بیوفوتونیک با شکوفه ساتری

لیزر مادون قرمز پیکوثانیه (PIRL-Ohmics): محدودیت بنیادی تک سلولی برای جراحی کم تهاجمی با تشخیص بیولوژیکی کامل برای راهنمایی جراحی

تصویربرداری نانوثانیه ای تک شات با میکروسکوپ الکترونی عبوری پویا

تصویربرداری فتوآکوستیک با سرعت بالا از فعالیت های مغز

تصویربرداری پیشرفته از شبکیه چشم

روش‌های جدید تصویربرداری نوری برای تشخیص SARS-CoV-2

سنجش از دور فوتوآکوستیک نسل دوم - بافت شناسی مجازی

آسیب شناسی سه بعدی محاسباتی با میکروسکوپ صفحه نوری روباز

آخرین منابع برنامه های کاربردی حمل و نقل الکترونیکی را هدف قرار می دهند

لیزرهای دیود آبی، حالت قابل تنظیم و فوق سریع، نویدبخش فرآیندهای پیچیده جوشکاری و برش هستند.

کاربردهای لیزر در تحرک الکتریکی در روز افتتاحیه نمایشگاه تجاری LASER World of Photonics با توجه به چندین شرکت پیشرو در صنعت مشتاق نشان دادن آنچه با آخرین منابع خود ممکن است را نشان دهند.

در یک جلسه پنل برنامه‌های کاربردی با عنوان «بدون لیزر تحرک الکترونیکی وجود ندارد» - نه اینکه کسی در رویداد مونیخ احتمالاً با این نتیجه‌گیری استدلال کند - سخنرانان چالش‌های بی‌شماری را که صنعت با آن مواجه است و اینکه چگونه طیف گسترده‌ای از لیزرها می‌توانند به غلبه بر آن کمک کنند، توضیح دادند. آنها

به ماه؟

مقیاس بزرگ یکی از این چالش ها توسط راینر رامسایر از غول قطعات خودرو رابرت بوش تشریح شد. Ramsayer، متخصص در زمینه اتصال و فناوری لیزر در این شرکت آلمانی، به پیچیدگی الزامات جوشکاری برای اجزای پیل سوختی اشاره کرد.

به طور باورنکردنی، اینها به طول کلی جوشکاری نزدیک به 400 متر برای یک وسیله نقلیه نیاز دارند، با رامسایر اشاره می کند که افزایش تولید برای تولید 1 میلیون دستگاه از این قبیل، مساوی با فاصله بین زمین و ماه است.

علی‌رغم این امکان شگفت‌انگیز، بوش هنوز لیزرها را به عنوان فناوری ترجیحی برای تغییر صنعت به خودروهای الکتریکی می‌بیند، با Ramsayer به اهمیت عمق نفوذ و قابلیت اطمینان جوش برای نوع محصولات پیشرانه ساخته شده توسط این شرکت اشاره می‌کند.

و مطمئناً هیچ کمبودی در گزینه‌ها وجود ندارد، زیرا Ramsayer ظهور لیزرهای آبی و سبز را به عنوان یک پیشرفت مثبت برای کاربردهایی که به عمق جوش کوچک نیاز دارند، می‌داند.

رامسایر در پایان گفت: «لیزرها پتانسیل بالایی دارند، اما درک عمیق این فرآیند بسیار مهم است. این فقط در مورد لیزر نیست، بلکه در مورد توسعه همزمان محصول و فرآیند تولید است.

بازی قدرت آبی

یکی از جدیدترین گزینه های لیزری که به بازار عرضه شده است، یک منبع آبی 3 کیلوواتی از متخصص لیزرلاین دیود پرقدرت است. اولین نمایش خود در نمایشگاه مونیخ در رویداد امسال، 445 نانومتر "LDM Blue" نیز موضوع ارائه ماتیاس شلت از این شرکت بود.

