CÁCH TẠO RA ÁNH SÁNG LASER

TẠO RA ÁNH SÁNG LASER VỚI BA THÀNH PHẦN.

Laser là chữ viêt tắt của Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation.

NGUYÊN NHÂN LÀM HIỆN SÓNG PHÓNG XẠ TẠO RA ÁNH SÁNG LASER

Vòng tròn màu xanh là quỷ đạo của electron ở trạng thái bình thường goị là ground state có năng lượng Q1.Vòng tròn màu đỏ là quý đạo của electron ở trạng thái bị kích thích gọi là excited state có năng lương Q2 .Khi từ Q2 rơi xuống Q1 thì sẽ xuât hiện phóng xạ gọi emission of radiation có độ dài sóng của ánh sáng laser.Độ dài sóng thay đổi tùy theo đặc tính của gain medium.Nếu dùng ruby làm gain medium thì laser có độ dài sóng 694.3 nm

TÙY THEO ĐẶC TÍNH CỦA GAIN MEDIUM,CHÚNG TA CÓ NHỮNG ĐỘ DÀI SÓNG CỦA LASER NHƯ SAU.

( Bản liệt kê nầy của  Robert Aldrich Naval Surface Warfare Center, Dahlgren Division)

LASER TYPE	WAVELENGTH (Nanometers)
Argon Fluoride	193
Xenon Chloride	308 and 459
Xenon Fluoride	353 and 459
Helium Cadmium	325 - 442
Rhodamine 6G	450 - 650
Copper Vapor	511 and 578
Argon	457 - 528 (514.5 and 488 most used)
Frequency doubled Nd:YAG	532
Helium Neon	543, 594, 612, and 632.8
Krypton	337.5 - 799.3 (647.1 - 676.4 most used)
Ruby	694.3
Laser Diodes	630 - 950
Ti:Sapphire	690 - 960
Alexandrite	720 - 780
Nd:YAG	1064
Hydgrogen Fluoride	2600 - 3000
Erbium:Glass	1540
Carbon Monoxide	5000 - 6000
Carbon Dioxide	10600

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH THÍCH GAIN MEDIUM
 Biết rỏ nguyên lý nếu electron bi kích thích thi quỷ đạo của nó sẽ ờ vị trí có năng lượng cao khi rơi xuống quỷ đạo ở vị trí bình thường có năng lượng thấp sẽ làm xuất hiện phóng xạ goị là emission of radiation .Kích thích phóng xạ sẽ phát ra ánh sáng laser.
Áp dụng nguyên lý đó các khoa học gia đã tìm được những phương pháp kích thích electron như sau.
Dùng điện thế giữa hai địên cực dương và âm.
Dùng phương pháp nầy nếu chọn gas làm gain medium.

Thí dụ chọn Helium-Neon để có tia laser liên tục không bị gián đọan goi la continuous wave (cw).Loại laser nầy cho ánh sáng màu đỏ có độ dài sóng  632.8 nm và cũng có thể cho ánh sáng màu xanh và maù vàng.
Nhóm phát minh loại laser nầy là ‘Ali Javan and his associates W. R. Bennet and D. R. Herriott”.

Pha trộn 5 parts Helium với 1 part Neon trong một ống thuỷ tinh bít kín hai đầu.Ông thuỷ tinh có đường kính phù hợp thí nghiệm.Cần gắn thêm một ballast ở giữa điện cực dương và âm để ông thuỷ tinh được dùng lâu bền vì không bị chất bẩn trong gas bám dính..Nếu không dùng ống thuỷ tinh thì dùng ông bằng kim loại titanium để hút chất bẩn trong gas.Theo hướng dẫn thực tập nên chọn điện thế 14 volts sé có laser 0.62mW không bị chói mắt.

Loại laser nầy rất ổn định, giá rẻ, lâu bền tới 20.000 giờ nên được xử dụng rất phổ thông cho tới năm1990 thì bị cạnh tranh bởi một loại laser khác có tên là Solid State Laser dùng đất hiếm (rare earth) và Diode Laser. 
Solid state lasers mạnh hơn, nhanh hơn, có độ dài sóng ngắn hơn và tia sáng có chất lượng tốt.

ĐẤT HIẾM LÀ GÌ?
Đất hiếm ( rare earth) là một nhóm gồm có 17 kim loại được đặt tên như sau : “yttrium, Scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium “.

Kim lọai của đất hiếm đầu tiên trên thế giới được đặt tên là yttrium.
Đó là tên của làng Ytterby nơi mà nhà hóa học Thuý Điển  Johan Gadolin đã tìm được nó vào năm 1794.
Năm 1907,  Georges Urbain tại France, Carl Auer von Welsbach nước  Austria và Charles James tại Hoa Kỳ nghiên cựu tách chất  ytterbium  ra làm hai phần khác nhau nên có thêm chất lutetium lấy tên nơi cư trú tại Paris của Georges Urbain ,

17 kim loại nầy có đặc tính gíống nhau và được tìm thấy ở cùng với nhau trong trạng thái oxde gọi "rare earth oxides” khi đào hầm mỏ. Đó là trạng thái bán trên thị trường quốc tế.

Năm 2018 giá bán :

Một tấn “Oxide of Neodymium” là 107,000 USD

Một tấn “Oxide of Europium” là 712,000 USD.

Màu sắc của một số REO.Bắt đầu từ màu đen theo chiều kim đổng hồ

Lý do giá bán quá cao vì công nghệ áp dụng đào hầm mỏ và trích lấy oxide rất khó khăn và phức tạp.

Quặng đất hiếm chỉ chứa 10 phần trăm chất Oxide Of Rare Earth gọi tắt là REO.Công ty khai thác phải nghiền nát đất hiếm thành bột rồi tách ra những chất không phải đất hiếm để có được 60 phần trăm REO mới có thể thu được kim loại nguyên chất (95–98 percent pure ) bằng các phương pháp tiếp theo sau đó được tóm lược như sau.

CHẾ BIẾN THÀNH KIM LOẠI TỪ 60 PHẦN TRĂM REO .

1-Trộn bột 60 phần trăm REO với 10 phần trăm HCL  sẽ hòa tan hết  carbonate Calci (CaCO₃).

2-Chất không hoà tan còn lại được đem ran nóng để làm oxy hoá chất  cerium ở trạng thái  Ce³⁺ thành trạng thái rất ổn định Ce^{4+  ..}

3-Sau khi để nguội lạnh,đem rửa lọc với HCL để làm hoà tan 6 chất sau đây.

lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium,  gadolinium,

Chất còn lại là cerium concentrate.

Cerium là chất mềm, cắt được bằng dao, có màu trắng cùa kim loại bạc nhưng gặp không khí thì mờ.

Lanthanum là kim khí duy nhất không có điện trở trong áp suật của khí quyển. Còn scandium, yttrium, cerium và lutetium sẽ không có địện trở khi ở trong áp suất cao.
TẠO VỦ KHÍ LASER 

Còn tiếp