1.4. Uzluksiz ishlovchi geliy-neon lazeri
Geliy-Neon lazerlari quvvati bir necha o‘n millivattga teng monoxromatik
yaxshi dasta nurlantiradi, impulsli va uzluksiz rejimlarda ishlaydi, tuzilishi sodda va
ishlatilishi qiyosan bexatardir. Bunday lazerlar spektrning ham ko‘rinuvchan, ham
infraqizil sohalarida nurlanish hosil qiladi. Ular nurlanishning to‘lqin uzunligi
spektrning ko‘rinuvchi sohasida uning qizil qismiga (l=632,8 nm) to‘g‘ri kelib,
spektrning infraqizil sohasida esa to‘lqin uzunligi 1150 va 3390 nm ga teng. Bunday
turdagi asboblar laboratoriyada qo‘llaniladigan lazerning keng tarqalgan turi bo‘lib
qoldi, bunda nurlanishning parametrlariga qo‘yilgan talablar yuqorida ko‘rsatilgan
shartlar bilan cheklanadi. Geliy-Neon lazerining prinspial chizmasi (2-rasmda
ko‘rsatilgan). Bu erda 1-diametri bir necha millimetr va uzunligi bir necha o‘n
santimetrdan 1,5 m gacha va undan ortiq bo‘lgan gaz razryad shisha trubkasi.
Trubkaning ko‘ndalang yoqlari trubka o‘qiga Bryuster burchagi hosil qilib
joylashgan yassi parallel shisha yoki kvars plastinkalar bilan yopilgan. Bu
plastinkalarning trubka o‘qi bo‘yicha tarqalayotgan hamda plastinkalarda yorug‘lik
tushish tekisligida qutblangan nurlanish uchun qaytarish koeffitsiyentlari nolga teng.
2-rasm. Geliy va neon lazerning prinsipial chizmasi
Geliyning trubkadagi bosimi taxminan 1 mm sim. ust. ga, neonning bosimi
esa 0,1 mm sim. ust. ga teng. Trubkada past voltli manba yordamida qizdiriladigan
2 katod va silindrsimon bo‘sh 3 anod bor. Trubkadagi anod bilan katod o‘rtasiga 1-
2,5 kV gacha kuchlanish ulanadi. Trubkaning razryad toki bir necha o‘n
milliampermetrga teng. Geliy - noyen lazerining razryad trubkasi 4,5 ko‘zgular
o‘rtasiga qo‘yiladi. Odatda sfera shaklida ishlangan bu kuzgalar ko‘p qatlamli
dielektrik qoplamali qilib yasalib, bu qoplamalarning qaytarish koeffitsiyenti katta
16
qiymatlarga ega bo‘lib, yorug‘likni qariyib yutmaydi. Bir ko‘zguning o‘tkazishi
odatda 2% ga teng, ikkinchisiiki esa 1% dan kam bo‘ladi. Neon sathlarining invers
bandligini ta’minlaydigan jarayonlarini qisqacha muhokama qilaylik. 3-rasmda
neon atomining energetik sathlarining soddalashtirilgan chizmasi ko‘rsatilgan. (o‘ng
tomonda). To‘lqin uzunligi 632,8 va 1150 nm ga teng bo‘lgan nurlanishga Е
3
→ E
1
ва E
2
→ E
1
o‘tishlar mos keladi. Gaz-razryad plazmasining elektronlari bilan
to‘qnashish natijasida atomlarning bir qismi uyg‘onadi, bu hol 3-rasmda vertikal
uzun-uzun strelkalar bilan ko‘rsatilgan. Razryadning ma’lum rejimlarida Е
2
va Е
1
sathlarning invers bandligi uchun bu jarayon etarli bo‘ladi. Lekin l=632,8 ва l=3390
nm to‘lqin uzunliklariga mos keladigan o‘tishlar bo‘ladigan Е
3
,E
1
va Е
3
,Е
4
sathlar
invers ravishda bandlanmagan bo‘ladi.
3-rasm. Geliy va neon atomlarining energetik sathlari.
Agar razryad trubkasiga geliy kirgizsak, ahvol butunlay o‘zgaradi. Geliy 3-
rasmning chap tomonida ko‘rsatilgan uzoq yashovchi (metastabil) ikki Е
3
', E
2
'
holatga ega, bu holatlar elektronlar bilan to‘qnashish vaqtida uyg‘onadi va ularning
yashash vaqti katta bo‘lgani sababli geliyning metastabil atomlarining razryaddagi
konsentratsiyasi katta bo‘ladi. Geliyning metastabil holatlarining E
3
', E
2
'
energiyalari neonning E
2
, E
3
energiyasiga yaqin, bu hol geliy bilan neon
to‘qnashganda uygonish energiyasining geliydan neonga uzatilishi uchun qulaydir.
Bu jarayonlar gorizontal punktir strelkalar yordamida simvolik ravishda
17
ko‘rsatilgan. Natijada Е
3
, Е
2
sathlarda joylashgan neon atomlarining
konsentratsiyasi keskin ortadi, E2 va E3 sathlar invers ravishda bandlanadi, Е
2
va Е
1
sathlarning bandliklar farqi esa bir necha marta ko‘payadi. Demak, neonga geliyning
(taxminan 5:1-10:1 munosabatda qo‘shilishi Geliy-neon lazerlaridagi generatsiya
uchun juda muhim. Aniq miqdoriy tekshirishlar geley-neon lazeri nurlanishining
(
=632,8 nm) fazoviy kogerentlik darajasi (12 birga yaqin ekanligini ko‘rsatadi.