شلت پیشرفت سریعی را که در لیزرهای صنعتی آبی، مخصوصاً برای جوشکاری مس انجام می شود، برجسته کرد. Laserline اکنون حداکثر سطح توان خود را از 1 کیلووات در سال 2018 و 2 کیلووات در سال 2020 افزایش داده است، در حالی که کیفیت پرتو را نیز بهبود بخشیده است. شلت انتظار دارد که این قدرت های خروجی مانند لیزرهای دایود مادون قرمز قبلی به مقیاس بندی ادامه دهند.

یکی از کاربردهای خاص مورد هدف جوشکاری کنتاکت های سنجاق سر است که جدیدترین لیزر 3 کیلوواتی قادر است اجزای بسیار بزرگتری را جوش دهد. او به حاضران گفت: «لیزر آبی واقعاً تجهیزات و سیستم‌ها را در جوشکاری سنجاق سر ساده‌سازی می‌کند.

این شرکت در بیانیه‌ای که جزئیات سیستم جدید را توضیح می‌دهد، افزود: در مورد جوشکاری سوراخ کلید هادی‌های الکتریکی مانند گیره‌های سر مسی، می‌توان مقاطع عرضی بزرگ‌تر را با حرارت ورودی متوسط ​​تنها با استفاده از لیزرهای آبی مدیریت کرد.

جایی که به راه‌حل‌های ترکیبی ترکیبی از لیزرهای آبی و مادون قرمز ادامه می‌دهد، امروزه انرژی مادون قرمز کمتری مورد نیاز است.

علاوه بر سنجاق سر، منبع همچنین می‌تواند کاربردهایی در تولید لوازم الکترونیکی قدرت، مونتاژ سلول‌های باتری، و جوش دادن شینه‌های مسی پیدا کند - نوارهای فلزی که تماس‌های الکتریکی را در سلول‌های باتری جداگانه فراهم می‌کنند.

ترامپف نیز باسبارها را هدف قرار می‌دهد و غول لیزر صنعتی از سیستم جوشکاری جدیدی رونمایی می‌کند که ادعا می‌کند به گسترش برد خودروهای الکتریکی کمک می‌کند.

شرکت مستقر در Ditzinger اعلام کرد: "بر اساس لیزر 8 کیلوواتی TruDisk 8000، این سیستم جوش شینه جدید ترکیبی از اپتیک‌های پردازشی جدید، حسگرهای عمق نفوذ جوش و نرم‌افزار جدید دارد."

"همه اجزا به طور بهینه مطابقت دارند. این سیستم تولید سلول های باتری را سرعت می بخشد و میزان دفع باتری را کاهش می دهد. کیفیت بهبود یافته اتصال بین سلول‌ها مقاومت الکتریکی را کاهش می‌دهد و در نتیجه برد خودروی الکترونیکی را افزایش می‌دهد.

تیرهای انعطاف پذیر

فالک ناگل از بخش Rofin-Sinar شرکت Coherent در سخنرانی در انجمن پنل برنامه تاکید کرد که طول موج مادون قرمز همچنان بهترین گزینه برای جوشکاری با نفوذ عمیق است و بر قابلیت اضافی لیزر 10 کیلووات حلقه قابل تنظیم شرکت (ARM) برای e- تاکید کرد. برنامه های کاربردی تحرک

مانند سیستم‌های مشابه دیگر شرکت‌های بزرگ لیزر، شکل‌دهی پرتو دینامیکی که با ARM امکان‌پذیر است، به کاربران کنترل قابل‌توجهی بر روی مکان و زمان دقیق رساندن توان پرتو به هدف می‌دهد.

تیم Rofin-Sinar تا آنجا پیش رفته است که دینامیک جوشکاری با سیستم داخل یک سنکروترون را بررسی کرده است و بینش جدیدی در مورد آنچه دقیقاً در حوضچه مذاب اتفاق می افتد به دست آورده است.

ناگل انعطاف‌پذیری سیستم و کیفیت جوش‌های تولید شده را می‌بیند که منجر به کاربردهایی در مونتاژ سلول باتری، جوشکاری درب باتری و موارد دیگر می‌شود.

