Hvorfor har vi brug for pulserede lasere for at ionisere stof?

PulslasereSpil en nøglerolle i ioniseringen af ​​stof. De kan nøjagtigt handle på stof i form af højenergi, ekstremt korte pulser, hvilket får sagen til at absorbere en stor mængde energi på en kort periode og hurtigt indse ioniseringsprocessen.

Karakteristika og fordele ved pulserede lasere
Egenskaber
1. høj effekt og energitæthed:
Pulsede lasere kan udsende høj spidsstyrke og have ekstremt høj effekttæthed. Dette gør laserenergien meget koncentreret på meget kort tid, hvilket kan opnå behandling med høj præcision og behandling af materialer. Den højeste effekt (spidsstyrke), som en enkelt puls kan opnå, er en af ​​de vigtige indikatorer for pulserede lasere, som normalt måles i watt (W).

2. Kort pulsbredde:
Pulsbredde henviser til varigheden af ​​en enkelt puls og er en vigtig egenskab for pulserede lasere. Pulsbredde måles normalt i nanosekunder, picosekunder eller endda femtosekunder.
Snellower Pulse-bredde hjælper med at reducere den varmepåvirkede zone, hvilket giver pulserede lasere unikke fordele inden for felter som præcisionsbearbejdning og medicinsk kirurgi.
3. Justerbar gentagelsesgrad:
Gentagelseshastigheden eller pulsrepetitionshastigheden for en pulseret laser beskriver antallet af udsendte pulser pr. Sekund eller omvendt tidspulsinterval.
Gentagelsesgraden kan justeres i henhold til specifikke applikationskrav for at imødekomme forskellige behandlings- og eksperimentelle forhold.
4. nøjagtig tidskontrol:
Pulsede lasere kan opnå præcis kontrol af pulsemissionstid, hvilket er især vigtigt for anvendelser, der kræver synkronisering med høj præcision.

Fordele
1. Højpræcisionsbehandling:
På grund af den høje effekt og energitæthed og den korte pulsbredde på pulslaseren kan den opnå præcis behandling og behandling af materialer i mikroskopisk skala.
Denne højpræcisionsbehandlingsevne gør pulslasere har brede applikationsudsigter inden for mikroelektronik, optoelektronik og andre felter.
2.. Lav varmepåvirket zone:
Den smalere pulsbredde hjælper med at reducere den varmepåvirkede zone og undgå bivirkninger, såsom deformation og smeltning forårsaget af overdreven opvarmning af materialet.
Dette giver pulslasere betydelige fordele i felter som præcisionsbehandling og medicinsk kirurgi.
3. Høj gentagelsesrate:
Pulslasere med høje gentagelseshastigheder kan udsende flere pulser pr. Enhedstid og derved forbedre behandlingseffektiviteten og eksperimentel dataindsamlingshastighed.
Dette er især vigtigt for scenarier, der kræver et stort antal pulser til behandling eller eksperimenter.
4. bred vifte af applikationsfelter:
Pulslasere er vidt brugt på mange felter på grund af deres unikke ydelsesegenskaber. For eksempel i det medicinske område kan de bruges til oftalmisk behandling, hudbehandling osv.; På det industrielle felt kan de bruges til metalskæring, svejsning, boring og andre processer; På det videnskabelige forskningsområde kan de bruges til forskning i ultrahastiske processer og ultra-præcisionsbehandling osv.

