الدور المتزايد لمعالجة الليزر في المعادن والزجاج وما بعد ذلك

تأثير الطول الموجي على العمليات التكنولوجية بالليزر

يؤثر طول موجة الليزر بشكل كبير على العملية، خاصةً في مواد مثل الفولاذ الهيكلي. وقد تم تحليل أشعة الليزر المنبعثة في نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة لمعرفة كثافة طاقتها الحرجة اللازمة للانصهار والتبخر (لازوف، أنجيلوف، وتيرومنيكس، ٢٠١٩).

تطبيقات متنوعة تعتمد على الأطوال الموجية

اختيار طول موجة الليزر ليس عشوائيًا، بل يعتمد بشكل كبير على خصائص المادة والنتيجة المرجوة. على سبيل المثال، تُعد أشعة الليزر فوق البنفسجية (ذات الأطوال الموجية الأقصر) ممتازة للنقش الدقيق والتصنيع الدقيق، إذ يمكنها إنتاج تفاصيل أدق. هذا يجعلها مثالية لصناعات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة. في المقابل، تُعد أشعة الليزر تحت الحمراء أكثر كفاءة لمعالجة المواد السميكة نظرًا لقدرتها على الاختراق العميق، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصناعية الثقيلة. (ماجومدار ومانا، 2013). وبالمثل، تجد أشعة الليزر الخضراء، التي تعمل عادةً بطول موجي 532 نانومتر، مكانها المناسب في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية مع تأثير حراري ضئيل. وهي فعالة بشكل خاص في الإلكترونيات الدقيقة لمهام مثل تصميم أنماط الدوائر، وفي التطبيقات الطبية لإجراءات مثل التخثير الضوئي، وفي قطاع الطاقة المتجددة لتصنيع الخلايا الشمسية. كما أن طول الموجة الفريد لأشعة الليزر الخضراء يجعلها مناسبة أيضًا لوسم ونقش مواد متنوعة، بما في ذلك البلاستيك والمعادن، حيث يُفضل تحقيق تباين عالٍ وتقليل تلف السطح. وتؤكد هذه القدرة على التكيف التي تتمتع بها أشعة الليزر الخضراء على أهمية اختيار الطول الموجي في تكنولوجيا الليزر، مما يضمن الحصول على نتائج مثالية للمواد والتطبيقات المحددة.

الليزر أخضر 525 نانومترهو نوع محدد من تقنيات الليزر يتميز بانبعاث ضوء أخضر مميز بطول موجة 525 نانومتر. تُستخدم أشعة الليزر الخضراء بهذا الطول الموجي في التخثير الضوئي الشبكي، حيث تُعدّ قوتها العالية ودقتها مفيدة. كما أنها مفيدة في معالجة المواد، لا سيما في المجالات التي تتطلب معالجة دقيقة وقليلة التأثير الحراري..يُمثل تطوير ثنائيات الليزر الخضراء على ركيزة GaN ذات المستوى c، نحو أطوال موجية أطول تتراوح بين 524 و532 نانومتر، تقدمًا ملحوظًا في تكنولوجيا الليزر. يُعد هذا التطور بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب خصائص أطوال موجية محددة.

مصادر الليزر ذات الموجة المستمرة والنماذج المقفلة

تُستخدم مصادر الليزر ذات الموجات المستمرة (CW) وشبه المستمرة المُثبّتة بالنماذج بأطوال موجية مختلفة، مثل الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) عند 1064 نانومتر، والأخضر عند 532 نانومتر، والأشعة فوق البنفسجية (UV) عند 355 نانومتر، في الخلايا الشمسية المُشعّة بالليزر الانتقائي. ولاختلاف الأطوال الموجية آثار على قابلية التصنيع للتكيف والكفاءة (باتيل وآخرون، 2011).

ليزرات الإكسيمر للمواد ذات الفجوة النطاقية الواسعة

تعد أشعة الليزر الإكسيمرية، التي تعمل عند طول موجة الأشعة فوق البنفسجية، مناسبة لمعالجة المواد ذات الفجوة النطاقية الواسعة مثل الزجاج والبوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)، حيث توفر دقة عالية وتأثير حراري ضئيل (كوباياشي وآخرون، 2017).

ليزر Nd:YAG للتطبيقات الصناعية

تُستخدم ليزرات Nd:YAG، بفضل قدرتها على التكيف مع ضبط الطول الموجي، في مجموعة واسعة من التطبيقات. تتيح قدرتها على العمل عند كلٍّ من الطول الموجي 1064 نانومتر و532 نانومتر مرونةً في معالجة مواد مختلفة. على سبيل المثال، يُعد الطول الموجي 1064 نانومتر مثاليًا للنقش العميق على المعادن، بينما يوفر الطول الموجي 532 نانومتر نقشًا سطحيًا عالي الجودة على البلاستيك والمعادن المطلية. (مون وآخرون، 1999).

→ المنتجات ذات الصلة:ليزر الحالة الصلبة المضخوخ بالديود CW بطول موجة 1064 نانومتر

لحام ألياف الليزر عالية الطاقة

تُستخدم أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية القريبة من 1000 نانومتر، والتي تتميز بجودة شعاعها وقوتها العالية، في لحام المعادن بالليزر ذي الثقب الرئيسي. تُبخّر هذه الأشعة المواد وتُذيبها بكفاءة، مما يُنتج لحامات عالية الجودة (سالمينين، بيلي، وبورتونين، 2010).

دمج معالجة الليزر مع التقنيات الأخرى

أدى دمج المعالجة بالليزر مع تقنيات التصنيع الأخرى، مثل التكسية والطحن، إلى أنظمة إنتاج أكثر كفاءةً وتنوعًا. ويُعد هذا التكامل مفيدًا بشكل خاص في صناعات مثل تصنيع الأدوات والقوالب وإصلاح المحركات (نووتني وآخرون، ٢٠١٠).