Lazerler. Yeşil lazer işaretçiler

Katı hal lazerlerinin ortaya çıkışından günümüze kadar radyasyon gücünde sürekli bir artış olmuştur. Bununla birlikte, ilk yıllarda büyüme oranları tüm ana katı hal lazer türleri için yaklaşık olarak aynıysa, son zamanlarda yakut ve garnet lazerlerin radyasyon gücünün büyüme oranlarında neodimyumla karşılaştırıldığında gözle görülür bir azalma olmuştur. cam lazerler.  

Lazer emisyonu, foton emisyonunun kısmen senkronize olmasının bir sonucu olarak uyarılmış emisyondan kaynaklanmaktadır. Senkronizasyon derecesi ve herhangi bir zamanda yayılan kuantum sayısı, yayılan fotonların ortalama sayısı ve ortalama emisyon yoğunluğu gibi istatistiksel parametrelerle karakterize edilir. Bu nedenle, lazer ışınımının güç spektrumu az çok dar olur ve otokorelasyon fonksiyonu, çıkış sinyali faz ve genlik açısından kararsız olan sinüzoidal bir salınım üretecinin otokorelasyon fonksiyonu gibi davranır.  

Bunun temel nedeni, kabul edilebilir parametrelere sahip gaz lazerlerinin yerli ve yabancı sanayi tarafından üretilmesi ve telgraf operatörleri tarafından pratik olarak kullanılabilmesidir. Ancak bu lazerler, monokrom ve renkli holografik görüntülerin yakalanmasına uygun, sınırlı sayıda ayrı dalga boyuna sahiptir. Dalga boyu seçimi yalnızca bu dalga boyundaki lazer radyasyon gücü ile değil, aynı zamanda izleyicinin öznel algısı için en uygun görüntüyü oluşturma açısından kayıt ve oynatma dalga boylarının maksimum eşleşme olasılığı ile de belirlenir.  

Şek. 147, b, bu ölçüm yöntemini uygularken sensörlerin yerleştirilmesine yönelik seçenekleri gösterir. Ölçüm için bir sensör kullanıldığında, bunun A noktasına karşılık gelen kırınım modelinin yerine yerleştirilmesi tavsiye edilir. Bununla birlikte, bir sensörün kullanılması durumunda, ölçüm sonucu, lazer radyasyon gücünün kararsızlığından güçlü bir şekilde etkilenir ve ölçülen ürünün yanal yer değiştirmesi ile kendini gösteren, kirişin kesitindeki eşit olmayan yoğunluk dağılımı.  

Özellikleri yukarıda tartışılmıştır. Ticari olarak üretilen türlerin sayısı onlarcadır. Radyasyonlarının dalga boyu aralığı UV, VI ve IR spektral aralıklarını kapsar. Lazerlerin radyasyon gücü 0 1 mW ile 10 W arasında değişmektedir.  

Mikrofloresan, geleneksel ışık kaynaklarıyla uyarılmaya göre doğal olarak avantajlara sahip olan lazer uyarımını kullanır. Lazer radyasyonunun yüksek tutarlılığı ve yönlendiriciliği, son derece yüksek radyasyon gücü yoğunluklarına ulaşmayı mümkün kılar. Tabloda Şekil 8.2 farklı kaynaklar tarafından elde edilen güç yoğunluklarını karşılaştırmaktadır. Lazer aydınlatma en yoğun olanıdır ve lazerlerin yüksek güç yoğunluğundan dolayı mikrofloresan analizinin birçok avantajı vardır.  

Ancak bunların çoğu çözelti halinde incelenmiş ve tek kristaller üzerinde polarizasyon ölçümleriyle ilgili yalnızca birkaç ayrıntılı çalışma yapılmıştır. Koşutlandırılmış, polarize edilmiş ve pratik olarak monokromatik radyasyonu küçük tek kristallerin bile Raman spektroskopisi için ideal olan sürekli dalga lazerinin ortaya çıkmasıyla durum tamamen değişti. Raman etkisinin keşfedilmesinden hemen sonra, titreşimlerin atfedilmesi için kristallerin Raman anizotropisinin ölçülmesinin önemi ortaya çıktı. Ancak bu tür çalışmalar ancak lazerlerin radyasyon kaynağı olarak kullanılmasıyla rutin hale gelebildi. Işın kolimasyonu, lazer gücünden daha önemlidir ve ikincisi, kullanımı 50'li yıllarda ve 60'lı yılların başında Raman spektroskopisinin gelişimini teşvik eden iyi Toronto tipi lambaların gücünden genellikle daha azdır.  

Işık akısını arttırmaya hemen hemen aynı anda katılan atomların sayısını arttırmak için, mümkün olduğu kadar çok sayıda uyarılmış atom biriktirmek amacıyla üretimin başlangıcını geciktirmek gerekir, bu da ters bir popülasyon yaratır ve bunun için lazer oluşumunu arttırmak gerekir. eşik ve kalite faktörünü azaltır. Örneğin aynaların paralelliği bozulabilir ve bu da sistemin kalite faktörünü keskin bir şekilde azaltacaktır. Böyle bir durumda pompalama başlatılırsa, popülasyon seviyesinin önemli ölçüde tersine çevrilmesiyle bile üretim eşiği yüksek olduğundan üretim başlamaz. Aynanın başka bir aynaya paralel konuma döndürülmesi sistemin kalite faktörünü arttırır ve dolayısıyla lazer eşiğini düşürür. Bu nedenle lazer radyasyon gücü büyük ölçüde artar. Lazer üretimini kontrol etmenin bu yöntemine Q-anahtarlı yöntem denir.  

Bu olasılık pratikte lazerin Q faktörünün değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu şu şekilde yapılır. Lazer boşluğu aynalarından birinin çıkarıldığını düşünün. Lazer, aydınlatma kullanılarak pompalanır ve üst seviyedeki nüfus maksimum değerine ulaşır, ancak henüz uyarılmış bir emisyon yoktur. Popülasyon hala ters çevrilmiş durumdayken, daha önce kaldırılan ayna hızla yerine taşınır. Bu durumda uyarılmış emisyon meydana gelir, üst seviyedeki popülasyonda hızlı bir azalma meydana gelir ve yalnızca 10 - 8 saniye süren dev bir darbe ortaya çıkar. Bir darbede yayılan 25 J enerjiyle, lazer radyasyon gücü 2 5 - 109 W'tur - çok etkileyici bir değer, yaklaşık olarak büyük bir enerji santralinin gücüne eşittir. Doğru, elektrik santrali tüm yıl boyunca bu güç seviyesinde çalışıyor, 10 - - 8 saniye değil. İlk lazer modellerinde aynalar mekanik olarak hareket ettiriliyordu, ancak şimdi bu bir Kerr veya Pockels hücresi kullanılarak elektro-optik olarak yapılıyor.  

Efsane 3. Lazer silahlarının “enerjisi” ateşli silahlarla karşılaştırıldığında önemsizdir. “Karşılaştırma için: 1936 modelinin 76 mm F-22 tümen silahının gücü yaklaşık 150 megavattır (ABL'ninkinden 150 kat daha fazladır)!.. Patlayıcı enerjiyi hesaba katmıyoruz. Mermide hala aynı miktar var. Şu basit gerçeği düşünün: İkinci Dünya Savaşı'ndan kalma, hurda metal fiyatına sahip küçük bir antik top, ultra modern bir "savaş" lazer ağırlığından yüzlerce kat daha güçlüdür. onlarca ton ve maliyeti 5 milyar doların üzerinde. Bir ABL'den yapılan tek bir atış milyonlarca dolara mal oluyor ve bu atış, enerji açısından ağır bir makineli tüfek patlamasıyla karşılaştırılabilir.

0,01 saniyede geliştirilen gücü sabit radyasyonun gücüyle karşılaştırmak ve bu karşılaştırmayı kullanarak daha "uzun ömürlü" silahların aşağılığını "kanıtlamak" bir okul fizik dersiyle bile çelişir. Hedefe gönderilen enerjiyi hesaplayarak doğru bir karşılaştırma yapmaya çalışalım.

