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有关激光切割加工仪器的分辨率大小

2020-03-05

激光切割加工的分辨率一方面由于记录仪器的分辨本领而受到限制,另一方面还受到吸收谱线的多普勒展宽的影响。采用了激光,特别是谱线很窄的可调谐激光器后,就可以解决上面这两个问题了。

用激光谱线来扫过整个吸收轮廓并用光电方法记录透射强度,这样就不需要用光谱仪了。而由于激光的谱线即频带很窄,光谱分辨率就大为提高,一般可达107量级,比通常光谱方法提高了二、三个量级。同时因为激光切割加工的方向性好,即发散角小,就可以利用多次反射的技术来增加吸收长度,从而测定微弱的吸收谱线。

例如有人利用氢氖激光器和氙激光器发出的3微米至9微米的塞曼可调谐激光谱线,对CH4,CCL4等物质的吸收进行了研究,其分辨率达0001cm-1.而用红外光谱仪时,分辨率为0.05cm。显示用一个半导体激光器测定的SF6的v3带的光谱图。从中可以看出,分辨率提高了几个量级。采用可调诺激光技术,已经研究了大量烃类化合物,测定了吸收线的位置,吸收线轮廓和吸收系数。

        由于激光切割加工具有强度大、单色性好方向性好等特点十几年来,在工业、农业、医学、军事和科学技术等各个领域中,得到了极为广泛的应用,已经成为人类认识世界和改造世界的一个重要手段。激光切割加工技术对多年来进展滞缓的光学实现了全面的改造,使光学的发展出现了一次飞跃。

激光切割加工

        对于已有百余年历史的光谱学来说,更是一次深刻的革命。激光不仅给光诺技术换上了崭新的面貌,而且还发展了一个新的光谱学分支激光光谱学。激光技术的引入,使人们能用光谱方法对物质的结构、能谱瞬态的变化和微观的动力学过程等进行深入的研究,获得了极为丰富的,用经典方法无法取得的信息。

        激光在光谱学中的应用可以说是刚刚开始,激光光谱学的许多新技术、新方法还处在研究发展阶段,但已经得到了普遍的重视。在这个新领域中的科研工作十分活跃。相信用不了多久,激光切割加工将发展成为一门新学科,并在光谱学中取得其独特的,别的方法无法取代的地位。

        非线性效应是高功率激光切割加工传输所独有的,但实际上也是某些线性效应在定功率或能量水平的延伸和发展。例如有了大气分子和气溶胶的吸收,才可能发展成热晕。正是由于线性效应和非线性效应都存在于高功率激光大气传输过程中,高髙功率激光大气传输问题还增加了在这种情况下所产生的综合效应,它使得激光束的传输过程更加复杂。激光与空气相互作用是光学原子分子物理、流体力学、等离子体物理等多学科交叉的领域。

        在吸气式脉冲激光推进过程中,当激光切割加工通过聚焦装置聚焦到焦点后,达到空气的击穿阈值便会产生光学击穿,从而形成等离子体,伴随着激光维持的吸收波,吸收波可能是爆轰波也可能是燃烧波。

        在这个极短的瞬间存在许多物理/力学问题包括光学击穿及击穿阈值的计算、激光等离子体的形成及传播、等离子体对激光能量吸收及不透明作用激光维持的吸收波的形成及传播、分子离解和原子电离作用对吸收波的影响以及高温气体热力学过程等。只有把这一系列问题都较好地描述清楚并加以解决,才能更好地研究吸气式脉冲激光推进机理。


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