Laserei
Laser sind doof
Laser sind doof
Set of flashcards Details
| Flashcards | 19 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Riddles and Jokes |
| Level | University |
| Created / Updated | 27.07.2016 / 18.08.2016 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/laserei
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| Embed |
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Wechselwirkung Strahlung - Materie
Bei der Absorption von Strahlung durch Materie wird Strahlungsenergie in Wärme umgewandelt.
Die Frequenz der Laserstrahlung, welche zur Materialbearbeitung eingesetzt wird (CO2-, Nd-YAG-, Dioden-, Excimer-Laser), liegt im Bereich von 1014 - 1016 Hz.
Bei diesen Frequenzen können nur die leichten Elektronen mitschwingen, die schweren Atomkerne nicht
Absorption der Laserstrahlung an einer Oberfläche
• Beschreibung durch Drude-Theorie
• Wechselwirkung erfolgt über die Elektronen
• Verknüpfung mit Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit
• Energieaufnahme der Elektronen nur in Verbindung mit Stößen
• Bei Metallen Mechanismus der “Inversen Bremsstrahlung”
• Beschreibung durch “Plasmamodell” möglich
Nenne die drei Polarisationsarten, die abhängig von der Frequenz der
Strahlung OmegaL unterschiedlich dominant sind:
- elektronische Polarisation (Auslenkung der Elektronen um die Ruhelage der Atomkerne): 1014 < omega< 1016 Hz
– ionische Polarisation (Verschiebung unterschiedlich geladener Ionen im Gitter gegeneinander): 1012 < omega< 2*1014 Hz
– Orientierungspolarisation (Ausrichtung permanenter Dipolmomente im elektrischen Feld): omega< 6*1012 Hz
Für Laserstrahlung (z.B.: OmegaCO2 = 1,78*1014 Hz; Omega Nd:YAG = 1,78* 1015 Hz) liegt insbesondere ionische, aber auch elektronische Polarisation vor
Absorption und Temperaturerhöhung in Isolatoren
Nenne die Charakteristische Eigenschaft:
Charakteristische Eigenschaft:
Die Elektronen im Isolator sind fest an die
Atomkerne gebunden.
Kann ein freies Elektron aus einer elektromagnetischen Welle Energie aufnehmen ?
Wird es mit der positiven Halbwelle beschleunigt ?
Und mit der negativen verzögert?
Ein freies Elektron kann aus einer elektromagnetischen Welle keine Energie aufnehmen.
Mit der positiven Halbwelle wird es beschleunigt, mit der negativen verzögert.
Wie kann das Absorptionsverhalten von Metallen beschrieben werden
Das temperaturabhängige Absorptionsverhalten von Metallen kann mit Hilfe der experimentell bekannten Leitfähigkeitsänderung beschrieben werden. Da die Wärmeleitfähigkeit K(T) für viele Metalle bis zur Verdampfungstemperatur bekannt ist, kann mit Hilfe der Wiedemann-Franz-Beziehung der Einfluss der Festkörpertemperatur auf die Elektronenstoßfrequenz berechnet werden.
Absorption der Laserstrahlung
Die einfallende elektromagnetische Laserstrahlung führt zu gerichteten Schwingungen geladener Teilchen und damit zu Polarisationseffekten im Isolator, die sich mit dem Modell des harmonischen Oszillators beschreiben lassen.
Absorption in Isolatoren
Absorption in Metallen
Was ist der Absorptionsgrad
Der Absorptionsgrad AL der Laserstrahlung ergibt sich:
RL = Reflexionsgrad
TL = Transmissionsgrad
AL + RL + TL = 1
Bei Metallen ist die optische Eindringtiefe der Laserstrahlung derart gering (10-8 bis 10-10 m), dass sie in der Regel klein gegen die Dicke des Werkstücks ist (TL = 0). Der Absorptionsgrad folgt dann direkt aus den Fresnel-Formeln.
Für senkrechten Einfall gilt mit TL = 0:
Strahlungsreflexion
Absorptionsgrad von Metallen
Einfluss der Oberfläche auf Absoption
Nur die Rauheit nimmt Einfluss
Laserstrahlhärten, Maschinenaufbau
Bewegte optische Systeme, die aus einem bzw. zwei um jeweils eine Achse beweglichen Spiegeln bestehen, werden Schwingspiegel genannt. Diese werden zur schnellen Strahlablenkung z.B. in Beschriftungssystemen als auch in der Oberflächentechnik zur gezielten Steuerung von Temperaturprofilen eingesetzt.
Vorteile :
- Homogenisierung der Intensitätsverteilung
- Flexibilität bei Bearbeitungsgeometrie und Temperaturverteilung
Umwandlungshärten in drei Phasen:
Laserstrahlhärten Vorgang
Was ist ein Strahlteiler
Lasertypen und Parameter nimmt man zum Laserhärten
• Laserstrahlhärten mit unterschiedlichen Lasertypen: CO2-, Scheiben-, Faser-, Diodenlaser
• Strahlformung durch reflektive Optiken
• Strahloszillationen mit Frequenzen > 200 Hz -> quasi-stationäre Temperaturfelder
• Typische Scanwinkel < 8 °
Erkläre die Erstarrungsmorphologie beim Umschmelzen
Die Erstarrung erfolgt entweder in einer stabilen (planare Erstarrung) oder in einer instabilen Erstarrungsfront (Bildung von Zellen und Dendriten). Bei hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten tritt nur die planare Erstarrung auf.
Erstarrungsmorphologie:
Die Erstarrungsmorphologie variiert mit dem Parameter G/ve. Mit abnehmendem Verhältnis G/vS erfolgt eine Änderung der Erstarrungsmorphologie von planar über zellular nach dendritisch.
Feinheit der Gefügestruktur:
Die Feinheit der Gefügestruktur hängt von der lokalen Abkühlrate ( = G ve )ab. Mit zunehmenden Abkühlraten (G . vS ) wird eine feinere Gefügestruktur erzielt.