Elbette enerjiyi kullanarak da hesaplama yapabilirsiniz, ancak bunu gerçekten doğru bir şekilde yaparsanız, o zaman bu çok daha zor olacaktır, çeşitli faktörleri ve çekinceleri hesaba katmayı gerektirir - çünkü o zaman saymanız gerekir etkili ışın enerjisi, bunun bir kısmı doğrudan hedefi yok etmeye harcanacak.

Hedefe gönderilen lazer enerjisinin tamamını toplu olarak aptalca alamazsınız, bu tamamen yanlıştır.
Sonuçta, bir lazer ışını temel olarak kinetik silahlardan farklıdır, çünkü düşük güçlü bir silah olduğundan önemli ölçüde yansıtılabilir ve hedefe etki etmesi bir mermiye göre çok daha uzun sürer. Temelde lazer, hedef üzerindeki belirli bir noktayı onlarca saniye boyunca ısıtır. Bu durumda bu noktadan gelen ısı (enerji):
çevredeki havayı ısıtmak için zararsız bir şekilde harcanır,
Kızılötesi radyasyon şeklinde çevreye zararsız bir şekilde kaçar,
hedefin gövdesi boyunca termal iletkenlik nedeniyle zararsız bir şekilde yayılır (duvarlar metalse ve özellikle hedef hareket ediyorsa).

Ve ışın enerjisinin yalnızca çok küçük bir kısmı (%1-2 olması iyidir) hedef malzemeyi gerçekten yok eder (yumuşatır, eritir, buharlaştırır, yakar). Bir mermi durumunda, genellikle enerjisinin çoğu (patlayıcının enerjisi dahil) tam olarak hedefi vurmak için harcanır.

Dr. Phillip Sprangle, savaş deniz lazerleri üzerine):

Lazer Ölümcüllüğü

1/4 poundluk hedef malzemenin termal olarak ablasyonlanması ~ 1,3 MJ lazer enerjisi gerektirir

1 MJ ~ 1/2 pound patlayıcıya eşdeğerdir

5 saniyelik bir etkileşim süresi için gerekli lazer gücü > 250kW'tır

100 kW absorbe 2 saniyelik lazer gücü ~ 20 gram (~ 8 peni)

Yani bu mühendis 100 kW olduğunu bildiriyor absorbe güç hedef üzerindeki 20 gram maddeyi 2 saniyede buharlaştıracaktır. Bu da yaklaşık 40 gram patlayıcıya eşdeğer. Kirişin çıkış gücünden değil, malzeme tarafından tamamen emilen güçten bahsettiğimizi özellikle vurguluyor. Ancak hedefte bu kadar çok enerjinin emilmesi için ne tür bir yayılan güce ihtiyaç olduğu konusunda mütevazı bir şekilde sessiz kaldı. Açıkçası çünkü sayılar tamamen ulaşılamaz olacak.

Birisi oradaki merminin veya merminin hava direncini aşmak için çok fazla enerji harcadığına inanıyorsa, o zaman lazerle her şey çok daha kötüdür (aşağıya bakınız).

Güç yerine enerjiye göre sayarsak daha da büyük bir sorunla karşı karşıyayız: Bir topun gönderdiği enerjiyi saydığımızda, hangi atış hızını almalıyız? Birkaç büyüklük düzeyinde fark vardır.
Ancak ihbarcımız sadece büyük bir fizikçi değil, aynı zamanda bir ateşli silah uzmanı!
Hangi ateş hızına ulaşacağını biliyor:

12,7 mm NSV ağır makineli tüfeğin namlu çıkış enerjisi 15-17,5 kJ, dakikada 80-100 mermi atış hızıyla. Başka bir deyişle, 100 kW'lık bir lazer bile "üç buçuk" ağır makineli tüfektir (1750'ye karşı 6000 kJ/dak)

Bu gerçekten harika - o aldı dövüş"Uçurumun" ateş hızı. Onlar. nişan alma/yeniden yükleme/soğuma molalarını hesaba katan atış hızı.
Ancak lazer için bu kesintileri hesaba katmadı; anlık gücü bir darbe olarak aldı.
Parmağın eşekle başka bir karşılaştırması.
Bir lazer için 100 kW (yani en yüksek güç) alırsanız, o zaman bir makineli tüfek için almanız gerekir. teknikŞu andaki (en yüksek) ateş hızı. "Utes" için bu hız 700-800 mermi/dakikadır.
Ve sonra makineli tüfek için 13.000 kJ/dak elde ederken, 100 kW'lık bir lazer için 6.000 kJ/dak elde ediyoruz. Ve bu hala mütevazı.

Dönen bir namlu bloğu ve 6000 mermi/dakika hızıyla bir tür hızlı ateş edebilirsiniz.
Ve onun gönderdiği enerjinin 100 bin kJ/dk'dan fazla olmasını sağlayın. Bir lazerden iki kat daha büyük!
Yani bu durumda, lazer, onu nasıl sayarsanız yapın, güç veya çıkış enerjisi açısından yana doğru tütüyor.
Mukayese edilemeyecek kadar büyük boyutlarda. 100 kW katı hal lazerinin ne olduğunu hatırlıyor muyuz?

Ancak topun konusuna dönelim. F-22'nin namlu çıkış enerjisi 1,35 MJ, ABL'nin gücü ise 1,1 MW, yani. HER SANİYE 1,1 MJ. Böylece lazer dakikada 48 “mermi” ateşliyor. Bir megawatt'ı TNT'ye dönüştürdüğümüzde, saniyede 240 g patlayıcı ve dakikada 14,4 kg patlayıcı elde ediyoruz; bu, aynı silahtan çıkan 18 adet yüksek patlayıcı parçalanma mermisinin içeriğine eşdeğerdir.

Bununla birlikte, enerji ile ilgili tüm bu hesaplamaların başlangıçta karşılaştırma yapmak için başlatıldığı anlayışına geri dönmek daha da iyidir. öldürücülük namlulu topçu (veya tüfek) ile belirli bir güce sahip bir lazer.
Bunu birkaç kez yazdım ama Pozhidaev bunun üstesinden gelemedi. Bunun yerine, tahminlerimi kendi tahminleriyle değiştirdi, onların fiziksel anlamlarını hiç anlamadı. Ortaya çıkardığı formülleri aldı, aptalca sayıları değiştirdi ve tamamen saçmalık elde etti - sanki bir ABL lazerinin bir dakikalık "atışı" aslında 76 mm'lik bir topla bir hedefe 50 mermi ateşlemeye eşdeğermiş gibi.
Her ne kadar bu megawatt ABL'nin bir roket üzerindeki etkisini açıkça gösteren, benim sağladığım videoyu görmeden edemedi:

Burada lazer 20 saniye boyunca mı parlıyor? Yani, Pozhidaev'in "enerji" hesaplamalarına göre, lazerin "16 F-22 mermisi fırlattığı" ve hedef füzenin 76 mm'lik bir silahtan 15'e kadar darbeye dayandığı ve ayın 16'sında bir şeyin uçtuğu ortaya çıktı ondan.
Bu mucizenin iki açıklaması var:
veya hedef füze Alman Tiger tankı gibi zırhlıydı,
ya da "fizikçimizin" enerji hesaplamaları, bu hesaplamaların hedef üzerindeki etkinin etkisini değerlendirmeye hizmet ettiği ve tartışma arzusundan dolayı sayılarla aptalca hokkabazlık yapmadığı gerçeğinin küresel bir yanlış anlaşılmasından kaynaklanan saçmalıktır. Lazerin çıkış enerjisinin hedefte emilen enerjiyle karıştırılmaması gerektiği konusunda yanlış anlaşılma.

Sonuç açık, hımm...

Silahın gücünü, atışın gücünü esas alarak mütevazı bir şekilde hesapladığımı, merminin hedefe çarpma süresinin genellikle namludaki hızlanma süresinden çok daha az olduğunu, yani mermiyi vurma gücü anlamına geldiğini unutmayın. Hedef daha da büyük olacak. Hiçbir lazer yaklaşamaz bile.

Lazerin vurduğu mesafedeki silahın vurmayacağı ya da ulaşamayacağı yönünde bir itiraz da olabilir.
Peki sorunlar neler? Uçak güdümlü bir füzeyi veya uçaksavar füzesini alın. Bunlar da konvansiyonel silah kavramına dahil olup, lazerlerden de her bakımdan üstündürler.

