Wikipedia

Laser barwnikowy: Różnice pomiędzy wersjami

Przeglądaj historię interaktywnie
[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
← poprzednia edycjanastępna edycja →
Usunięta treść Dodana treść
WizualnieWikikod
o
popr
Linia 6:
 
== Budowa ==
Ośrodek czynny lasera barwnikowego zawiera roztwór organicznego barwnika, który może przepływać w komorze lasera lub być rozpylany i przenoszony przez przepływające powietrze. Aby w ośrodku laserującym uzyskać [[Inwersja obsadzeń|inwersję obsadzeń]] potrzebne jest źródło światła o dużej mocy w impulsie. Zwykle do tego celu wykorzystuje się [[Ksenonowa lampa błyskowa|lampę błyskową]] lub zewnętrzny laser. Roztwór barwnika krąży w komórce z dużą prędkością, aby uniknąć absorpcji tripletów i aby zmniejszyć degradację barwnika. [[Pryzmat]] lub [[siatka dyfrakcyjna]] są zwykle montowane na ścieżce wiązki laserowej, aby umożliwić dostrojenie wiązki.
 
Ciekłemu ośrodkowi czynnemu lasera barwnikowego może nadać dowolny kształt, co umożliwia budowanie laserów w różnym kształcie. Wnękę rezonansową buduje się zazwyczaj w postaci [[Interferometr Fabry’ego-Perota|rezonatora Fabry’ego-Perota]], składa się ona z dwóch zwierciadeł, które mogą być płaskie lub wklęsłe, zamontowanych równolegle do siebie, z ośrodkiem czynnym między nimi. Komórka barwnika jest zwykle pompowana z boku, za pomocą lamp błyskowych ułożonych obok komórki barwnika we wnęce interferometru. Interferometr jest zazwyczaj chłodzony wodą, w celu zapobieżenia przegrzaniu barwnika spowodowanego dużym natężeniem promieniowania podczerwonego wytwarzanego przez lampę. <!--Lasery pompowane osiowo mają lampę błyskową, otaczającą komórkę barwnika. Liniowa lampa błyskowa ma mniejszą [[Indukcyjność|indukcyjnością]] co skraca czas błysków oraz zwiększoną efektywnością transferu. Koncentrycznie pompowane lasery składają się z pierścieniowej komórki barwnika, która otacza lampę błyskową dla jeszcze lepszej efektywności transferu, ale charakteryzują się niższym zyskiem z powodu dyfrakcji. Lasery pompowane błyskowo mogą być używane tylko do uzyskania wiązki pulsacyjnej do wyjaśnienia --><ref>Design and Analysis of Flashlamp Systems for Pumping Organic Dye Lasers – J. F. Holzrichter and A. L. Schawlow. Annals of the New York Academy of Sciences</ref><ref>Simmer-Enhanced Flashlamp Pumped Dye Laser – T.K. Yee, B. Fan and T.K. Gustafson. Applied Optics – Vol. 18, No. 8</ref><ref>[http://members.misty.com/don/xeguide.html#eg General Xenon Flash and Strobe Design Guidelines]</ref>.
Linia 13:
 
