Использование лазеров давно перестало быть исключительно художественным приемом научной фантастики или лабораторной технологией. Сегодня с помощью лазеров удаляют или корректируют татуировки, делают гравировку, проводят доступные высокоточные операции. Наибольший интерес в этом плане представляют так называемые твёрдотельные лазеры.
Патент: 2638205. Авторы: Елена Калинина, Максим Иванов. Патентообладатель: Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН).
Те, кто в рамках курса физики интересовался устройством лазера, знает его принципиальную схему: источник энергии, «оптический резонатор» - система линз и зеркал и, так называемое, рабочее тело - среда, усиливающая мощность и определяющая длину волны излучения. В качестве среды могут использоваться как газы, так и вещества в твёрдом агрегатном состоянии. Самым первым твёрдотельным лазером и одновременно первым работающим лазером был излучатель на рубине, накачка которого осуществлялась излучением импульсной газоразрядной лампы. Этот лазер был создан в 1960г. американским физиком Теодором Майманом. С тех пор твёрдотельные лазеры стали предметом не только научного, но и промышленного, бытового интереса, а самой активной областью исследований - создание лазеров, где в качестве рабочего тела используются керамические сплавы. Самые современные из них позволяют получить выходную мощность лазера более чем в 100 киловатт.
Широкому распространению керамических лазеров мешает дороговизна оборудования для производства «лазерной керамики», например, для спекания компактов, полученных из водных суспензий нанопорошков исходных компонентов. А также - проблема контроля параметров оптической керамики для получения максимально точно прогнозируемого результата. Основные требования, которые предъявляют к керамическим оптическим материалам - оптическая однородность и прозрачность, так называемая «нулевая пористость» и пониженная дефектность структуры.
Авторы новой технологии предлагают изготавливать высокоплотную керамику с помощью электрофоретического - управляемого - осаждения слабоагрегированных наночастиц оксидов. Их получают методом лазерного испарения или электрического взрыва проводника из самостабилизированной суспензии в неводной среде, обработанной ультразвуком и последующим центрифугированием, а далее проводить спекание компакта. Концентрация наночастиц при этом должна быть в диапазоне от 0,1 до 10% веса.
Электрическое осаждение осуществляют при напряженности электрического поля и плотности тока, регулируемых в зависимости от необходимой толщины заготовки. При центрифугировании отделяется крупная фракция частиц, что уменьшает неоднородность плотности и дефектность компакта. Самостабилизированные в суспензии наночастицы под действием электрического поля осаждаются на электроде, формируя плотный однородный слой. Получается однородный по объёму компакт, в котором отсутствуют механические напряжения. С помощью данной технологии параметры «лазерной керамики» - оптическая однородность, прозрачность, «нулевая пористость», отсутствие дефектов - достигают необходимых значений при одновременном снижении затрат на производство. В свою очередь, это открывает широкие перспективы для применения «лазеров на керамике» как в бытовой сфере, сфере медицины - косметология, пластические операции, хирургические операции по улучшению зрения, промышленности - обработка материалов, производство дальномеров и целеуказателей, а также науке - исследованиях, накачке других лазеров.
Подробности новой технологии — в опубликованном патенте.
Источник: Роспатент