Bài giảng Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 0 - TS. Nguyễn Thành Đông

Bài giảng "Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 0 - Giới thiệu về Laser" được biên soạn bao gồm các nội dung chính sau: Tìm hiểu về Laser; Sự ra đời và phát triển của Laser; Ứng dụng của Laser. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 0 - TS. Nguyễn Thành Đông Đại học Bách Khoa Hà Nội Trường Cơ khí Cơ Khí Chính xác và Quang học KỸ THUẬT LASER TRONG CHẾ TẠO CƠ KHÍ Giáo viên :TS. Nguyễn Thành Đông Email: dong.nguyenthanh@hust.edu.vn Bài mở đầu : Giới thiệu về Laser  Laser là gì?  Sự ra đời và phát triển  Ứng dụng của Laser 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 2 Nguồn sáng laser là gì?  Laser là tên viết tắt và đã danh từ hoá của cụm từ : “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”  Laser là một trong những phát minh vĩ đại của thế giới trong thế kỷ XX. 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 3 Nguồn sáng laser là gì?  Nguồn sáng Laser là một nguồn sáng rất đặc biệt so với tất cả các nguồn sáng khác mà người ta thường gọi là nguồn sáng cổ điển.  Nguồn sáng cổ điển là tất cả các nguồn sáng hiện có:  Nguồn sáng LamBert có biên dạng sóng cầu nên năng lượng thu trên một diện tích ở khoảng cách xa suy giảm rất nhanh chóng  Các sóng ánh sáng không có độ đơn sắc cao  Độ kết hợp hết sức nhỏ - cỡ vài micromet 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 4 Nguồn sáng laser là gì? • Laser : “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, và có nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích” • Laser là nguồn sáng có thể là nguồn trong vùng cực tím (tử ngoại), trong vùng ánh sáng nhìn thấy được và vùng hồng ngoại 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 5 Các đặc điểm chính của nguồn sáng Laser  Độ đơn sắc cao  Độ kết hợp cao về không gian, thời gian  Độ định hướng rất cao  Khả năng hội tụ đến mật độ công suất rất cao. Những tính chất này làm nảy sinh một lĩnh vực mới là “Quang học Laser” có phạm vi ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành khoa học và kỹ thuật 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 6 Lịch sử ra đời nguồn sáng Laser  Năm 1917, Anhxtanh đã đặt cơ sở cho phát xạ kích thích khi ông cho rằng : chiếu ánh sáng với một tần số thích hợp vào các nguyên tử đang bị kích thích thì có thể làm nó phát xạ cưỡng bức ra ánh sáng có tính kết hợp.  Vào năm 1958, Tanix và Sa-xlop phát hiện ra hiện tượng khuếch đại ánh sáng “Optic Maser” mà sau được gọi là laser  Ngày 16 tháng 5 năm 1960, Theodor Meiman đã tạo ra laser Rubi đầu tiên tại phòng thí nghiệm Hughe, mà nó phát xạ ra chùm ánh sáng có góc mở rất hẹp với bước sóng 649,3nm có độ đơn sắc cao, laser Rubi có công suất lớn và là nguồn bức xạ kết hợp đầu tiên trong vùng nhìn thấy 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 7 Lịch sử ra đời nguồn sáng Laser  Laser khí đầu tiên được chế tạo năm 1961 đây thực sự là một thành tựu lớn, nó phát xạ ánh sáng với bước sóng 1150nm và là laser bức xạ liên tục đầu tiên.  Năm 1962 người ta đã chế tạo laser HeNe có bước sóng 632,8nm là laser liên tục đầu tiên ở vùng phổ khả kiến.  Cũng trong năm 1962, một loại laser khác biệt hẳn về về mặt nguyên tắc cấu tạo so với laser HeNe và Rubi là laser bán dẫn được tạo ra trên tinh thể GaAs do Robert N. Hall. Laser bán dẫn có kích thước nhỏ, hiệu suất cao, điện áp thấp, tuổi thọ dài mà giá thành thấp và được sử dụng phổ biến nhất. 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 8 Lịch sử ra đời nguồn sáng Laser  Ngày nay, khái niệm LASER đã vượt ra ngoài ý niệm ban đầu. ◦ Nó còn dùng để chỉ các các nguồn phát xạ có tính định hướng và đồng nhất cao như: laser chùm tia điện tử, laser tia X…  Công suất phát của tia laser ngày càng mạnh, giá thành ngày càng rẻ  Ứng dụng của laser ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực của công nghiệp, quân sự, y tế và đời sống 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 9 Nguồn sáng Laser  Nguồn sáng Laser do cấu tạo phức tạp của nó đòi hỏi phải có những hiểu biết cần thiết về hoạt động, điều kiện làm việc và bảo dưỡng nó để đảm bảo được các tính chất đã định của nguồn bức xạ phát ra. 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 10 Ứng dụng nguồn sáng Laser Tia laser có các tính chất đặc biệt nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:  Khả năng hội tụ cùng mật độ quang năng lớn của tia laser (độ hội tụ ấy lớn tới hàng triệu W/cm2) với độ chính xác của nó thì người ta có thể chế tạo máy tự động sử dụng laser công suất cao dùng trong các nhà máy cơ khí chính xác.  Các tia laser có thể trở thành những dao cắt sắc bén dùng để gia công các chi tiết phức tạp, hoặc các chi tiết siêu nhỏ, cắt được các vật liệu đặc biệt cứng…dùng trong công nghiệp, y khoa, quân sự 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 11 Ứng dụng nguồn sáng Laser  Tia laser có độ kết hợp cao tạo ra các vân giao thoa có độ nét cao, ứng dụng trong việc tạo ảnh hologram, chế tạo các thiết bị đo lường chính xác.  Trong văn hoá, nghệ thuật, thể thao, nhờ độ phân giải cao, laser đó nhanh chóng xâm nhập vào đĩa compact và video…  Ngày nay, trong các buổi trình diễn nghệ thuật, thể thao, trong công viên nước, trong vũ trường... không thể thiếu những ánh sáng kỳ diệu nhiều mầu sắc xanh, đỏ vàng… 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 12 Ứng dụng nguồn sáng Laser Trình diễn ánh sáng 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 13 Giao thoa kế Laser 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 14 Nano Precise Positioning multiple axis positioning stages https://www.attocube.com/en/applications/prec 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 15 ision-engineering/nanoprecise-positioning Đo lường 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 16 Máy đo ứng dụng Laser 03/04/2022 Thanh Dong-CKCX 17 ...