Tartu Ülikooli Türi Kolledz Tuuli Raal I kursus LASERI TÖÖPÕHIMÕTE, LASERKIIRGUSE OMADUSED JA VÄIKESTE OSAKESTE MÕÕDETE MÄÄRAMINE Referaat Juhendaja: Tiiu Müürsepp Türi 2010 1. Sissejuhatus Referaadi teemaks on laseri tööpõhimõte, laserkiire omadused ja väikeste osakeste mõõtmete määramine. Valisin selle teema kuna see tundus huvitav ja ma tahtsin laserist rohkem teada saada
Kandke funktsiooni sin φk = f (k) (valemid (7) ja (8)) väärtustele vastavad punktid koordinaatteljestikule. Maksimumide korral [valem (7)] alustage argumendi väärtusest k = 2. Leidke vähimruutude meetodil katsepunktide parvele parim lähendussirge. λ Kuna pilu laius D on teada, siis arvutage sirge tõusu järgi, milleks on D , laserkiirguse lainepikkus ja tõusu määramatuse järgi lainepikkuse mõõtemääramatus. 6. Joonestage difraktsioonipildi suhtelise intensiivsuse graafik lk / l0 = f(l), lugedes miinimumide intensiivsused nulliks. Katseandmete tulemused Difraktsioonimaksimumide ja –miinimumide nurkkauguste ning maksimumide suhtelise intensiivsuse määramine
vahele (optilisse resonaatorisse)? Lk 80 Kiirguraine asetatakse peeglite vahele, sest peeglini jõudes peegeldub see kristallini tagasi ja justkui lisab uue võimendi kristalli. 38. Kes leiutas laseri printsiibi? Lk 81 Laseri printsiibi leiutasid: Aleksandr Prohhorov ja Charles Townes ja Nikolai Bassov. 39. Kes ja millal valmistas esimese laseri? Lk 82 Esimese laseri, rubiinlaseri, valmistas 1960aastal, USA füüsik Theodore Maiman 40. Millised on laserkiirguse põhiomadused, mis lahutavad teda tavavalgustite valgusest? Lk 81 Laserkiirguse põhiomadused: koherentsus, üliaktiivsus ja elektromagneetilisus. 41. Millised ohutusnõudeid tuleb laserseadmetega töötades tingimata silmas pidada? Lk 83 Tuleb kanda kaitseprille, tuleb vältida laserkiirte sattumist silma ja kehale. 42. Nimeta mõningaid laserite rakendusi. Lk 84-92 Laserite rakenusi: CD-mängijas, laserprinterites, meditsiinis, keemialaborites,
Raudsüdamikul (1) paikneb primaarmähis (2), milles on vahelduvvool. Sekundaarmähises on plasmanöör (3). Plasma hoidmiseks kambris tekitatakse magnetväli mähises (5). Deuteeriumplasmas tekib vool, mille tekitatud magnetväli takistab plasmanööri kokkupuudet kambri seintega. Voolu mõjul eraldunud soojushulk neeldub plasmas ja selle temp tõuseb, toimub reaktsioon 21H + 21H =24He. Teine viis on vesiniku temp tõstmine laserkiirguse abil. Selleks koondatatakse mitme suure võimsusega laseri kiirgus klaaskuulikesele, milles on deuteeriumi ja triitiumi segi. Kui saavutatakse termotuumareaktsiooniks vajalik temp ja tuumade kontsentaratsioon, kulgeb reaktsioon 31H + 21H =24He + 01n. LAETUD OSAKESTE REGISTREERIMISE MEETODID 1. GeigerMülleri loendur Kasutatakse elektronide loendamisel. Loendurisse tunginud e tekitab põrgetel argooni aatomitega
(infrapuna-), uvaser (ultraviolett-), raser või xaser (röntgenikiirguse) ja gaser (gammakiirguse laser). Gaaslaserid on argoon-laser, heelium-neoon laser, krüptoonlaser. Tahkislaserid on rubiinlaser, kristall-laser ja vedeliklaseriks on värvlaser. Laseri tüüpideks on veel alalislaser, välklaser ehk impulsslaser (neodüümlaser), süsinikdioksiidlaser, eksimeerlaser, pooljuhtlaser ehk dioodlaser, kemolaserid. Laserite kasutamisel saab laserkiirguse rakendused jagada kahte põhirühma. Esiteks Objektide mõjutamine laserikiirgusega: intensiivne, koondatud laserikiir võib objekti sulatada, aurustada, pihustada või plasmastada, orgaanilisi aineid koaguleerida või söestada. Objekte mõjutatakse näiteks laserkirurgias, lasertöötluses (lõikamisel, mulgustamisel, keevitamisel), termotuumaenergeetikas (kütuse viimiseks tiheda kuuma plasma seisundisse) ja laserrelvastuses. Vähem intensiivne laserikiiritus võib