Masalan, dastaning ko‘ndalang kesimidagi intensivligi o‘qdagi maksimal
intensivliklikning 0,1% iga teng bo‘lgan nuqtalar uchun oqimning kogerent
bo‘lmagan 1-
12
taxminan 10
-3
ga teng bo‘lib, o‘qdagi nuqtalar uchun taxminan 10
-5
ga teng Hisoblar lazer nurlanishining kogerent bo‘lmagan qismining qiymatlari
yuqorida ko‘rsatilganidek bo‘lishiga uning aktiv muhitdagi spontan chiqarish
sababchi ekanligini ko‘rsatadi. Geliy–neon lazeri yuqori darajada kogerent bo‘lgani
tufayli turli xil interferensiya va difraksiya hodisalarini teshirishda qo‘llanilishi
kerak bo‘lgan uzluksiz monoxromatik nurlanishning juda yaxshi manbai bo‘lib,
bunday tekshirishlarni oddiy yorug‘lik manbalari bilan o‘tkazish uchun maxsus
apparaturadan foydalanish zarur bo‘lar edi. Geliy-neon lazerlarining turli xildagi
variantlari biologik tekshirishlarda, lazerli aloqa sistemalarida, golografiyada,
mashinasozlikda, tabiiyot va texnikaning boshqa ko‘p sohalarida keng
qo‘llaniladigan bo‘ldi [10].
Lazer texnologiyasi jarayonlarini shartli ravishda ikki turga bo‘lish. Ularni
birinchisida lazer nurini o‘ta aniq fokuslash va impulsli rejimda ham, uzluksiz
rejimda ham energiyani aniq dozalash imkoniyatidan foydalaniladi. Bunday
texnologik jarayonlarda o‘rtacha quvvati uncha yuqori bo‘lmagan lazerlar: impuls-
davriy ishlaydigan gaz lazerlari, neodim kirishmali itiriy-alyuminiy granat
kristallaridagi lazerlar qo‘llaniladi. Keyingi lazerlar yordamida soatsozlik sanoati
uchun yoqut va olmos toshlarda mayda (diametri 1-10 mkm va chuqurligi 10-100
mkm gacha) teshiklar parmalash texnologiyasi va ingichka sim tortish uchun filerlar
texnologiyasi ishlab chiqilgan. Kichik quvvatli impuls lazerlar qo‘llanadigan asosiy
soha mikroelektronika va elektrovakuum sanoatida mitti detallarni kesish va
payvandlash, mitti detallarga markalar tushirish bilan bog‘liq; poligrafiya sanoati
18
ehtiyojlari uchun raqamlar, harflar, tasvirlar avtomatik tarzda kuydirib tayyorlanadi.
Keyingi yillarda mikroelektronikaning eng muhim sohalaridan biri-fotolitografiyada
oddiy yorug‘lik manbai o‘rniga lazerlardan foydalanilmoqda. Ma’lumki,
fotolitografiya usulini qo‘llamay turib, o‘ta mitti bosma platalar, integral sxemalar
va mikroelektron texnikaning boshqa elementlarini tayyorlab bo‘lmaydi. Submikron
litografiyadagi keyingi taraqqiyot ekspozitsiyalovchi yorug‘lik manbai sifatida lazer
nuri vujudga keltiradigan plazmadan tarqaladigan yumshoq rentgen nurlanishidan
foydalanish bilan bog‘liq. Bu holda rentgen nurlanishining to‘lqin uzunligi
=(0,01-
0,001mkm) bilan belgilanadigan ajratish chegarasi juda ulkan bo‘ladi. Lazer
tenologiyasining ikkinchi turi o‘rtacha quvvati katta: 1 kVt gacha va undan yuqori
bo‘lgan lazerlardan foydalanishga asoslangan. Yuqori quvvatli lazerlardan kuchli
texnologik jarayonlar: qalin po‘lat listlarni qirqish va payvandlash, sirtqi toblash,
yirik gabaritli detallarga metallni eritib yopishtirish va legirlash (metallarni maxsus
material, xrom, nikel va boshqalar bilan qoplash), binolar sirtini tozalash, marmar,
granitni kesish, gazlama, teri va boshqa materiallarni bichishda foydalaniladi.
Metallarni lazer bilan payvandlashda chok juda sifatli chiqadi, elektron-nurli
payvandda ishlatiladigan vakuum kameralarga ehtiyoj qolmaydi, bu esa konveyerli
ishlab chiqarishda juda muhimdir. Qudratli lazer texnologiyasi mashinasozlikda,
avtomobil sanoatida, qurilish materiallari sanoatda qo‘llaniladi. U materiallarga
ishlov berish sifatini oshiribgina qolmay, ishlab chiqarish jarayonlarining texnik-
iqtisodiy ko‘rsatkichlarini ham yaxshilaydi. Masalan, 14 mkm qalinlikdagi po‘lat
listlarni lazer bilan payvandlash tezligi 100 m/soat ga yetadi; bunda 10 kVt/soat
elektr energiya sarflanadi. Bundan ham quvvatliroq lazer texnikasi rivojlanishi bilan
lazer nurlanish energiyasi an’anaviy energiya turlari (elektr tok energiyasi, mexanik
energiya, ximiya jarayonlar energiyasi) bilan bir qatorda xalq xo‘jaligida borgan sari
keng qo‘llanilmoqda.
|
