激光的作用都有哪些请举例说明

激光的作用都有哪些请举例说明
激光的作用都有哪些请举例说明

激光的作用都有哪些请举例说明
激光是20世纪60年代的新光源.由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用.激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一,现在已开发出20多种激光加工技术.
激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工.激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景.
热加工和冷加工均可应用在金属和非金属材料,进行切割,打孔,刻槽,标记等.热加工金属材料进行焊接,表面处理,生产合金,切割均极有利.冷加工则对光化学沉积,激光快速成形技术,激光刻蚀,掺染和氧化都很合适.
激光快速成形：
用激光制造模型时用的材料是液态光敏树脂, 它在吸收了紫外波段的激光能量后便发生凝固, 变化成固体材料.把要制造的模型编成程序, 输入到计算机.激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统,使它在模型材料上扫描刻划, 在激光束所到之处, 原先是液态的材料凝固起来.激光束在计算机的指挥下作完扫描刻划, 将光敏聚合材料逐层固化,精确堆积成样件,造出模型.所以, 用这个办法制造模型, 速度快, 造出来的模型又精致.该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用.
激光切割：
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高工件质量.脉冲激光适用于金属材料,连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域.但激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的,比如用激光来切割食物和胶合板就不成功,食物被切开的同时也被灼烧了,而切割胶合板在经济上还远不合化算.
激光焊接：
激光束照射在材料上, 会把它加热至融熔, 使对接在一起的组件接合在一起, 即是焊接.激光焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,使材料熔化而不使其气化,在冷却后成为一块连续的固体结构.激光焊接技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同金属材料间的焊接.由于激光能量密度高,对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利.因为用激光焊接是不需要任何焊料的,所以排除了焊接组件受污染的可能; 其次, 激光束可被光学系统聚成直径很细的光束, 换言之, 激光可以作成非常精细的 "焊枪", 做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触, 亦即这是非接触式的焊接, 因而材料质地脆弱也不打紧, 还可以对远离我们身边的组件作焊接, 也可以把放置在真空室内的组件焊接起来.因为激光焊接有这些特点, 所以它在微电子工业中尤其受欢迎.
激光雕刻:
用激光雕刻刀作雕刻, 比用普通雕刻刀更方便, 更迅速.用普通雕刻刀在坚硬的材料上, 比如在花冈岩、钢板上作雕刻, 或者是在一些比较柔软的材料, 比如皮革上作雕刻, 就比较吃力, 刻一幅图案要花比较长的时间.如果使用激光雕刻则不同, 因为它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种雕刻方法.它根本就没有和材料接触, 材料硬或者柔软, 并不妨碍 "雕刻" 的速度.所以激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一. 用这种雕刻刀作雕刻不管在坚硬的材料, 或者是在柔软的材料上雕刻, 刻划的速度一样.倘若与计算机相配合, 控制激光束移动, 雕刻工作还可以自动化.把要雕刻的图案放在光电扫描仪上, 扫描仪输出的讯号经过计算机处理后, 用来控制激光束的动作, 就可以自动地在木板上, 玻璃上, 皮革上按照我们的图样雕刻出来.同时, 聚焦起来的激光束很细, 相当于非常灵巧的雕刻刀, 雕刻的线条细, 图案上的细节也能够给雕刻出来.激光雕刻可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义.激光雕刻是近年巳发展至可实现亚微米雕刻,已广泛用于微电子工业和生物工程.
激光打孔:
在组件上开个小孔是件很常见的事.但是, 如果要求在坚硬的材料上, 例如在硬质合金上打大量0.1毫米到几微米直径的小孔.用普通的机械加工工具恐怕是不容易办到, 即使能够做到, 加工成本也会很高. 激光有很好的同调性, 用光学系统可以把它聚焦成直径很微少的光点(小于一微米), 这相当于用来钻孔的 "微型钻头".其次, 激光的亮度很高, 在聚焦的焦点上的激光能量密度(平均每平方米面积上的能量)会很高, 普通一台激光器输出的激光, 产生的能量就可以高达109 焦耳/厘米2, 足以让材料熔化并气化, 在材料上留下一个小孔, 就像是钻头钻出来的.但是,激光钻出的孔是圆锥形的,而不是机械钻孔的圆柱形,这在有些地方是很不方便的.
激光蚀刻:
激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本,可加工0.125～1微米宽的线,非常适合于超大规模集成电路的制造.
激光未来发展
激光手术：
激光能产生高能量、聚焦精确的单色光,具有一定的穿透力,作用于人体组织时能在局部产生高热量.激光手术就是利用激光的这一特点,去除或破坏目标组织,达到治疗的目的.主要包括激光切割和激光换肤.
激光武器：
激光武器有它的独特性,令它被广泛应用于防空,反坦克,轰炸机自卫等军事用途.激光之所以能成为威力强大的武器,是因为它有三个层次的破坏能力:
1.烧蚀效应 跟激光热加工原理一样,当高能激光束射到目标时,激光的能量会被目标的材料吸收,转化为热能.这些热能足以令目标部分或完全穿孔,断裂,熔化,蒸发,甚至产生爆炸.
2.激波效应 如目标材料被气化,目标材料会在极短时间内产生反冲作用,形成压缩波使材料表面层裂碎开,碎片向外飞时造成进一步破坏.
3.辐射效应 目标材料气化的同时会形成等离子体云,能产生辐射紫外线及X光线,使目标内部的电子零件被破坏.
激光能源：
激光还可应用于核能发电上.世界上现在建成的核发电站使用的核燃料是铀, 使用氚核燃料的研究尚未成功.从研究所得, 氚核燃料比铀核燃料更加 "耐烧", 1公斤氚核燃料燃烧产生的能量比铀核燃料高3倍多.更有吸引力的是氚核燃料在地球上的贮量大.1公斤海水中含有0.03克氚, 地球上的海洋中就装有1021 公斤海水;或者说, 地球的海洋中就贮藏有1017 公斤氚, 把它开发出来做燃料, 就相当于给我们提供了10万亿亿(1017) 吨煤, 足够人类用上几亿年, 既然氚核燃料这么好.为甚么现在还不用? 问题就在于把它点火燃烧不是一件容易做到的事.划一根火柴燃烧的温度就可以把纸片, 汽油点着火, 要让这种核燃料着火, 则需要亿度的高温.激光是目前较有可能达到这个点火温度的技术.