در اوایل جلسه، اسکات وایت از Spectra Physics متعلق به MKS نشان داد که چگونه نوع دیگری از لیزر - این بار منبع IceFyre با پالس پیکوثانیه ای این شرکت - می تواند به برش بهتر فویل های الکترود برای استفاده در باتری های لیتیوم یون کمک کند.

وایت گفت که استقرار انفجارهای پالس با نرخ تکرار بالا به طور قابل توجهی نتیجه داد

لیزر پیکو ثانیه

لیزر پیکو ثانیه ای لیزری است که پالس های نوری با مدت زمان بین 1 ثانیه و (معمولا) چند ده پیکو ثانیه منتشر می کند. بنابراین همچنین به دسته لیزرهای فوق سریع یا لیزرهای پالس فوق کوتاه تعلق دارد.

گاهی اوقات، سایر منابع مبتنی بر لیزر برای پالس‌های پیکوثانیه - برای مثال OPOهای پمپ شده همزمان - لیزرهای پیکوثانیه نیز نامیده می‌شوند، حتی اگر به طور دقیق بدون لیزر باشند.

انواع مختلفی از لیزر می‌توانند پالس‌های پیکوثانیه‌ای تولید کنند که سایر پارامترهای عملکرد در محدوده‌های وسیعی متفاوت هستند:

رایج ترین منابع لیزرهای حجیم حالت جامد با حالت قفل فعال یا غیرفعال هستند. اینها می توانند پالس های فوق کوتاه بسیار تمیز (تبدیل محدود و کم نویز) با نرخ های تکرار پالس از چند مگاهرتز تا بیش از 100 گیگاهرتز را ارائه دهند. به عنوان مثال، یک لیزر Nd:YAG یا vanadate با حالت غیرفعال قفل شده می تواند به راحتی به عنوان مثال تولید کند. پالس‌های 10 ثانیه با توان خروجی چند وات و لیزرهای دیسک نازک می‌توانند ده‌ها وات را در پالس‌های کوتاه‌تر تولید کنند.

لیزرهای فیبر حالت قفل شده همچنین می توانند طیف گسترده ای از نرخ های تکرار را از چند مگاهرتز تا بیش از 100 گیگاهرتز (با قفل حالت هارمونیک) پوشش دهند. به خصوص با سیستم های MOPA یا MOFA، میانگین توان خروجی بسیار بالا امکان پذیر است. کیفیت پالس از چنین منابعی متفاوت است. به عنوان مثال، پالس ها ممکن است نزدیک به پهنای باند محدود باشند یا نباشند.

نرخ‌های تکرار کمتر با یک جمع‌کننده پالس اضافی امکان‌پذیر است و همچنین امکان تقویت به انرژی‌های پالس بالاتر را فراهم می‌کند. با تقویت کننده احیا کننده، احتمالاً با استفاده از تقویت کننده پالس چیرپ. ریختن حفره لیزر قفل شده یک گزینه دیگر است.

دیودهای لیزری را می توان برای تولید پالس پیکو ثانیه ای قفل کرد (← لیزرهای دایود حالت قفل شده). این منجر به منابع فشرده با نرخ های تکرار پالس معمولی بین 1 گیگاهرتز و صدها گیگاهرتز می شود. با این حال، انرژی پالس به شدت محدود است و کیفیت پالس همیشه بالا نیست.

دیودهای لیزر را می‌توان با تجهیزات الکترونیکی با دقت طراحی شده برای دستیابی به مدت زمان پالس بسیار کمتر از 1 ns، گاهی اوقات حتی زیر 100 ثانیه، سوئیچ کرد. این منجر به منابع بسیار فشرده و بالقوه ارزان می شود، و مزیت دیگر این است که نرخ تکرار پالس را می توان به راحتی در محدوده بسیار وسیعی به سادگی از طریق الکترونیک درایور تغییر داد. مقاله لیزر دایود پیکوثانیه را ببینید.