== Działanie ==
[[Barwnik]]i wykorzystywane w laserach zawierają dość duże organicznegoorganiczne molekuły, które ulegają fluorescencji[[fluoryzacja|fluoryzują]]. Dobiegające do barwnika światło wzbudza go do stanu gotowości do emisji wymuszonej - stanu singletowego. WMolekuły tym stanie, molekułymogą emitująemitować światło przez fluorescencję, a barwnik jest transparentny wobec długościdla fali lasera. W ciągu mikrosekudny molekuły przechodzą do swojego stanu tripletowego. W tym stanie, światło emitowane jest poprzez fosforescencję, a molekuły pochłaniają falę lasera, sprawiając, że barwnik staje się nieprzezroczysty. Ciekłe barwniki posiadają bardzo wysoką energię wzbudzenia. Lasery pompowane błyskiem potrzebują błysku o bardzo krótkim czasie trwania, aby dostarczyć dużej ilości energii potrzebnej do przekroczenieuzyskania energiiinwersji wzbudzeniaobsadzeń zanim absorpcja tripletów przewyższy emisję singletów. Lasery barwnikowe z zewnętrznym laserem pompującym mogą skierowaćdostarczyć wystarczająco energiienergię o odpowiedniej długości fali do barwnika zodpowiednio użyciem relatywnie małych ilości energiiszybko, ale barwnik musi wirować z dużą prędkością, aby utrzymać triplety z dala od wiązki lasera<ref name="ReferenceA" >„Principles of Lasers”, by Orazio Svelto</ref>.
 
[[Plik:Cuvette for a dye laser.JPG|thumb|Kuweta używana w laserze barwnikowym]]
W związku z tym, że barwnikiBarwniki mają tendencję do rozkładu pod wpływem światła, dlatego roztwór barwnika jest zazwyczaj pobierany z dużego zbiornika<ref>F. P. Schäfer and K. H. Drexhage, ''Dye Lasers.'', 2nd rev. ed., vol. 1, Berlin ; New York: Springer-Verlag, 1977</ref>. Roztwór może płynąć przez [[kuweta|kuwetę]], np. szklany pojemnik, albo być w postaci ''aerozolu'', np. jako strumień o grubości kartki papieru w otwartym powietrzu, rozpylany ze specjalnie uformowanej dyszy. Przez użycie ''aerozolu'', zapobiega się skażeniu kuwety i stratom w wyniku odbić od szklanego pojemnika. Te zalety okupione są bardziej skomplikowaną konstrukcją lasera.
 
Barwniki organiczne osiągają bardzo duże wzmocnienie jako ośrodek czynny. Wiązka w celu osiągnięcia pełnej mocy musi przebiec przez ciecz tylko kilka razy. Duże wzmocnienie niesie za sobą duże straty, ponieważ odbicia od komórki barwnika lub reflektor lampy błyskowej drastycznie zmniejszają ilość energii dostępnej dla wiązki. Wnęki pompujące są często anodowane, pokrywane lub wykonywane z materiału, który nie odbija długości fali wzmacnianej, podczas gdy odbija długość fali pompowanej.
Linia 22:
== Używane odczynniki ==
[[Plik:Rhodamine6G Chloride.JPG|thumb|200px|Chlorek rodaminy 6G; zmieszany z metanolem; emitujący żółte światło pod wpływem zielonego lasera]]
Barwniki wykorzystywane w laserach to głównie [[rodaminy]], [[fluoresceina]], [[kumaryna]], [[stylben]], [[umbeliferon]], [[naftacen]], [[zieleń malachitowa]] i inne. Podczas gdy część z barwników jest wykorzystywana w produkcji żywności, większość barwników jest toksyczna, a nawet kancerogenna<ref>[http://www.chemie.unibas.ch/safety/pdf/laser_systems.pdf laser_systems.indd<!-- Tytuł wygenerowany przez bota -->]</ref>. Wiele barwników, takich jak rodamina 6G w formie chlorku, powoduje korozje metali z wyjątkiem stali nierdzewnej.
 
Można wykorzystywać duży zakres rozpuszczalników, choć niektóre barwniki rozpuszczają się dobrze tylko w niektórych. Używa się różnych rozpuszczalników, wśród nich znajduje się [[woda]], [[glikol]], [[etanol]], [[metanol]], [[heksan]], [[cykloheksan]], [[cyklodekstryny]] i wiele innych. Rozpuszczalniki są zwykle toksyczne, a czasem mogą być pochłaniane bezpośrednio przez skórę lub opary. Wiele rozpuszczalników jest też silnie łatwopalna.
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/wiki/Laser_barwnikowy”