Ancak lazerin gerçek "değeri" daha yüksektir. Gerçek şu ki, ateşli silahla hedefli atış yapıldığında bile “enerjinin” büyük kısmı düşmana değil çevredeki manzaraya gidiyor. Bunun nedeni, merminin/merminin kaçınılmaz dağılımını sağlayan bir düzine faktörden (rüzgar, nemdeki dalgalanmalar, hava basıncı ve sıcaklık, Coriolis kuvveti vb.) kaynaklanmaktadır. Ve foton akışı, pek çok verimsiz kayıp hariç, tam olarak gönderildiği yere uçar

İlk olarak, Pozhidaev burada görünüşe göre çevredeki manzaraya hiç çarpması gerekmeyen güdümlü silahları unutmuş.

İkincisi, onun için çok kötü bir haber; rüzgar, nem, toz ve hatta sadece hava, lazer ışınının enerjisini mermilerden/mermilerden çok daha ölümcül şekilde etkiliyor.

Karakteristik olarak, efsanelerle mücadelesinde lazer silahlarının bu zor sorununu tamamen görmezden geldi. O kadar titiz bir reddiyeci ki: Burada okuyoruz, burada okumuyoruz ama burada balığı sarıyoruz.
Daha önce genel hatlarıyla özetlediğim de doğru.

Görünüşe göre, tek başına atmosfer koşullarında ve gerçek savaşta etkili lazer silahları yaratmayı imkansız hale getirdiği göz önüne alındığında, bu konuyu daha ayrıntılı ve sayılarla ortaya koymanın zamanı geldi.

Bunu yapmak için, Deniz Araştırma Laboratuvarı'nın yüksek enerjili lazer ışınlarının çeşitli koşullarda yayılmasına ilişkin ilgili bilimsel araştırmasını kullanacağım (Yüksek Enerjili Lazerin Yayılması)

Çeşitli Ortamlardaki Kirişler). (bahşiş veren arkadaşa teşekkürler sergeyvz )
Buradan bazı ilginç grafiklere bakalım:








Bu grafikler, 5 kilometre uzaklıktaki bir hedefe ulaşan ışın gücünün, farklı dalga boyları ve atmosferdeki farklı koşullar (şehir, deniz, çöl ve kırsal) için yayılan güce nasıl bağlı olduğunu göstermektedir.
Burada 1,045 μm (koyu mavi eğri) dalga boyuyla ilgileniyoruz, bu gelecek vaat eden katı hal lazerlerinin radyasyonuna çok yakın (JHPSSL için 1,06).
Birincisi, şehir havasında (10 km görüş mesafesiyle) 30 kW'lık bir eşik olduğu, yani ne kadar güç yayarsak yayalım, birkaç megawatt bile olsa daha fazla gücün hedefe ulaşamayacağı ortaya çıktı.
Geriye kalan her şey şehir tozu tarafından emilecek/dağıtılacak.
Yani şehrin "temiz" havasında savaş lazerleri pratik olarak uygulanamaz.
Şehir dışında, kırsalda eşik 400 kW civarında, bu da çok fazla değil.
Bu durumda yayılan güç yaklaşık 1,3 MW olmalıdır; geri kalanı yol boyunca harcanacaktır.

Bu eşik nereden geliyor? Gerçek şu ki, havada bulunan katı parçacıkların aerosolü, lazer mühendisleri için son derece rahatsız edici bir olguya yol açmaktadır - ışının termal olarak bulanıklaşması.
Mekanizma şu; lazer, belirli bir güçten başlayarak katı parçacıkları o kadar ısıtır ki, bunlar ayrışır/buharlaşır ve havayı daha yoğun bir şekilde ısıtır, hava genişler ve odaklanmamış, saçılan bir mercek gibi ışın için çalışmaya başlar.
Işın gücündeki daha fazla artış yalnızca "bulanık enerji" oranında bir artışa yol açar.

Çölde ve denizde durum daha iyidir, 1,06 dalga boyuna sahip bir lazer için eşik yoktur, ancak kayıplar hala çok yüksektir - 5 kilometrede ışın enerjisinin sırasıyla% 70 ila 50'si kaybolur. . Bu, Amerikalıların lazerlerini çöldeki (Beyaz Kumlar) ve denizdeki eğitim sahasında sergilemekten neden bu kadar hoşlandıklarını açıkça ortaya koyuyor.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, bir top mermisi 5 km mesafede frenleme nedeniyle kinetik enerjisinin %70'ini kaybedecek olsa da içindeki patlayıcının enerjisi yol boyunca azalmayacaktır. Lazerle bu imkansızdır.

Ayrıca burada yağış, sis veya herhangi bir hava kirliliğinin dikkate alınmadığını da anlamak gerekir. Bu durumlarda, ışın zaten birkaç kez zayıflatılmıştır ve tamamen arızalanana kadar, bu da lazer silahlarının kullanımını yalnızca iyi hava koşullarında ve bir sis perdesi veya patlamalardan kaynaklanan toz ve dumanın olmadığı durumlarda azaltır.

Yani gönderildiği yere uçan ve TNT'sini dürüstçe hedefe ileten mermidir ve yol boyunca "lazer ışınının fotonları" havayı, suyu, tozu ısıtır ve çoğunlukla herhangi bir yere uçar, ancak hedefe değil hedef.

Efsane 4. Lazer verimliliği - yüzde birimleri.

Aslında savaş lazerleri için bu oran %20,6'ya kadar çıkıyor ve bu sınır değil. RELI programı kapsamında verimliliğin %25'e çıkarılması planlanıyor. Raytheon'un askeri uygulamalara uyarladığı fiber lazerler halihazırda %30 civarında bir verime sahip. Ateşli silahlar için - %20-40.

Efsane 5. Lazer ışınının büyük bir kırınım sapması vardır.

“Burada, lazer radyasyonunun her zaman bir açı = dalga boyu / ışın çapı ile ayrıldığını belirten, fiziksel olarak aşılmaz kırınım yasası yürürlüğe giriyor. Özellikle 2 mikron dalga boyuna sahip bir kızılötesi savaş lazeri alırsak (THEL savaş lazerleri vb. işe yarar). bu uzunlukta .) ve ışın çapı 1 cm ise, 0,2 miliradyanlık bir sapma açısı elde ederiz (bu çok küçük bir tutarsızlıktır - örneğin, geleneksel lazer işaretleyiciler/uzaklık ölçerler 5 miliradyan veya daha fazla sapar). 100 metre mesafedeki 0,2 mrad, noktanın çapını 1 cm'den yaklaşık 3 cm'ye çıkaracaktır (eğer hala okul geometrisini hatırlayan varsa). 100 metre ve bir kilometrede ışının yoğunluğu 300 kat azalacak.”

Aslında, başlangıç ​​çapı 1 cm olan bir ışın yayan bir savaş lazeri, küçük yeşil adamlarla hemen hemen aynıdır... en azından asgari düzeyde bilgi yükü taşımayan, sağlıksız bir fantezinin meyvesi.

En çok sevdiğim şey bu.
Gerçek şu ki, eğer herhangi bir lazer gerçekten savaş alanında bir imha aracı olarak kullanılmışsa, o zaman bu kadar (veya hatta daha küçük) bir ışınla kullanılmıştı. Sadece Yoldaş Pozhidaev'in kendisi bu konuda asgari düzeyde bile bilgi sahibi değildir. Sözde olanlardan bahsediyoruz göz kamaştırıcılar (kör edici lazerler). Doğal olarak hızla uzaklaşan ışınları bir engel değildi çünkü bu kör olmak için yeterliydi.

Gerçekte, odaklama optiği kullanıldığında, kırınım sapması yaklaşık λ/D'dir; burada lambda dalga boyu ve D aynanın çapıdır (diğer bir deyişle odaklanma nedeniyle hedefe doğru giderek daralan ışının başlangıç ​​çapı; a) büyük başlangıç ​​“kalınlığı” düşük kırınım sapmasını sağlar).

ABL durumunda, dalga boyu 1,315 mikron ve ayna çapı 1,5 m'dir, birini diğerine böldüğümüzde, yaklaşık 10 üzeri radyanın eksi 6'ncı kuvveti kadar bir sapma elde ederiz. Başka bir deyişle, Boeing lazer ışını bir kilometre mesafeye yalnızca... 1 milimetre kadar "yayılacaktır". 200 km mesafede kırınım sapması 20 cm olacaktır. ABL ışınının gerçek sapması kırınım sınırını yalnızca 1,2 kat aşmaktadır.