Anvendelsesprincippet for pulserende laser i materialeverisering:
1.. Enkeltfoton- og multifotonioniseringsproces:
Før fremkomsten af ​​stærk laserteknologi kan ioniseringen af ​​stof under let bestråling forstås som den proces, hvor elektronerne i atomerne absorberer en enkelt foton og overgang fra den bundne tilstand til den kontinuerlige tilstand. I mange tilfælde, især når ioniseringspotentialet for de bestanddelte molekyler, såsom luft, er meget større end den enkelt fotonenergi af det synlige båndlaser, kræves en multi-fotonioniseringsproces. Det vil sige, atomer eller molekyler absorberer flere fotoner og overgang til højere energiniveau i en enkelt interaktion mellem lys og stof og opnår til sidst en overgang fra en bundet tilstand til en fri tilstand.
2. Tunnelionisering og lavineioniseringsmekanisme:
Tunnelionisering: Det er et fænomen i kvantemekanik, der henviser til den proces, hvor bundne elektroner, under virkningen af ​​et eksternt ultra-stærkt elektrisk felt, passerer gennem deres potentielle barrierer og går ind i den frie tilstand gennem kvantetunnelingseffekten. Under virkningen af ​​det stærke elektriske felt, der er genereret af femtosecond -laseren, er den samlede potentielle barriere, der føles af elektronerne, deprimeret eller endda tyndt, hvilket giver de bundne elektroner mulighed for at passere gennem de potentielle barrierer gennem kvantetunnelingseffekten, fra den bundne tilstand til den frie tilstand, hvilket danner frie elektroner.
Avalancheionisering: Det er en kædereaktionsproces. Når de indledende frie elektroner får energi i et stærkt elektrisk felt og kolliderer med atomer eller molekyler i materialet, frigives flere frie elektroner yderligere, hvilket danner en ioniseret lavineffekt. Specifikt kan de indledende frie elektroner genereres ved multi-fotonabsorption eller tunnelingionisering og derefter få kinetisk energi under virkningen af ​​laserfeltet, kollidere med atomer og ophidses flere frie elektroner. De nyligt genererede elektroner gentager ovenstående proces, hvilket resulterer i en eksponentiel stigning i antallet af elektroner.
3. forholdet mellem pulsbredde og ioniseringseffektivitet:
Pulsbredden bestemmer tidsskalaen for laserens handling på materialet. En kortere pulsbredde betyder, at laseren har en kortere tid til at virke på materialet, men energitætheden er højere, hvilket kan inducere en stærkere fysisk effekt. For eksempel er pulsbredden på en femtosekund pulslaser ekstremt kort, hvilket kan koncentrere ekstremt høj energi i et lille område på meget kort tid og derved opnå effektiv ionisering og forarbejdning. I modsætning hertil er pulsbredden på en nanosekundpulslaser længere, energien spredes over relativt lang tid, og ioniseringseffektiviteten er relativt lav.

Nogle praktiske anvendelser af pulserede lasere i materiel ionisering:
1. Forskning om ultrahastiske ioniseringsspektre for atomer og molekyler:
Professor han feng fra School of Physics and Astronomy of Shanghai Jiao Tong University og professor Wu Jian fra statens nøglelaboratorium for præcisionsspektroskopi af det østkinesiske normale universitet har samarbejdet for at studere ultrahast fysiske processer, såsom ionisering og molekylær dissociation af atomer og molekyler, der drives af femtosecond Strong Laser Pulses. For eksempel opdagede de fænomener, såsom Rabi-svingning i processen med molekylær dissociation og ioniseringsundertrykkelse af atomer under virkningen af ​​et to-farve laserfelt, hvilket gav et vigtigt grundlag for at forstå den tidsafhængige udviklingsproces for mikroskopiske kvantesystemer.

2. Anvendelse af laserinduceret nedbrydningsspektroskopi (LIBS) i elementær analyse:
LIBS-teknologi genererer forbigående plasma gennem interaktionen af ​​pulserede lasere med høj effekt-densitet med stof og analyserer plasmaemissionsspektret for at bestemme den materielle sammensætning og indholdet af prøven. Denne teknologi har egenskaberne ved ikke-kontakt, lav destruktivitet, hurtig in-situ fjernanalyse og samtidig online overvågning af flere elementer. Det kan anvendes til metallurgi, kulturel relikvi -identifikation, arkæologi, biomedicin og andre felter.

3. Materialebehandling og mikro-nano-fremstilling:
Femtosekund-laser kan effektivt realisere mikron-niveau størrelse, speciel form og ekstrem præcisionsbehandling. Den materielle overflade har ingen smeltningsmærker, glatte og rene kanter og ingen stænk. For eksempel er det vidt brugt til præcisionsskæring af lithium-ion-batterielektrodematerialer, præcisionsskæring af vaskulære stenter og præcisionsskæring af mobiltelefonskærme. Derudover kan ultrahast lasermikro-nano-behandling også fremstille en rig mikron-nano-hierarkisk struktur på den materielle overflade, forbedre den fotoelektriske og fototermiske omdannelseshastighed for materialet og blive påført på antibakterielle og antibakterielle overflader.

Generelt spiller pulserede lasere en vigtig rolle i ioniseringsprocessen for materialer med deres unikke høje effekt, korte pulsbredde og præcise tidskontrolegenskaber. Disse egenskaber forbedrer ikke kun ioniseringseffektiviteten, men gør også ioniseringsprocessen mere præcis og kontrollerbar, hvilket giver et kraftfuldt værktøj til videnskabelig forskning og industrielle anvendelser.

Kontaktoplysninger:

Hvis du har nogen ideer, er du velkommen til at tale med os. Uanset hvor vores kunder er, og hvad vores krav er, vil vi følge vores mål om at give vores kunder høj kvalitet, lave priser og den bedste service.