seisundi eluiga on mis kulub ergastatud seisundist põhiolekusse minekuks. 10) Stimuleeritud kiirgus e. sundkiirgus kui footon tabab aatomit ergastustasemel sunnib ta aatomit kiirgama.Stimuleeriv ja kiiratud footon on omavahel koherentsed,teineteise täpsed koopiad 11) Laserkiirgus tekib stimuleeritud kiirgusaktidel.Laserkiirgurites saavutatakse pöördhõive,kuhjates tugeva ergastusallika toimel aatomeid/molekule metastabiilsetele tasemetele abitasemete kaudu. Laserkiirguse kasut.nt silmaraviks määratud laser;lasernoorendus-näokortsud;naharavi laseriga TUUMAFÜÜSIKA 12) Isotoop erinevad massiarvu (A) poolest. Järjenumber ehk aatomnumber ehk laenguarv (Z) langeb neil kokku. Isotoobid on perioodilisustabelis ühel ja samal kohal. Isotoopide keemilised omadused on sarnased, kuna elektronkatete ehitus on ühesugune. Isotoopide füüsikalised omadused on aga erinevad, eriti väikese järjenumbriga elementidel. Sümbolkujul
või "peegli" läbimõõdu suhtest. Et laserivalguse lainepikkus on raadiolainete omast tublisti väiksem, siis on lainepikkuse ja optilise süsteemi apertuuri suhe rubiinlaserist väljuva valguse jaoks märksa väiksem kui sama suhe raadiolainete ja näiteks 100-meetrise diameetriga radarpeegli korral laserkiirel on objekti asukoha täpsel kindlasmääramisel radari ees suuri eeliseid. Paraku muudavad suits, pilvitus ja udu laserkiirguse kasutamiskõlbmatuks, kuna nad hajutavad selle. Kui laserikiir on suunatud kõrgest korstnast tõusvale suitsupahvakule, siis mida hõredam on suitsupilv, seda vähem peegeldub temalt laserivalgust tagasi. Ent laserikiired on niivõrd intensiivsed, et registreerivad suitsupilve ka siis, kui see on paljale silmale ammu nähtamatuks muutunud. Selle meetodi (hajumisefekti) abil on uuritud atmosfääri saastatust suitsuga.
vaatluseks kasutatava lainepikkuse ja "läätse" või "peegli" läbimõõdu suhtest. Et laserivalguse lainepikkus on raadiolainete omast tublisti väiksem, siis on lainepikkuse ja optilise süsteemi apertuuri suhe rubiinlaserist väljuva valguse jaoks märksa väiksem kui sama suhe raadiolainete ja näiteks 100-meetrise diameetriga radarpeegli korral laserkiirel on objekti asukoha täpsel kindlaks määramisel radari ees suuri eeliseid. Paraku muudavad suits, pilvitus ja udu laserkiirguse kasutamiskõlbmatuks, kuna nad hajutavad selle. Kui laserikiir on suunatud kõrgest korstnast tõusvale suitsupahvakule, siis mida hõredam on suitsupilv, seda vähem peegeldub temalt laserivalgust tagasi. Ent laserikiired on niivõrd intensiivsed, et registreerivad suitsupilve ka siis, kui see on paljale silmale ammu nähtamatuks muutunud. Selle meetodi (hajumisefekti) abil on uuritud atmosfääri saastatust suitsuga.16 5.2 Laser puurina
induktiivselt seotud plasma (proov on gaas või vedelik) alalis-voolu plasma (proov on gaas või vedelik) laserkiir 19 Elektrikaar: alalis- või vahelduvvoolu kaar tekitatakse kahe elektroodi vahele ( 5 - 30 A, 10 - 25 V, 6000 - 10000 oK) elektroodid metalli proovidel on metall ise elektroodiks vahelduvvoolu kaarega saab (statistiliselt) õigema tulemuse. Laser mikroanalüsaator (laser mikroprobe): laserkiirguse impulssidega aurutatakse 50 m kraatri proovi pinda. Sobib ka elusorganismide analüüsiks Induktiivselt seotud plasma (inductively coupled plasma (ICP) Kvartstoru otsa ümber on mähitud pool, läbi mille voolab vahelduvvool. Kvartstoru on kolmekordsete seintega, läbi toru suunatakse argooni voog Argooni voos olevad ioonid ja elektronid, mis liikudes läbi magnetvälja, hakkavad tiirlema ringikujulistel orbiitidel kuumutavad plasmat kuni 10000 oK.