Silahların savaş alanında fiilen kullanılması durumunda 1,5 metre veya 50 cm çapında aynalar veya karmaşık odaklama optik sistemleri kullanılamaz. Aksi takdirde sonuç, savaş lazerleri değil, yalnızca ideal koşullar altında gösterilmek üzere çokgen kuklalar olacaktır. Lazer makineli tüfek gibi bir şeye sahip olmak istiyorsak, yaklaşık olarak makineli tüfek boyutunda olmalı ve şok, titreşim, kir vb.'den korkmamalıdır. Bu nedenle, kırınım sapmasını optik hilelerle atlatmaya çalışan tüm fikirler hemen başarısızlığa uğrar; ışın başlangıçta ince olmalıdır.

Bununla birlikte, bu dar uygulama alanlarında, Boeing Füze Savunma Lazeri (ABL) örneğinde olduğu gibi, hassas büyük bir ayna kullanmanın hâlâ mümkün olduğu durumlarda, kırınım sorununun önlenmesi başka bir komik etkiye yol açtı; bu lazerin sabit bir odak uzaklığı, çünkü aynaya odaklanmak prensipte eğriliğini değiştiremez. Bu 30 cm kalınlığında bir seramik yekpare, taşlanması/cilalanması tam bir yıl sürüyor!
Buna göre ABL, ışının basketbol topu büyüklüğünde odaklandığı belirli bir dar aralıktaki hedefleri vurabiliyordu. Roket uçaktan birkaç kilometre uzakta havalanmış olsaydı, bu mesafede çok kalın, 1,5 metre çapında bir kirişe sahip olacaktı ve büyük ihtimalle güçsüz olacaktı. Her halükarda yakın mesafelerdeki testler bazı nedenlerden dolayı gösterilmedi. Komik olurdu.

Efsane 6. Lazer silahlarından kendinizi rahatlıkla koruyabilirsiniz- örneğin alüminyum bir ayna.

Gerçekten de metaller inanılmaz yansıma katsayılarına sahip olabilir. Ancak öncelikle bu katsayılar büyük ölçüde “kağıt”tır. Gerçek bir roket fırlatıldıktan sonra hasara ve kirlenmeye neden olur.

Ah nasıl? Pozhidaev'in fantezi dünyasındaki gerçek savaş füzelerinin baştan sona tamamen kir ve çiziklerle kaplı olduğu ortaya çıktı. Sonuçta lazer temiz yer aramayacak, ihtiyaç duyduğu yere vuracak. Ve orada kir ve hasar olmalı, aksi takdirde lazer işçileri aptallık yapacaktır.

İkinci olarak, yakın kızılötesi aralıkta metallerin yansıtıcılığı genellikle oldukça ortalama düzeydedir; modern savaş lazerlerinin çalıştığı yer burasıdır. Örneğin, en iyi performansa sahip olan alüminyum, IR aralığında çok büyük bir yansımaya sahiptir. Ancak 1 mikron dalga boyunda yansıma %75'e düşer. Bu arada, modern "hiperboloitler" tam olarak 1 mikronluk (ABL - 1.315 mikron) "mahallede" yayılır. Aynı zamanda, yüzlerce kilovatın% 25'i, cildin ince üst katmanını ısıtmak ve eritmek için fazlasıyla yeterlidir; bu noktada yansıma sona erecektir - lazer radyasyonunun emilimi, sıcaklık arttıkça hızla artar ve keskin bir şekilde atlar. erime başladıktan sonra.

Tamam, bakalım gerçekten nasıllar yakın IR aralığında metallerin yansıma katsayıları.

Burada 1 mikronluk bölgedeki ilk kırık çizgi (Nd:YAG) tam olarak savaş katı hal lazerlerimizin radyasyonuna karşılık gelir.

Alüminyumun bu radyasyonun yalnızca %7'sini emdiği, yani %75'ini değil %93'ünü yansıttığı ortaya çıktı.
Ve eğer bakır, gümüş veya altın kaplama yaparsanız %97-99'a kadar yansıyacaktır.
Bu arada titanyum da yaklaşık %95'i yansıtıyor. "Çok ortalama oranlar", evet.
Ve en saldırgan olan şey Metalin ısıtılması emme katsayısını arttırır. Ancak bu, bakır ve alüminyum gibi yüksek oranda yansıtıcı demir olmayan metaller için geçerli değildir çünkü bu metaller yüksek yansıtma ve yüksek termal iletkenliği bir araya getirir ve bu da lazer kesimin verimliliğini azaltır. Dolayısıyla roket, Pozhidaev'in iddia ettiği gibi "eriyip yansımayı bitiremeyecek".

Peki ya "çocukça" soru ne olacak - "eğer bir lazer ışını bir aynayla odaklanabiliyor ve hedeflenebiliyorsa, o zaman neden kendinizi bir aynayla koruyamıyorsunuz?" Lazerlerin kendisi genellikle çok fazla yansıtabilen çok katmanlı dielektrik aynalar kullanır; ancak bu aynalar son derece dar bir aralıkta ve yalnızca kesin olarak tanımlanmış açılardadır. Ek olarak soğutulurlar - ve bunu hedefin tüm yüzeyiyle yapmak genellikle imkansızdır.

Cesur ihbarcımız, önerdiğim en basit ve %100 etkili korumayı, ablatif reçineyi bir kez daha göz ardı ettiğini belirtti. Alçalan uzay aracı ve ICBM savaş başlıkları tarafından korunuyor.
Ve bu, buharlaştığında devasa miktardaki harici ısı akışını ortadan kaldırabilir.

Efsane 7. Lazerlerin aşırı ısınma sorunu çözülemez. “Her megawatt enerjiye karşılık, uçağı kızdıracak kadar ısıtıp yere yakabilecek 4 megawatt ısı üretiliyor. 1800 m/sn gaz akış hızına sahip soğutma sistemi (Laval nozzle) bunu başaramadı. üretilen tüm ısıyı gövdeden dışarı üfleyin.

Gerçekte, ısı miktarlarının megavat cinsinden “kullanımı” başlı başına oldukça önemsizdir. "Kızıl-sıcak" dizel lokomotif gören var mı? Bu arada, birkaç megavatlık güce sahip iyi bir dizel, yağa ve soğutma sistemine bir megavattan fazla ısı aktarıyor. "Silahın" sınırlı hacminden ısıyı uzaklaştırma görevi çok daha az basittir. ABL kimyasal lazer durumunda, ısıtılmış reaksiyon ürünleri rezonatörden (ünlü Laval nozulu kullanılarak) basitçe üflenir ve ardından soğutma için sıvı amonyak kullanılır. Sorunlu kriyojenik bileşenlere sahip oldukça hantal bir sistem - ancak gerçekten etkileyici miktarlarda ısıyı "geri kazanma" kapasitesine sahip.

Bu sorun aslında az çok yalnızca açık devre kimyasal gaz lazerleri için çözüldü; aptalca sıcak zehirli gazları çevreye salıyorlar. Ama ilerlememiz katı hal lazerlerine gelmiş gibi görünüyor? Orada her şey çok daha kötü.

400 kW'lık ısıdan kurtulması gereken taktik katı hal lazerleri, kriyojenik "buzdolapları" olmadan da yapabilir. Dolayısıyla HELLADS, normal bir katı hal ile bir lazerin sıvı çalışma sıvısıyla "geçmesinin" bir ürünüdür; ikincisinin dolaşımı ve “tabancanın” dışındaki aşırı ısıyı giderir. General Atomic'in en son ürünü de dikkat çekicidir: lazerleri soğutmak için özel olarak tasarlanmış bir termal enerji akümülatörü. 35 kg'lık modül 230 kW'ı emebilir; ısı, enerji yoğun balmumu benzeri malzemeyi eritir. Sonuç olarak HELLADS modu, iki dakikaya kadar sürekli radyasyonun ardından otuz saniyelik bir ara verilmesinden oluşuyor.