اگرچه لیزرهای سوئیچ کیو معمولاً پالس های نانوثانیه ای تولید می کنند، لیزرهای ریزتراشه سوئیچ کیو می توانند به مدت زمان پالس بسیار کمتر از 100 ثانیه برسند.

منابع عجیب‌تر پالس‌های پیکوثانیه، لیزرهای الکترون آزاد هستند که می‌توانند انرژی‌های پالس بالایی را حتی در مناطق با طول موج شدید فراهم کنند.

تشکیل پلاسما ناشی از لیزر

تشکیل پلاسما ناشی از لیزر

4.1احتراق پلاسما

لیزر ابلیشن را می توان به سه مرحله تقسیم کرد

شکستن پیوند و احتراق پلاسما

 

کاربردهای لیزرهای پیکوثانیه

لیزرهای پیکوثانیه در طیف گسترده ای از کاربردهای لیزر مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از این لیزرها لیزرهای صنعتی هستند و برخی دیگر لیزرهای علمی هستند. برخی از کاربردهای معمول در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

پالس لیزر بسیار کوتاه

اثر متقابل پالس لیزر بسیار کوتاه با مواد ، به دلیل روش ساده و کاربرد مستقیم برای حلالهای آلی ، مورد توجه محققان در زمینه میکرو و نانو ماشین آلات به ویژه برای تولید نانوذرات در محیط های مایع قرار گرفته است. علاوه بر این ، نانو ذرات کلوئیدی تولید شده توسط فرسایش لیزر خلوص بسیار بالایی دارند - از مواد فعال کننده یا سورفکتانت و مواد واکنش دهنده عاری هستند. 

فرسایش لیزر پالسی

از فرسایش لیزر پالسی برای پردازش مواد و تولید نانوذرات در محیط های مایع به دلیل خصوصیات منحصر به فرد پرتوی لیزر در مارک گذاری و ماشینکاری استفاده شده است. عدم آگاهی از پارامترهای بهینه پرتو لیزر در این زمینه وجود دارد ، زیرا مدت زمان مختلف پالس لیزر به مواد مختلف پاسخ متفاوت می دهد. بنابراین برای دستیابی به کیفیت و بهره وری بالاتر ، یک مقایسه مهم از پالس های مختلف لیزر در پردازش میکرو و نانومواد دنبال شد.  

لیزر و ماده

لیزر پیکو ثانیه

لیزر پیکو ثانیه

در فعل و انفعالات کوتاه پالس لیزر با شدت کم ، با یک ماده هدف ، به دلیل عکس معکوس Bremsstrahlung ، بیشتر انرژی لیزر توسط الکترونهای آزاد هدف جذب می شود. این نتیجه را می توان با تفاوت بین الکترون و دمای شبکه (Te> Ti) در یک حالت تعادل نانو گذرا توصیف کرد. علی رغم تبادل انرژی اندک بین شبکه و رسانایی گرما الکترون ، الکترون ها خنک می شوند. 

اثرات رژیم های مختلف نبض لیزر (نانو ثانیه ، پیکو ثانیه و فمتوسکند) بر فرسایش مواد تولید نانوذرات در محلول مایع

چکیده

اثر متقابل پالس لیزر بسیار کوتاه با مواد به دلیل روش ساده و کاربرد مستقیم برای حلالهای آلی ، مورد توجه محققان در زمینه میکرو و نانو ماشین آلات به ویژه برای تولید نانوذرات در محیط های مایع قرار گرفته است. علاوه بر این ، نانو ذرات کلوئیدی تولید شده توسط فرسایش لیزر خلوص بسیار بالایی دارند - از مواد فعال کننده یا سورفکتانت و مواد واکنش دهنده عاری هستند. در این فصل ، مدت زمان پالس لیزر نانو ثانیه ، پیکو ثانیه و فمتوسکند در پردازش مواد لیزر مقایسه می شود. با توجه به ویژگی های منحصر به فرد پالس لیزر کوتاه و بسیار کوتاه در پردازش مواد ، در تولید پردازش دقیق مواد و تولید نانوذرات در محیط های مایع نمود بیشتری دارند.