Keevitusenergia juhitakse detailile nähtamatu fokuseeritud e. ühte piirkonda kontsentreeritud kitsa energiakiire abil ja soojus eraldub alles kiire kokkupõrkel metalliga. Tööstuslikult kasutatakse keevitamiseks lasereid võimsusega kuni 10...15 kW. Laser-keevitus on efektiivne õhemate materjalide (paksusega kuni 12 mm) keevitamiseks. Laserkeevitus kuulub nii sulakeevituse kui ka kiirguskeevituse protsesside hulka ja põhineb liitekohale suunatud laserkiirguse energia kasutusel. Gaaslaseritest (CO2) või tahkislaseritest (Nd/YAG laseritest) saadakse suunatav ja fokuseeritav kindla lainepikkusega monokromaatiline elektromagnetkiirgus e. laserkiirgus. Keevituse soojussisestus e. energiahulk õmbluse pikkusühiku kohta on murdosa kaarkeevitusel kasutatavast, mistõttu termomõju tsoon ja keevitusdeformatsioonid on minimaalsed, keevismetalli löögisitkus kõrge. Keevitamisel ei vajata vaakumit, sageli kasutatakse kaitsegaasina heeliumi
"peegli" läbimõõdu suhtest. Et laserivalguse lainepikkus on raadiolainete omast tublisti väiksem, siis on lainepikkuse ja optilise süsteemi apertuuri suhe rubiinlaserist väljuva valguse jaoks märksa väiksem kui sama suhe raadiolainete ja näiteks 100-meetrise diameetriga radarpeegli korral laserkiirel on objekti asukoha täpsel kindlasmääramisel radari ees suuri eeliseid. Paraku muudavad suits, pilvitus ja udu laserkiirguse kasutamiskõlbmatuks, kuna nad hajutavad selle. Kui laserikiir on suunatud kõrgest korstnast tõusvale suitsupahvakule, siis mida hõredam on suitsupilv, seda vähem peegeldub temalt laserivalgust tagasi. Ent laserikiired on niivõrd intensiivsed, et registreerivad suitsupilve ka siis, kui see on paljale silmale ammu nähtamatuks muutunud. Selle meetodi (hajumisefekti) abil on uuritud atmosfääri saastatust suitsuga. Impulsslaser täppismehhaanikatööstuses
89/391/EMÜ artikli 6 lõikes 3 ja artikli 9 lõikes 1 sätestatud kohustuste täitmisel hindama ja vajaduse korral mõõtma ja/või arvutama optilise kiirgusega kokkupuute tasemeid, millega töötajad tõenäoliselt kokku puutuvad, et oleks võimalik kindlaks määrata ja jõustada vajalikud meetmed kokkupuute piiramiseks kohaldatavate piirväärtusteni. Hindamise, mõõtmise ja/või arvutamise metoodika järgib laserkiirguse osas Rahvusvahelise Elektrotehnika Komisjoni (IEC) standardeid ja mittekoherentse kiirguse osas Rahvusvahelise Valgustuskomisjoni (CIE) ja Euroopa Standardikomitee (CEN) soovitusi. Kokkupuutesituatsioonides, mis ei ole hõlmatud nimetatud standardite ja soovitustega ja kuni asjakohased EL standardid või soovitused muutuvad kättesaadavaks, kasutatakse hindamisel, mõõtmisel ja/või arvutamisel kasutusel olevaid siseriiklikke või rahvusvahelisi teaduspõhiseid juhiseid
ekraanides; päevavalguslampides; luminestsentsanalüüsis (ka AIDSi diagnoos, merevee saaste hindamine); dosimeetria; aine ehituse uurimine, jne. 11.6.3. Laserkiirgus Laserkiirguseks nimetatakse laseri poolt kiiratavat valgust. Laser on tugeva, monokromaatse ja koherentse kiirguse allikas. Nimi tuleb ingliskeelse nimetuse esitähtedest: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (valguse võimendumine stimuleeritud kiirguse abil). Ka laserkiirguse tekkemehhanism on teine kui soojuskiirgusel ja on tegelikult mõneti sarnane luminestsentskiirgusega. Laserite rakendusi: · elektroonika (infotöötlus, CD, DVD, optiline side, paljundustehnika, jne) · teaduses valgusallikas; · tehnikas puurimine, lõikamine, keevitamine; · meditsiinis skalpell, kosmeetiline vahend; · sõjandus · ulmeprojektid Laserkiirgus saab tekkida, kui aine aatomitel on elektronide jaoks sobivad energeetilised
klaasikinnitused kui ka täidisrasvad ja nende puhastusained. Valguse allikad,eriti laserkomponendid omavad samuti ohutusriski. Valgus on nähtamatu, kuid silmale ohtlik ja silma võrkkesta kahjustav. Kiu või liidese otsa ei tohi otse vaadata. Vabad kiud ja liideste otsad tuleb alati katta. Liideste kaitse on tähtis ka puhtuse pärast. Optilisi seadmeid sisaldavates ehitustes on soovitav kasutada laserkiire hoiatussilti. Joonis 5.11 Laserkiirguse eest hoiatava sildi joonis (Oht- nähtamatu Laser-kiirgus. Ära vaata kiiresse) 6. Siirdesüsteemid ja võrgud 57 6.1 Tava- televõrk Tava- televõrgus jäika jagamist eri võrgutasemeteks kompenseeritakse jagamisega laiariba tuumikvõrguks ja temaga liituvateks abonendi võrkudeks. Samuti UMTS võib näha ühe traadita abonendi lahendusena. Tulevikus rakendused ja teenused on endisest rohkem võrgu arhitektuurist sõltumatud
annaabi.ee 