Bugün böyle bir HELLADS yok. Böyle bir taktiksel lazer, deneysel bir model biçiminde bile henüz oluşturulmamıştır.
Bu projenin mevcut durumu şu şekildedir: 34 kW'lık belirli bir ana modül oluşturuldu ve test edildi (2011'de) ve şimdi gücü 150 kW'a çıkarmak gerekiyor. Üstelik bunu 2012 yılı sonuna kadar yapmayı planlıyorlardı ama hala bir sessizlik var. Haber yok. General Atomics web sitesinde de sessizlik var, sürekli vaatler var ve bundan 150 kW'lık bir lazerin henüz yaratılmadığı anlaşılıyor. Taş çiçeği çıkmıyor gibi görünüyor.
Termal bataryaya gelince, onunla ilgili son haber 2010 yılına aitti ve kapasitesi burada veriliyor - 3 MJ. Bu, 150 kW'lık bir lazer için yalnızca 5 saniyelik soğutma sağlayabileceği anlamına gelir. Yani burada gerçekler yerine yine Pozhidaev'in fantezilerinin bir tür bulutsuz akışı var.

Efsane 8. Savaş lazerleri için güçlü ve kompakt enerji kaynakları yoktur.

Bu kısmen doğrudur; 500 kW'lık bir jeneratöre ve ilgili güce sahip kapasitörlere ihtiyaç duyulması nedeniyle, kamyondan daha küçük bir şeye 100 kW'lık katı hal lazeri yerleştirmek henüz mümkün değildir. Bunlar sorunun gerçek boyutudur ve bunların “nükleer reaktörler” fantezileriyle hiçbir ortak yanı yoktur. Uygulamada, HEMTT kamyonunun hibrid versiyonu - HEMTT A3, temel konfigürasyonda bile, 200 kW'a kadar "dışa aktarılan" enerji sağlayabilen 350 kilovatlık bir elektrik jeneratörüne sahiptir. Motor gücünü 505 hp'ye çıkarırken. A3, “harici” tüketiciye 400 kW sağlayabilir. Güzel bir eklenti 1,5 megajoule kapasitör bankasıdır. Başka bir deyişle, blog dünyasının sakinleri enerji santrali hayal ederken, aslında oldukça ileri teknolojiye sahip bir kamyon beliriyor.

Sorunun gerçek boyutunun ne olduğunu ve Pozhidaev'in yüksek teknolojili bir kamyona 100 kW'lık bir lazer yerleştirme konusunda ne kadar yanıldığını yukarıda zaten göstermiştim.

Efsane 9: Her lazer atışının maliyeti milyonlardır.

Gerçekte bir atış ABL'nin maliyeti 10.000 dolardır; Yerli “16 milyon” bir propagandadır… abartıdır. Bu, Fagot gibi basit, taşınabilir bir ATGM'nin yaklaşık maliyetidir. Daha ciddi tanksavar füzeleri onbinlerce dolara mal oluyor, Maverick (28 km menzilli havadan karaya füze) - 154 bin dolar, bir Patriot füzesi - 3,8 milyon dolar. ABL'ninki - hidrojen florür THEL için bile 2-3 bin dolardı, buna rağmen aslında bu lazer hidrojen değil, oldukça pahalı döteryum kullanıyordu.

Lazer Boeing'i bir saatlik kullanmanın maliyetinin 92.000 doların üzerinde olması bekleniyordu.
Toplamda 4-6 el ateş edebilir ve onlarca saat boyunca devriye gezmesi gerekir.
Dolayısıyla en asgari tahmine göre aşının maliyeti yüzbinlerce dolar civarındadır.

Efsane 10. Lazer silahlarla çözülebilen tüm sorunlar, geleneksel yöntemlerle daha kolay ve daha ucuza çözülebilir.

Bu teori zaten tutarsızlığını kanıtladı. İsrail'in Hamas'ın roket saldırılarına karşı önleyici füzeler (Demir Kubbe sistemi) yardımıyla kendini savunma çabaları buna bir örnektir. Bir anti-füze fırlatmasının maliyeti 30-40 bin dolardır. Grad füzesinin maliyeti 1 bin doları buluyor, Kassam füzesinin maliyeti ise 200 doları geçmiyor. Dolayısıyla müdahale, saldırı araçlarının kendisinden 40-200 kat daha pahalıya mal olacak. Hamas sözcüsü Tarık Ebu Nazar'ın bu vesileyle belirttiği gibi, "eğer roketatarlarımızın yaptığı her saldırı İsraillilere onbinlerce dolara mal oluyorsa, hedefe ulaşıldığını kabul edeceğiz." Sonuç olarak, bazı kötü gazeteciler "kesim" nedeniyle lazer geliştiricilerini değil, ilgili İsrail-Amerikan programını kapatanları suçluyor. Centurion sisteminin ayrıca kısa menzili ve yüksek mühimmat tüketimi nedeniyle sınırlı kullanımı olduğu ortaya çıktı.

İsrail'in füze saldırılarına karşı mücadelesinin tarihi bunun tam tersini kanıtladı.
Bilindiği gibi THEL lazer sistemi başlangıçta bu amaç için geliştirildi.
İsrail çok para harcadı, ama hepsi sonuçsuz kaldı; sistem belli ki savaşa hazır değildi ve proje kapatıldı.
Proje katılımcıları için ölümcül eksiklikleri, insanların kelimenin tam anlamıyla son derece zehirli bileşenlere sahip tankların üzerinde oturması gerçeğinden, ucuz bir füzenin tesise çarpması durumunda felakete yol açacağından, hedefleri kötü bir şekilde vuramamasına kadar açıktı. hava durumu.

Sonuç olarak İsrailliler eski güzel uçaksavar füzeleri olan Demir Kubbe sistemine ulaştılar ve şimdi bunları toplu olarak kullanıyorlar.
Görünen o ki, yerleşim yerlerine isabet eden Filistin füzelerinden ve sivil ölümlerinden kaynaklanan hasarın hala önleme füzelerinin maliyetinden daha yüksek olduğuna inanıyorlar.

Elbette bu, lazerlerle ilgili efsanelerin tam listesi değil. Çoğu aynı prensip üzerine inşa edilmiştir - ya bilinçli bir yalan ya da bir sineği dikkatlice file dönüştürmek. Aslında savaş alanındaki lazerler gerçektir ve bunları elde edebilen bir ordu etkileyici bir avantaj elde edecektir.

Lazer hayranı, kelimenin tam anlamıyla her efsane ifşasını kasıtlı yalanlara, saçma icatlara ve çarpıtmalara dayandırarak söyledi.

Yani gerçek olan, yalnızca lazer silahlarının ilgisiz şampiyonlarının şaşırtıcı teknik cehaleti ve geliştiricilerinin sınırsız iştahı ve saçmalıklarıdır.

Bu nedenle, lazer silahlarıyla ilgili bu konu, okuma yazma bilmeyen askeri uzmanların ve diğer gazetecilerin belirlenmesi için bir turnusol testi olarak mükemmel bir şekilde kullanılabilir.

Lazer radyasyonunun süresi

Süre lazerin tasarımına göre belirlenir. Zaman içindeki radyasyon dağılımının aşağıdaki tipik modları ayırt edilebilir:

Sürekli mod;

Darbe modu, darbe süresi pompa lambasının yanıp sönme süresine göre belirlenir, tipik süre Dfl ~ 10-3 s;

Rezonatörün Q-anahtarlama modu (radyasyon darbesinin süresi, lazer eşiğinin üzerindeki pompalamanın fazlalığı ve Q faktöründeki anahtarlama hızı ve hızı ile belirlenir, tipik süre 10-9 - 10 aralığındadır) -8 s, bu radyasyon sürelerinin nanosaniye aralığıdır);

Rezonatördeki senkronizasyon modu ve uzunlamasına modlar (radyasyon darbe süresi Dfl ~ 10-11 s - radyasyon sürelerinin pikosaniye aralığı);

Radyasyon darbelerinin zorla kısaltılmasının çeşitli modları (Dfl ~ 10-12 s).

Radyasyon gücü yoğunluğu

Lazer radyasyonu, yüksek güç yoğunluğuna sahip dar bir ışın halinde yoğunlaştırılabilir.

Radyasyon gücü yoğunluğu Ps, lazer ışınının kesitinden geçen radyasyon gücünün kesit alanına oranıyla belirlenir ve W cm-2 boyutuna sahiptir.

