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IL FASCIO LASER

tecnologia meccanica



Il Fascio Laser

Caratteristiche del fascio laser

Laser allo stato solido

Laser gassoso

Laser a semiconduttore



Lavorazioni con il laser


Ogni apparecchio laser dispone il materiale lacerante tra i due specchi, in modo da formare una cavità risonante, in tal modo le radiazioni che si propaganolungo l'asse si riflettono più volte e quelle in fase si amplificano ed escono dal semispecchio; per ottenere la condizione di risonanza la distanza tra i due specchi deve essere un multiplo della lunghezza d'onda.

Il fascio laser è costruito da radiazioni di un'unica frequenza( raggi monocromatici) e una precisa intensità, i raggi che lo costituiscono presentano una natura ordinata costituiti da onde che nello spazio e nel tempo sono sempre in fase tra oro ed esattamente uguali. Il fascio laser si propaga con una divergenza limitatissima; questa caratteristica permatte di focalizzare il fascio laser per mezzo di una lente o specchi parabolici in raggi di diametro piccolissimo.





I due tipi di laser normalmente utilizzati sono:

Laser a rubino: in cui il materiale laserante è costituito da atomi di cromo immersi in un monocristallo di rubino, il sistema di eccitazione avviene mediante una lampada allo xenon e la lunghezza d'onda è di 0.7micrometri

Nel laser a neodimio la sostanza laserante è il neodimio mentre il materiale ospitante è alluminato ditrio cristallino denominato YAG, l'eccitazione avviene attraverso una lampada al kripton, la lunghezza d'onda è di 1,06 micrometri e la potenza del fascio è di 0,5-1 kW, ma la focalizzazione peggiora con l'aumento della potenza.

Nella apparecchiature laser allo stato gassoso il materiale laserante è un gas puro o una miscela a bassa pressione contenuta in tubo di vetro o quarzo, il sistema di eccitazione consiste in una scarica elettrica continua o alternata a radiofrequenza.

La più diffusa apparecchiatura laser allo stato gassoso è a CO2, in cui il materiale laserante è composto da una miscela gassosa di anidride carbonica(5%), azoto(15%) ed elio (80%). La lunghezza d'onda è di 10,6 micrometri e le potenze possono superare i 15kW.

Il più diffuso laser a semiconduttore è quello ad arsenuro di gallio, che presenta elevato rendimento, emissioni laser a frequenza variabile e la possibilità di controllar la potenza di uscita variandola corrente di pompaggio.

Le applicazioni del fascio laser si sono diffuse a partire dagli anni settanta e hanno coinvolto diversi campi: misurazioni di enormi distanze( es terra-luna), produzione di milioni di gradi C per ricerche o processi di fusioni nucleare, forature sull'ordine del decimo di millimetro e altri processi tecnologici. La saldatura a punti è effettuata con il laser a Nd YAG, mentre quella continua è effettuata con il laser ad anidride carbonica, Le saldature sono o a conduzione di calore o le cosidette keyole, queste ultime hanno bisogno di un gas di assistenza, generalmente elio o argon( <5kW Ar, > kW He). IL taglio dei materiali si può effettuare con il laser a Nd YAG, con quello ad anidride carbonica e con quello ad ecimeri, ma ogni maser può tagliare solo certi materiali:

Laser/

Materiale

Nd YAG

CO2

Ecimeri

Carta

NO

SI

SI

Legno

NO

SI

SI

Plastica

Raramente

SI

SI

Gomma

NO

SI

SI

Metallo

SI

Raramente

SI

Ceramica

Raramente

SI

SI

I laser non riescono a tagliare certi materiali, perché a causa della loro lunghezza d'onda vengono riflessi.

Le incisioni( specialmente sulle plastiche) si effettuano con i laser ad ecimeri, i trattamenti termici superficiali generalmente si effettuano con i laser ad anidride carbonica e i laser a semiconduttori vengono utilizzati solamente nelle telecomunicazioni.




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