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上圖展示了原子的三種躍遷:自發吸收、自發輻射、受激輻射。
產生雷射的一個關鍵是要實現粒子數反轉。下圖是紅寶石雷射器的粒子數反轉示意圖。氬離子雷射器的粒子數反轉機理會在後面詳細解釋。
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氣體雷射器以氣體或金屬蒸汽為發光例子,它是目前種類最多、激勵方式最多氧化、雷射波長分布區域最寬、套用最廣泛的一類雷射器。最早也最具代表性的氣體雷射器是1961年問世的氦氖雷射器。
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在原子氣體雷射器中,產生雷射作用的是沒有電離的氣體原子,常用的氣體主要有氦、氖、氬、氪、氙等惰性氣體,有時也用氯、溴、碘、氮、硫、碳、氧等氣體,或銫、鎘、銅、錳、錫等金屬原子蒸汽。
分子雷射器中產生雷射作用的是沒有電離的氣體分子,常用的分子氣體主要有CO、N2、O2、CO2、N2O和水蒸氣等。典型代表是CO2雷射器和氮分子雷射器。
離子雷射器的發光依靠電離的離子。
右圖是一台組合式CO2工業雷射器。
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上圖:一台大功率氬離子雷射器,功率1-15W
下圖:一颱風冷氬離子雷射器,功率25-100W
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1、2兩種激發形式在氬離子雷射器中都存在,由於一步過程要把Ar原子激發到高達35.5eV的3p44p,需要的電子能量較大,只有在低氣壓脈衝器件中才能達到,而二步過程只需要16-20eV的能量,所以在連續工作的器件中,二步過程占主導。
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激發Ar離子要求高電子能量。如果氣壓低,電子自由程長,能量損耗小,電子能量就高。
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將氬離子雷射器置於軸向磁場中,不僅可以減小離子對管壁的轟擊,延長雷射器的壽命,而且能提高雷射器的輸出功率和效率。因為在放電管內,向管壁運動的電子和正離子在軸向磁場作用下作螺鏇狀運動,並向管軸集中。利用了磁力線可以約束自由帶電粒子的特性。
但原子、離子在磁場中能級會劈裂,所以磁場會使譜線變寬,導致增益降低。磁場也使管內帶電粒子密度增加,從而碰撞也增多,使電子溫度降低。所以磁場大小要根據實驗調整到一個最佳值。
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開發過程是指形成母盤的數據源,包括存儲的數據,如視頻、音頻、文本數據,和數據的編碼。
首先必須準備一塊圓形平板狀的厚玻璃基板,使用硝酸或具有溶解力的物質對其清洗,然後在其表面均勻地塗布稱為“photoresist”(光刻膠,PR,這是一種光敏感物質)的物質,厚度為130皮米。塗後經過約20分鐘烘乾。
顯影:刻錄過程是化學反應,故刻錄後的玻璃母盤要清洗一次把多餘反應物去除。
PR的質地不夠堅硬,必須將玻璃母盤轉製成金屬母盤。
鍍銀:使PR表面能導電。
電鑄:電鍍上一層鎳。
拋光:母盤底層,即非信號面,由於電鍍的緣故不平整,故要進行拋光。
衝壓:母盤中央圓孔和外圍多餘部分。
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早期和中期大多採用氣體雷射器,但是氣體雷射器的缺點比較突出,比如耗電,氣體雷射器約需要7KW,而大功率半導體雷射器只有25W。因此,目前大多母盤生產線都採用大功率半導體雷射器。
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PDT:機體接受光敏劑後一定時間,腫瘤組織攝取和存留的光敏劑較多,經特定波長的光照射,在生物組織中氧的參與下發生光化學反應,產生單態氧和/或自由基,破壞組織和細胞中的多種生物大分子,最終引起腫瘤細胞死亡,達到治療目的。