Buna göre radyasyon enerjisi yoğunluğu Ws, lazer ışınının kesitinden geçen enerjinin kesit alanına oranıyla belirlenir ve J cm-2 boyutuna sahiptir.

Bir lazer ışınındaki güç yoğunluğu, aynı fazda uzayda seçilen bir noktaya gelen tek tek atomların çok sayıda tutarlı radyasyonunun enerjisinin eklenmesi nedeniyle büyük değerlere ulaşır.

Bir optik mercek sistemi kullanılarak tutarlı lazer radyasyonu, nesnenin yüzeyindeki dalga boyuyla karşılaştırılabilecek küçük bir alana odaklanabilir.

Bu bölgedeki lazer radyasyonunun güç yoğunluğu çok büyük değerlere ulaşıyor. Sitenin merkezinde güç yoğunluğu:

burada P, lazer radyasyonunun çıkış gücüdür;

D, optik sistemin merceğinin çapıdır;

l - dalga boyu;

f, optik sistemin odak uzaklığıdır.

Muazzam güç yoğunluğuna sahip, çeşitli malzemeleri etkileyen lazer radyasyonu, olay odaklı radyasyon alanında onları yok eder ve hatta buharlaştırır. Aynı zamanda malzemenin yüzeyinde lazer ışınımının meydana geldiği bölgede yüzbinlerce megapaskallık hafif bir basınç oluşturulur.

Sonuç olarak, lazer radyasyonunu çapı yaklaşık olarak radyasyon dalga boyuna eşit olan bir noktaya odaklayarak, 106 MPa'lık bir ışık basıncının yanı sıra 1014 değerlerine ulaşan muazzam radyasyon gücü yoğunlukları elde etmenin mümkün olduğunu not ediyoruz. -1016 W.cm-2, sıcaklıklar birkaç milyon kelvin'e kadar çıkıyor.

Optik bir kuantum rezonatörün blok diyagramı

Lazer üç ana bölümden oluşur: aktif ortam, pompa cihazı ve optik boşluk. Bazen bir termal stabilizasyon cihazı da eklenir.

Şekil 3 - Lazer blok şeması

1) Aktif ortam.

Uyarılmış emisyon nedeniyle rezonans emilimi ve amplifikasyonu için, dalganın, atomları veya atom sistemleri istenen frekansa "ayarlanmış" bir malzemeden geçmesi gerekir. Başka bir deyişle, malzemenin atomları için E2 - E1 enerji seviyelerindeki fark, elektromanyetik dalganın frekansının Planck sabiti ile çarpımına eşit olmalıdır: E2 - E1 = hn. Ayrıca uyarılmış emisyonun soğurulmaya üstün gelmesi için üst enerji seviyesinde alt enerji seviyesinden daha fazla atom bulunması gerekir. Bu genellikle olmaz. Ayrıca, yeterince uzun bir süre kendi başına bırakılan herhangi bir atom sistemi, çevresi ile düşük sıcaklıkta dengeye gelir; en düşük enerji durumuna ulaşır. Yüksek sıcaklıklarda sistemdeki bazı atomlar termal hareketle uyarılır. Sonsuz derecede yüksek bir sıcaklıkta, tüm kuantum durumları eşit şekilde doldurulur. Ancak sıcaklık her zaman sonlu olduğundan, atomların büyük çoğunluğu en düşük durumdadır ve durumlar ne kadar yüksekse, o kadar az doludurlar. Mutlak T sıcaklığında en düşük durumda n0 atom varsa, o zaman enerjisi en düşük durumun enerjisini E miktarı kadar aşan uyarılmış durumdaki atom sayısı Boltzmann dağılımı ile verilir: n=n0e -E/kT, burada k Boltzmann sabitidir. Denge koşulları altında düşük durumlarda her zaman yüksek olanlara göre daha fazla atom bulunduğundan, bu tür koşullar altında uyarılmış emisyon nedeniyle amplifikasyondan ziyade absorpsiyon her zaman baskın olur. Belirli bir uyarılmış durumdaki fazla miktarda atom, yalnızca yapay olarak bu duruma aktarılarak ve termal dengeye döndüklerinden daha hızlı bir şekilde oluşturulabilir ve muhafaza edilebilir. Uyarılmış atomların fazla olduğu bir sistem, termal dengeye eğilimlidir ve içinde bu tür atomlar yaratılarak dengesiz bir durumda tutulmalıdır.

2) Rezonatör.

Optik rezonatör, spontane geçişler nedeniyle rezonatörde ortaya çıkan zayıf uyarılmış emisyonun, aynalar arasına yerleştirilen aktif bir ortamdan geçerek birçok kez güçlendirileceği şekilde seçilmiş, özel olarak eşleştirilmiş iki aynadan oluşan bir sistemdir. Radyasyonun aynalar arasında çoklu yansıması nedeniyle, aktif ortamın rezonatör ekseni yönünde uzaması meydana gelir ve bu, lazer radyasyonunun yüksek yönlülüğünü belirler. Daha karmaşık lazerler bir boşluk oluşturmak için dört veya daha fazla ayna kullanır. Bu aynaların üretim ve kurulumunun kalitesi, ortaya çıkan lazer sisteminin kalitesi açısından kritik öneme sahiptir. Ayrıca çeşitli efektleri elde etmek için lazer sistemine döner aynalar, modülatörler, filtreler ve emiciler gibi ek cihazlar monte edilebilir. Kullanımları, örneğin dalga boyu, darbe süresi vb. gibi lazer radyasyonu parametrelerini değiştirmenize olanak sağlar.

Rezonatör, lazerin diğer özelliklerinin yanı sıra çalışma dalga boyunun da ana belirleyici faktörüdür. Bir lazerin üzerine inşa edilebileceği yüzlerce hatta binlerce farklı çalışma sıvısı vardır. Çalışma sıvısı, fotonların uyarılmış emisyonuna ve optik amplifikasyon etkisine neden olan elektron popülasyonunun ters çevrilmesi etkisini elde etmek için "pompalanır". Lazerlerde aşağıdaki çalışma sıvıları kullanılır.

Örneğin boya lazerlerindeki sıvı, kumarin veya rodamin gibi kimyasal boyaların çözündüğü metanol, etanol veya etilen glikol gibi organik bir çözücüden oluşur. Boya moleküllerinin konfigürasyonu çalışma dalga boyunu belirler.

Karbondioksit, argon, kripton gibi gazlar veya helyum-neon lazerlerdeki gibi karışımlar. Bu tür lazerler çoğunlukla elektrik deşarjlarıyla pompalanır.

Kristaller ve cam gibi katılar. Katı malzeme genellikle küçük miktarlarda krom, neodimyum, erbiyum veya titanyum iyonları eklenerek katkılanır (aktive edilir). Kullanılan tipik kristaller alüminyum garnet (YAG), itriyum lityum florür (YLF), safir (alüminyum oksit) ve silikat camdır. En yaygın seçenekler Nd:YAG, titanyum safir, krom safir (yakut olarak da bilinir), krom katkılı stronsiyum lityum alüminyum florür (Cr:LiSAF), Er:YLF ve Nd:camdır (neodimyum cam). Katı hal lazerleri genellikle bir flaş lambası veya başka bir lazerle pompalanır.

Yarı iletkenler. Elektronların enerji seviyeleri arasındaki geçişine radyasyonun eşlik edebildiği bir malzeme. Yarı iletken lazerler çok kompakttır ve elektrik akımıyla pompalanır, bu da bunların CD çalarlar gibi tüketici cihazlarında kullanılmasına olanak tanır.

3) Pompalama cihazı.

Pompa kaynağı sisteme enerji sağlar. Bu bir elektriksel kıvılcım aralığı, bir flaş lambası, bir ark lambası, başka bir lazer, bir kimyasal reaksiyon ve hatta bir patlayıcı olabilir. Kullanılan pompalama cihazının tipi doğrudan kullanılan çalışma akışkanına bağlıdır ve ayrıca sisteme enerji sağlama yöntemini de belirler. Örneğin, helyum-neon lazerler, helyum-neon gazı karışımındaki elektrik deşarjlarını kullanır ve neodimyum katkılı itriyum alüminyum garnet (Nd:YAG lazerler) bazlı lazerler, bir ksenon flaş lambasından odaklanmış ışık kullanır ve excimer lazerler, bir ksenon flaş lambasının enerjisini kullanır. kimyasal reaksiyonlar.

