مولدات الليزر الغازية وليزر الهليوم - نيون

[رجب مصطفى]

• إنطلاق الليزر:

يؤدي التفريغ الكهربي إلى تسارع إلكترونات وأيونات (الإلكترونات على الأخص لأنها أخف من الأيونات) غاز الهيليوم، بصفته الوسط الليزري الأساس، بين القطبين وبشكل مناسب، بينما لا تتأثر ذرات النيون بالتصادم الإلكتروني هذا. يصبح الهيليوم بعدئذ مالكاً لمستويات طاقة مثارة وشبه مستقرة.

كنتيجة لتسارع الإلكترونات والأيونات فإن الإلكترونات المتحركة تصطدم بذرات وأيونات أخرى من الهليوم مسببة زيادة في طاقتها ورفعها إلى مستوى أعلى، كما بالشكل، حيث تم ترقيم المستويات كما يلي 1 للمستقر، 2 و 2" للهيليوم، 3 و 3" و 4 و 4" للنيون.



ويُلاحظ وجود تقارب في المستويات (2،2") وتلك المثارة (3،3") للنيون، ونتيجة لذلك عندما تتنتقل ذرة الهليوم إلى المستويين (2،2") ستكون فرصة جيدة لذرات الهليوم أن تتصادم أو على الأقل تحتك مارة بذرة نيون غير مثارة.

إذا ما حدث ذلك، ستكون الفرصة مؤاتية وجيدة لحدوث إنتقال للطاقة بين ذرات الهليوم والنيون، أي أن ذرة الهليوم ستهبط للحالة الأرضية (1) متخليةً عن طاقة إثارة تابعة لها، بينما، وفي نفس الوقت، تمتص ذرة النيون هذه الطاقة لترتفع إلى المستوى الأعلى.

يحدث هذا الإنتقال بكفاءة عالية فقط إذا كان المستويين متقابلين تماماً، وهذا وارد جداً حيث نجد أن المستويين (2 ، 2") هما 19.82 و 20.61 إلكترون فولت بينما المستويين (3 ، 3") هما 19.78 و 20.66 إلكترون فولت.

ضمن هذه السلسلة من الأحداث، فإن الإلكترونات تضخ ذرات الهيليوم ومن ثم ذرات الهيليوم المثارة تضخ ذرات النيون، مما ينتج عن ذلك سيل مستمر من ذرات النيون منصبة في المستويين (3 ، 3") وكنتيجة لذلك فإن هذه المستويات سيحدث فيها حالة إسكان مستقرة رغم أنها صغيرة ولكن بمقدورها أن تكون أكبر بكثير من إشغال عدد كبير من المستويات الدنيا (lower).

يتبع ...

[رجب مصطفى]

• الإنطلاقات الليزرية المتحررة:

لدينا الأن ذرات نيون مثارة في المستويين (3 ، 3")، عندها يبدأ حدوث إنتقال لهذه الذرات من المستوى (3") إلى (4") وذلك ببث حزمة من الليزر تقريباً غير مرئية وذو أطوال موجية متعددة تقع ضمن الطيف المحاذي والمقارب للأشعة تحت الحمراء.

يلي ذلك الهبوط ظهور خط أحمر في الطيف المرئي ذو طول موجي 6328 إنجستروم والناتج عن الإنتقال من المستوى (3) إلى المستوى (4") والذي يعتبر مهماً.

في الوقت الذي يحدث فيه هذا الإنتقال الأخير، يُلاحظ حدوث إنتقال بين (3) و (4) عند الطرف البعيد من طيف الأشعة تحت الحمراء وبطول موجي 3.39 ميكرومتر.

كافة هذه الإنتقالات تحدث بعيداً عن المستوى الأرضي لذلك فإن ليزر الهيليوم/نيون من النوع "رباعي المستويات".
في الحقيقة، تتألف مستويات الطاقة (energy levels) للنيون من حزم للطاقة (energy bands)، داخل كل حزمة يوجد مستويات طاقة أخرى. وهكذا ينتج عن ذلك خرج ليزري ذو أطوال موجية متعددة ناتجة عن الإنتقالات بين هذه المستويات. المهم منها ثلاثة ذات قدرات عالية (المبينين في الشكل).

• كيفية الإنتقاء:
في حالة الرغبة لتشغيل مولد الليزر ليطلق نوع واحد من الثلاثة المذكورين بقدرة قصوى وبطول موجي محدد، يجب آنذاك حجب (suppressed) البقية الأخرى بواسطة إضافة منشور (prism)، بعد ترتيب إتجاهه نحصل على المطلوب حيث يقوم المنشور "ببعثرة" الأشعة الليزرية الغير مرغوبة.

• الخلاصة:
يعتبر مولد ليزر الهيليوم/نيون من المولدات الرخيصة الثمن مقارنةً بالأنواع الأخرى، إضافةً إلى كون ضوئه ذو جودة عالية، لكن يُعاني هذا النوع من صغر القدرة المستحصلة منه حيث يتراوح الحد الأعلى الناتجة منه عملياً بحدود 100 ملي وات للخطوط الموجية الثلاثة الرئيسية.

[رجب مصطفى]

PDF

http://physics.uark.edu/lasers/LPZhenSong.pdf

http://ixnovi.people.wm.edu/phys251/.../HeNelaser.pdf

http://df.unife.it/laureescientifich...aser/laser.pdf

http://web.njit.edu/~sirenko/Phys402...-402lasers.pdf

Doc

http://www.iop.org/activity/educatio.../file_5012.doc

PPT

http://www.indiastudychannel.com/att...neon_laser.ppt

For More Info

http://cat.middlebury.edu/~PHManual/heliumneon.html

نسألكم الدعاء ... لي ولجميع المسلمين ...

[Ayat Alla]

معلومة قيمة
شكرا اخي
ولكن كنت اريد توضيح تفصيلي لعملية اثارة ذرات النيون وعملية الاسكان المعكوس التي تحدث
وشكرا