين داخل الأنبوبة.

يمرر التيار من خلال المقاومة المبينة على التوالي والتي هي ضرورية لأن العلاقة بين الجهد والتيار عند حدوث التفريغ الغازي هي علاقة ذات مقاومة سالبة ضمن منطقة العمل المعنية.

أما إذا كان الضخ عن طريق مولد ذبدبات راديوي، والذي يسبب تفريغاً عند هذه الترددات، فإن المجالات الكهربية المتردد (a.c.) منه تسلط على الوسط الليزري عبر أقطاب خارجية أو داخل الأنبوبة. تشكل المنطقة الواقعة بين هذه الأقطاب السعة (capacitance) الضرورية لدائرة الرنين عند الترددات الراديوية التي تتراوح بين 15-30 ميجا هيرتز.

تسبب طريقة الضخ هذه تداخل مع أجهزة الإرسال والإستقبال الراديوية أو بعض الأجهزة الإلكترونية، إضافةً إلى ذلك فإن المجالات القوية حول الأقطاب ستؤدي إلى دفع الغازات داخل جدار الأنبوب الحاوي للوسط الغازي مما يسبب هبوطاً في ضغط الغاز وضرورة إعادة ملء الأنبوب.

موضوُعْ رأئعْ و طَرحْ مُميزْ
دومْ الأبدآع


وديْ و بـآقآتْ ورديْ
:eh_s(17):

تسلمين اختي الورده منوره :smile35:

يسلمو على هذا النثر
الجميل راقلي جدأأ
يعطيك الف عافيه
بنتظأر المزيد من ابداعاتك
بشوق ودي قبل ردي

ربي يسلم آيآديك على روعة طرحك
ويعطيك ربي آلعآفيه
كون دومآ بهدآ آلتميز وآكتر
مآننحرم من جديدك
لاخلا ولاعدم.

عاشت ايدك امولتي
وبكل موضوع فيه فايده بقسم البحوث
لا خلى ولا عدم فديتك انتي
لروحك كل الورد

اسعدني توايدكم الذي
انـار متصفحي وزادني سرورا وتشريفا
ربي يسلمكم ويحفظكم
كل الشكر لكم على الكلمات الرآقيه

احتراامي ..