Lazerler tıp, fizik, kimya, jeoloji, biyoloji ve mühendislik alanlarında giderek daha önemli araştırma araçları haline geliyor. Yanlış kullanılırsa, operatörlerin ve diğer personelin (laboratuvarda bulunanlar da dahil olmak üzere) körleşmesine ve yaralanmasına (yanıklar ve elektrik çarpması dahil) neden olabileceği gibi önemli maddi hasara da neden olabilirler. Bu cihazların kullanıcıları, bunları kullanırken gerekli güvenlik önlemlerini tam olarak anlamalı ve uygulamalıdır.

Lazer nedir?

"Lazer" kelimesi (LAZER, Uyarılmış Radyasyon Emisyonuyla Işık Amplifikasyonu), "radyasyonun uyarılmış emisyonu ile ışık amplifikasyonu" anlamına gelen bir kısaltmadır. Lazer tarafından üretilen radyasyonun frekansı, elektromanyetik spektrumun görünür kısmı içinde veya yakınındadır. Enerji, lazer kaynaklı emisyon adı verilen bir işlem yoluyla son derece yüksek yoğunluğa yükseltilir.

Radyasyon terimi sıklıkla yanlış anlaşılmaktadır çünkü aynı zamanda bu bağlamda enerjinin aktarımı anlamına da gelmektedir. Enerji bir yerden başka bir yere iletim, konveksiyon ve radyasyon yoluyla aktarılır.

Farklı ortamlarda çalışan birçok farklı lazer türü vardır. Kullanılan çalışma ortamı gazlar (örneğin argon veya helyum ve neon karışımı), katı kristaller (örneğin yakut) veya sıvı boyalardır. Çalışma ortamına enerji verildiğinde heyecanlanır ve ışık parçacıkları (fotonlar) formunda enerji açığa çıkarır.

Kapalı bir tüpün her iki ucundaki bir çift ayna, ışığı lazer ışını adı verilen konsantre bir akış halinde yansıtır veya iletir. Her çalışma ortamı benzersiz dalga boyu ve renkte bir ışın üretir.

Lazer ışığının rengi tipik olarak dalga boyuyla ifade edilir. İyonlaştırıcı değildir ve spektrumun ultraviyole (100-400 nm), görünür (400-700 nm) ve kızılötesi (700 nm - 1 mm) kısımlarını içerir.

Elektromanyetik spektrum

Her elektromanyetik dalganın, bu parametreyle ilişkili benzersiz bir frekansı ve uzunluğu vardır. Tıpkı kırmızı ışığın kendi frekansı ve dalga boyu olduğu gibi, diğer tüm renklerin de (turuncu, sarı, yeşil ve mavi) benzersiz frekansları ve dalga boyları vardır. İnsanlar bu elektromanyetik dalgaları algılayabilir ancak spektrumun geri kalanını göremezler.

Ultraviyole radyasyon da en yüksek frekansa sahiptir. Kızılötesi, mikrodalga radyasyonu ve radyo dalgaları spektrumun alt frekanslarını işgal eder. Görünür ışık ikisi arasında çok dar bir aralıkta yer alır.

insanlar üzerindeki etkisi

Lazer yoğun, yönlendirilmiş bir ışık ışını üretir. Bir nesneye yönlendirilirse, yansıtılırsa veya odaklanılırsa ışın kısmen emilecek ve nesnenin yüzeyinin ve iç kısmının sıcaklığı artacak ve bu da malzemenin değişmesine veya deforme olmasına neden olabilecektir. Lazer cerrahisinde ve malzeme işlemede kullanılan bu nitelikler insan dokusu için tehlikeli olabilir.

Doku üzerinde termal etkisi olan radyasyonun yanı sıra, fotokimyasal etki üreten lazer radyasyonu da tehlikelidir. Durumu yeterince kısadır, yani spektrumun ultraviyole veya mavi kısmıdır. Modern cihazlar, insanlar üzerindeki etkisi en aza indirilen lazer radyasyonu üretir. Düşük güçlü lazerler zarar verecek kadar enerjiye sahip değildir ve tehlike oluşturmazlar.

İnsan dokusu enerjiye karşı duyarlıdır ve belirli koşullar altında lazer radyasyonu da dahil olmak üzere elektromanyetik radyasyon gözlere ve cilde zarar verebilir. Travmatik radyasyonun eşik seviyeleri üzerine çalışmalar yapılmıştır.

Göz tehlikesi

İnsan gözü yaralanmalara deriden daha duyarlıdır. Kornea (gözün şeffaf dış ön yüzeyi), dermisin aksine, onu çevresel etkilerden koruyacak bir dış ölü hücre katmanına sahip değildir. Lazer gözün korneası tarafından emilir ve bu da ona zarar verebilir. Yaralanmaya epitel şişmesi ve erozyon eşlik eder ve ciddi yaralanmalarda ön odanın bulanıklaşması eşlik eder.

Göz merceği ayrıca çeşitli lazer radyasyonuna (kızılötesi ve ultraviyole) maruz kaldığında yaralanmaya karşı duyarlı olabilir.

Ancak en büyük tehlike, lazerin optik spektrumun 400 nm'den (mor) 1400 nm'ye (kızılötesine yakın) görünür kısmındaki retina üzerindeki etkisidir. Spektrumun bu bölgesinde, paralelleştirilmiş ışınlar retinanın çok küçük alanlarına odaklanır. En olumsuz etki, gözün mesafeye baktığında doğrudan veya yansıyan bir ışınla çarpıldığında meydana gelir. Bu durumda retinadaki konsantrasyonu 100.000 katına ulaşır.

Böylece 10 mW/cm2 gücündeki görünür ışın, 1000 W/cm2 gücüyle retinaya etki eder. Bu, hasara neden olmak için fazlasıyla yeterlidir. Göz mesafeye bakmazsa veya ışın dağınık, ayna olmayan bir yüzeyden yansırsa, önemli ölçüde daha güçlü radyasyon yaralanmaya neden olur. Lazerin cilde maruz bırakılmasının odaklanma etkisi yoktur, dolayısıyla bu dalga boylarında yaralanmaya karşı çok daha az duyarlıdır.

X ışınları

15 kV'tan daha yüksek voltajlara sahip bazı yüksek voltaj sistemleri, önemli güçte X ışınları üretebilir: kaynakları elektronik olarak pompalanan güçlü lazer radyasyonunun yanı sıra plazma sistemleri ve iyon kaynakları. Bu cihazlar, diğer şeylerin yanı sıra, uygun korumanın sağlanması için test edilmelidir.

sınıflandırma

Işının gücüne veya enerjisine ve radyasyonun dalga boyuna bağlı olarak lazerler çeşitli sınıflara ayrılır. Sınıflandırma, cihazın doğrudan ışına maruz kaldığında veya dağınık yansıtıcı yüzeylerden yansıtıldığında gözlerde, ciltte ani yaralanmaya veya yangına neden olma potansiyeline dayanmaktadır. Tüm ticari lazerler, üzerlerine uygulanan işaretlerle tanımlanmalıdır. Cihaz ev yapımıysa veya başka bir şekilde işaretlenmemişse, uygun sınıflandırma ve etiketleme konusunda tavsiye alınmalıdır. Lazerler güç, dalga boyu ve maruz kalma süresi ile ayırt edilir.

Güvenli Cihazlar

Birinci sınıf cihazlar düşük yoğunluklu lazer radyasyonu üretir. Tehlikeli seviyelere ulaşamaz, dolayısıyla kaynaklar çoğu kontrolden veya diğer gözetim türlerinden muaftır. Örnek: Lazer yazıcılar ve CD çalarlar.

Koşullu olarak güvenli cihazlar

İkinci sınıf lazerler spektrumun görünür kısmında ışık yayarlar. Bu, kaynakları insanlarda çok parlak ışığa karşı normal bir kaçınma reaksiyonuna (göz kırpma refleksi) neden olan lazer radyasyonudur. Işına maruz kaldığında insan gözü 0,25 saniye içinde yanıp söner ve bu da yeterli koruma sağlar. Ancak görünür aralıktaki lazer radyasyonuna sürekli maruz kalınması halinde göze zarar verebilir. Örnekler: lazer işaretleyiciler, jeodezik lazerler.

