Оббозжон Хокимович Кулдашов, Жавохир Абдурасулович Жумаев - Все науки. №5, 2023. Международный научный журнал

УДК 621.373.8

Аннотация. Изготовление большого количества устройств самого различного характера сводиться к возможности взаимодействия современной техники с самыми различными типами материалов, в том числе и тугоплавкими. По этой причине, с целью создания устройства трёхмерного принтера способного воздействовать на вольфрам, кварц и некоторые другие материалы, путём регулирования силы плавящего элемента и была разработана конструкция гелиевого ультрафиолетового лазера.

Ключевые слова: лазер, гелий, ультрафиолет, вольфрам, трёхмерных принтер, конструкция, устройство.

Annotation. The manufacture of a large number of devices of a very different nature is reduced to the possibility of interaction of modern technology with a variety of types of materials, including refractory ones. For this reason, in order to create a three-dimensional printer device capable of acting on tungsten, quartz and some other materials, by regulating the strength of the melting element, the design of a helium ultraviolet laser was developed.

Keywords: laser, helium, ultraviolet, tungsten, three-dimensional printer, design, device.

Устройство лазера представляет собой стеклянную колбу цилиндрической формы с установленным диаметром и внутренним подобным относительно радиуса делением. Толщина такой колбы выбрана специально, для решения проблемы разгерметизации конструкции. В такой колбе, во внешней части введён гелий, а также по обе стороны установлены катушки, одна из коих представляет катод прямого накала, а вторая – анод. Благодаря тому, что катод начинает нагреваться, то между ним и анодом начинает возникать плотность тока, определяемая по (1) и из которой можно вычислить от значения температуры кинетическую энергию молекул катода (2), а уже после и скорость молекул (3), откуда в свою очередь вычисляется из значения определённой плотности тока заряд (4).

Далее из, приведённых вычислений, можно определить и напряжение, то есть кинетическую энергию долетающих до анода зарядов, откуда проявляется их напряжение (5), а поскольку известно значение плотности тока в самом катоде (6), то в зависимости от соотношения этой плотности тока и плотности вылетающего заряда можно найти процент выхода зарядов из катода (7) или своего рода катодную эффективность.

После того, как заряды с установленной энергией, при заданном напряжении вылетают из катода, они начинают воздействовать на находящийся между электродами гелий, который начинает возбуждаться и переходить на следующий энергетический уровень и после спуска с него, что занимает микросекунды, начинает испускать фотоны ультрафиолетового света. Вокруг внешней части колбы находиться отражающая фольга, которая отражает все эти разнонаправленные лучи и сводит их к единой точке. К тому же зеркала или та же фольга находиться на концах сторон этой трубки, что ещё более увеличивает эффект.

Затем отражённые ультрафиолетовые лучи начинают двигаться в сторону центральной части, но эта центральная часть должна быть изготовлена из кварцевого стекла, который в отличие от обычного проводит ультрафиолет. А в центральной колбе также присутствует гелий с той же энергией возбуждения, что приводит к тому, что гелий поглощает налетевшие на него фотоны и выпускает в удвоенном количестве.

С одной стороны центральной части конструкции находиться также отражающее зеркало, а с другой – кварцевое стекло, которое и выпускает поток концентрированных ультрафиолетовых фотонов с большой энергией. Таким образов генерируя поток с энергией не менее 28—30 Вт, которую можно концентрировать в достаточно малых площадях используя для этого мощные линзы и воздействуя на необходимый объект. Для сравнения, при использовании линзы с возможностью увеличения в 5,5—6 тысяч раз и уменьшении площади пучка до 1 мкм, температура вольфрама достигает 4,5 тысяч градусов, что в разы больше температуры его плавления. Благодаря этому можно создать конструкцию подобного рода трёхмерного принтера, который с большой точностью будет воздействовать на материал, вызывая его плавление в определённой точке с точностью до микрометра и послойно вызывая формирование необходимой детали любого масштаба с достаточно большой прочностью!

1. Баграмов, Р. Лазеры в стоматологии, челюстно-лицевой и реконструктивно-пластической хирургии / Р. Баграмов, М. Александров, Ю. Сергеев. – М.: Техносфера, 2010. – 608 c.

2. Бертолотти, М. История лазера. Научное издание / М. Бертолотти. – М.: Интеллект, 2015. – 336 c.

3. Богданов, А. Д. Гироскопы на лазерах / А. Д. Богданов. – М.: Воениздат, 1975. – 731 c.

4. Васильев, Г. М. Кинетические и транспортные процессы в молекулярных газовых лазерах / Г. М. Васильев, С. А. Жданок. – М.: Беларуская Навука, 2010. – 206 c.

5. Гамалея, Н. Ф. Лазеры в эксперименте и клинике / Н. Ф. Гамалея. – Л.: Медицина, 2013. – 232 c.