Greitas šildymas ir aušinimas - mokslininkai kuria naujas medžiagas, gaunamas lazeriu
Pranešama, kad Kalifornijos universiteto, San Diego (UCSD) mokslininkai sukūrė naują lazerinę medžiagą - Nd legiruotus aliuminio oksido kristalus, galinčius skleisti itin trumpus (teoriškai net 7,7 fs), didelės galios impulsus, skirtus mažesnių, galingesnių lazerių, pasižyminčių puikiu atsparumu šiluminiams smūgiams, gamyba.
Norėdami tai pasiekti, inžinieriai sukūrė naują medžiagų apdorojimo strategiją, kad aliuminio oksido kristaluose ištirptų didelės bario jonų koncentracijos. Galiausiai buvo pagaminta pirmoji itrio aliuminio oksido lazerio stiprinimo terpė lazerinių medžiagų tyrimų srityje.
Nd (dopantas) ir aliuminio oksidas (pagrindinė medžiaga) yra du plačiausiai naudojami komponentai šiandien pažangiausioms kietojo kūno lazerinėms medžiagoms. Tačiau Nd ir aliuminio oksido derinys lazerinėms terpėms paruošti kelia didelių iššūkių: jų dydis yra nesuderinamas. Aliuminio oksido kristaluose paprastai yra maži jonai, tokie kaip titanas arba chromas, o Nd jonai yra per dideli.
Ruošiant cerio aliuminio oksido mišinį yra greitas dviejų kietųjų medžiagų kaitinimas ir atvėsinimas. Tradiciškai mokslininkai pagamino legiruoto aliuminio oksido, lydydami jį su kita medžiaga, o po to mišinį lėtai atvėsindami, kad jį kristalizuotų. Eliasas Penilla, mokslų daktaras, sakė:" Tačiau šis procesas yra per lėtas, norint naudoti stroncio jonus kaip priedus, nes kristalizacijos metu jie paprastai pašalinami iš aliuminio oksido kūno." Taigi jo sprendimas yra pagreitinti šildymo ir aušinimo veiksmus. Kad Nd jonai neišbėgtų.
Naujas procesas apima greitai suslėgto aliuminio oksido ir cerio miltelių mišinio kaitinimą 300 ° C / min greičiu, kol pasieks 1260 ° C. Šios temperatūros pakanka didelei cerio koncentracijai ištirpinti aliuminio oksido kristalinėje gardelėje. Kietasis tirpalas 5 minutes laikomas šioje temperatūroje ir tada greitai atvėsinamas 300 ° C / min greičiu. Tyrėjai naudojo rentgeno difrakciją ir elektroninę mikroskopiją, norėdami apibūdinti itrio aliuminio oksido kristalo atominę struktūrą. Norėdami parodyti jo lazerines galimybes, mokslininkai taip pat optiškai pumpavo kristalą 806 nm infraraudonųjų spindulių šviesa. Ši medžiaga skleidžia sustiprintą šviesą, kurios bangos ilgis yra 1064 nm.
Atlikdami bandymus, mokslininkai taip pat parodė, kad bismuto aliuminio oksido atsparumas šiluminiam smūgiui yra 24 kartus didesnis nei pagrindinės kietojo kūno lazerio stiprinimo medžiagos Nd: YAG. Mechanikos inžinerijos profesorius Javieras Garay'us sakė: „GG quot“. Tai reiškia, kad šią medžiagą galime išpumpuoti su didesne energija prieš medžiagai nutrūkstant, kad ją būtų galima naudoti galingesniems lazeriams gaminti."
Komanda šiuo metu dirba kurdama naujus lazerius iš šios naujos medžiagos.