Sınıf 2a lazerler, çıkış gücü 1 mW'tan az olan özel amaçlı cihazlardır. Bu cihazlar yalnızca 8 saatlik bir iş gününde 1000 saniyeden fazla doğrudan maruz kaldığında hasara neden olur. Örnek: barkod okuyucular.

Tehlikeli lazerler

Sınıf 3a, korumasız göze kısa süreli maruz kalma durumunda yaralanmaya neden olmayan cihazları içerir. Teleskop, mikroskop veya dürbün gibi odaklama optikleri kullanıldığında tehlike oluşturabilir. Örnekler: 1-5 mW helyum-neon lazer, bazı lazer işaretleyiciler ve bina seviyeleri.

Sınıf 3b lazer ışını, doğrudan maruz kalma veya aynasal yansıma nedeniyle yaralanmaya neden olabilir. Örnek: Helyum-neon lazer 5-500 mW, birçok araştırma ve tedavi lazeri.

Sınıf 4, güç seviyesi 500 mW'ın üzerinde olan cihazları içerir. Gözler ve cilt için tehlikelidirler ve aynı zamanda yangın tehlikesi de taşırlar. Işına maruz kalmak, aynasal veya dağınık yansımaları göz ve cilt yaralanmalarına neden olabilir. Tüm güvenlik önlemleri alınmalıdır. Örnek: Nd:YAG lazerler, ekranlar, cerrahi, metal kesme.

Lazer radyasyonu: koruma

Her laboratuvar, lazerlerle çalışan kişiler için yeterli koruma sağlamalıdır. Sınıf 2, 3 veya 4 cihazdan gelen radyasyonun içinden geçerek kontrolsüz alanlarda zarar verebileceği oda pencereleri, bu cihaz çalışırken kapatılmalı veya başka şekilde korunmalıdır. Maksimum göz koruması sağlamak için aşağıdakiler önerilir.

• Kazara maruz kalma veya yangın riskini en aza indirmek için paket, yansıtıcı olmayan, yanıcı olmayan koruyucu bir mahfaza içine alınmalıdır. Işını hizalamak için floresan ekranları veya ikincil nişangahları kullanın; Gözlerle doğrudan temastan kaçının.
• Işın hizalama prosedürü için en düşük gücü kullanın. Mümkünse ön hizalama prosedürleri için düşük sınıf cihazlar kullanın. Lazer çalışma alanında gereksiz yansıtıcı nesnelerin bulunmasından kaçının.
• Panjur ve diğer bariyerleri kullanarak çalışma saatleri dışında kirişin tehlike bölgesine geçişini sınırlandırın. Sınıf 3b ve 4 lazerlerin ışınını hizalamak için oda duvarlarını kullanmayın.
• Yansıtıcı olmayan araçlar kullanın. Görünür ışığı yansıtmayan bazı ekipmanlar, spektrumun görünmez bölgesinde yansıtılır.
• Yansıtıcı takılar takmayın. Metal takılar elektrik çarpması riskini de artırır.

Güvenlik gözlükleri

Açık tehlikeli alanda veya yansıma riskinin bulunduğu Sınıf 4 lazerlerle çalışırken koruyucu gözlük takılmalıdır. Türleri radyasyonun türüne bağlıdır. Gözlükler yansımalara, özellikle dağınık yansımalara karşı koruma sağlayacak ve doğal koruyucu refleksin göz yaralanmasını önleyebileceği düzeyde koruma sağlayacak şekilde seçilmelidir. Bu tür optik cihazlar ışının görünürlüğünü bir miktar koruyacak, cilt yanıklarını önleyecek ve diğer kaza olasılığını azaltacaktır.

Güvenlik gözlüklerini seçerken dikkate alınması gereken faktörler:

• radyasyon spektrumunun dalga boyu veya bölgesi;
• belirli bir dalga boyunda optik yoğunluk;
• maksimum aydınlatma (W/cm2) veya ışın gücü (W);
• lazer sisteminin türü;
• güç modu - darbeli lazer radyasyonu veya sürekli mod;
• yansıma olasılıkları - aynasal ve dağınık;
• görüş alanı;
• düzeltici lenslerin varlığı veya görüşün düzeltilmesi için gözlük takılmasına izin verecek yeterli boyutta olması;
• konfor;
• buğulanmayı önlemek için havalandırma deliklerinin varlığı;
• renkli görme üzerindeki etki;
• darbe direnci;
• gerekli görevleri yerine getirme yeteneği.

Güvenlik gözlükleri hasara ve aşınmaya karşı hassas olduğundan laboratuvar güvenlik programı bu güvenlik özelliklerinin periyodik olarak incelenmesini içermelidir.

Birçok çevrimiçi mağazada, taşınabilir lazerlerin ve lazer işaretleyicilerin gücü, ticari kazanç amacıyla makul olmayan bir şekilde şişirilmektedir. Ortalama bir alıcının bu konuyu anlaması ve satın alınan taşınabilir lazer veya lazer işaretleyicinin gücünün gerçeğe ne kadar karşılık geldiğini belirlemesi oldukça zordur. Bu bağlamda, taşınabilir lazerlerin ve lazer işaretleyicilerin hangi güçlere sahip olduğundan ve gücün nasıl ölçüldüğünden bahsedeceğimiz bu makaleyi online mağazamızda okumanızı öneririz.

Taşınabilir lazerlerin ve lazer işaretleyicilerin gücü

Şu anda taşınabilir lazerlerin en güçlü temsilcileri 445-450 nm dalga boyuna sahip mavi lazerlerdir. Birkaç lazer diyot ve ışın yakınsaması kullanan bazı kendi kendine monte edilen modeller 6,3 W'luk bir güce ulaşır. Ancak mevcut bireysel lazer diyotların gücü 3,5 W'ı geçmiyor. Güç verilerinin, bu diyotların tasarlanmadığı anormal derecede yüksek akımlarda elde edildiğine dikkat etmek önemlidir. Maksimum çıktı güç Mavi taşınabilir lazerin şu anda istikrarlı bir şekilde çalışacağı 2000 mW'ı geçmez(2000 miliwatt = 2W, 2000mW).

Bir sonraki en güçlü lazerler kırmızı (650-660nm) ve mor (405nm) taşınabilir lazerlerdir. Onların gücü 1000 mW'ı geçmez.

Son olarak, en popüler ve en parlak yeşil (532nm) lazerler maksimum güce sahiptir 750mW. Yeşil lazerlerin çalışma prensibi açısından mavi ve kırmızı lazerlerden farklı olduğuna dikkat etmek önemlidir: yeşil 532nm lazerler, diyot pompalı yarı iletken lazerlerdir. Bu nedenle, yeşil bir lazerin gücü üç bileşenden oluşur: kızılötesi 808 nm (lazer pompası diyotu), 1064 nm (itriyum alüminyum garnetten lazer radyasyonu, (“YAG”, Y3 Al 5 O 12) neodim (Nd) katkılı iyonlar) ve 532 nm (KTP kristalinde frekansın iki katına çıkmasından sonra yeşil lazer ışığı). Yeşil 532 nm lazerden 750 mW çıkış gücü elde etmek için daha fazlasına ihtiyacınız var 5W güç 808nm pompa diyotu! Yeşil lazerin gücünü wattmetre ile kontrol ederken, kızılötesi dalga boylarını kesebilecek bir filtreye sahip olduğundan emin olmanız gerekir. Aksi halde wattmetre toplam lazer gücünü gösterecektir (bunun yalnızca %10-15'i 532nm'dedir).

LaserMag çevrimiçi mağazasında güç ölçümü hakkında

Çevrimiçi mağazamız, özel bir optik wattmetre sayesinde taşınabilir lazerlerin ve lazer işaretleyicilerin optik gücünü kontrol etmek için eşsiz bir fırsata sahiptir.

Çalışma prensibi, lazer radyasyonunu emen ve bir elektrik sinyali üreten bir termoelemente dayanmaktadır. Elektrik sinyali DAC'ye (Dijitalden Analoga Dönüştürücüye) girer. Daha sonra optik wattmetreyle birlikte verilen özel bir program kullanılarak dinamik güç karakteristiği (güç-zaman) bilgisayar ekranında görüntülenir. Müşteri isterse satın aldığı lazerin güç grafiğini vermeye hazırız.