Thanh Ruby 100mm: Môi trường laser chính xác cho các ứng dụng khoa học và công nghiệp

Mô tả ngắn gọn:

Thanh ruby 100mm là môi trường khuếch đại laser thể rắn được sử dụng rộng rãi, đặc trưng bởi bước sóng phát xạ màu đỏ rực rỡ ở 694,3 nm. Được chế tạo từ corundum tổng hợp (Al₂O₃) pha tạp với các ion crom (Cr³⁺), thanh ruby này có độ ổn định nhiệt và quang học tuyệt vời, khiến nó trở nên lý tưởng cho nhiều hệ thống laser năng lượng thấp đến trung bình. Với chiều dài 100mm, thanh ruby cân bằng giữa khả năng lưu trữ năng lượng và thiết kế nhỏ gọn, cho phép tích hợp linh hoạt vào các thiết bị laser giáo dục, khoa học và một số thiết bị laser công nghiệp.

Trong nhiều thập kỷ, thanh ruby đã đóng vai trò là thành phần laser cơ bản trong các phòng thí nghiệm quang học, trình diễn laser và hệ thống căn chỉnh chính xác. Kích thước 100mm đại diện cho một lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp với nhiều khoang cộng hưởng. Độ bóng bề mặt tuyệt vời, độ trong suốt quang học và độ bền cơ học của thanh ruby khiến nó trở thành một lựa chọn bền bỉ và đáng tin cậy ngay cả khi các công nghệ mới hơn xuất hiện.

Gửi email cho chúng tôi

Đặc trưng

Sơ đồ chi tiết

Giới thiệu

Nguyên lý sản xuất

Quá trình sản xuất thanh hồng ngọc liên quan đến các kỹ thuật nuôi tinh thể tiên tiến như phương pháp nung chảy ngọn lửa Verneuil hoặc phương pháp kéo Czochralski. Trong quá trình tổng hợp, nhôm oxit được pha tạp với nồng độ crom oxit chính xác để tạo ra tinh thể hồng ngọc đồng nhất. Sau khi viên bi được nuôi, nó được định hướng, cắt lát và định hình thành thanh hồng ngọc có kích thước mong muốn—trong trường hợp này là 100mm.

Mỗi thanh ruby sau đó được đánh bóng và phủ một cách nghiêm ngặt. Các mặt cuối được mài và đánh bóng đến độ phẳng cấp laser (λ/10 hoặc tốt hơn) và có thể được phủ lớp điện môi có độ phản xạ cao (HR) hoặc chống phản xạ (AR) để phù hợp với các thiết kế khoang laser cụ thể. Thanh ruby phải không có tạp chất và vết xước để đảm bảo bơm quang học nhất quán và giảm thiểu tổn thất tán xạ.

Các ion crom bên trong thanh ruby hấp thụ ánh sáng trong dải quang phổ xanh lục/xanh lam. Khi được bơm bằng đèn flash, chúng sẽ bị kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn. Khi trở về trạng thái cơ bản, chúng phát ra các photon đỏ đồng nhất, khởi tạo phản ứng dây chuyền phát xạ kích thích—do đó tạo ra đầu ra laser. Thanh ruby 100mm được thiết kế để đạt được khả năng lưu trữ năng lượng hiệu quả và thời gian huỳnh quang tối ưu.

Tham số

Tài sản	Giá trị
Công thức hóa học	Cr³⁺:Al₂O₃
Hệ thống tinh thể	tam giác
Kích thước ô đơn vị (Lục giác)	a = 4,785 Åc = 12,99 Å
Mật độ tia X	3,98 g/cm³
Điểm nóng chảy	2040°C
Sự giãn nở vì nhiệt ở 323 K	Vuông góc với trục c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Song song với trục c: 6.7 × 10⁻⁶ K⁻¹
Độ dẫn nhiệt ở 300 K	28 W/m·K
Độ cứng	Mohs: 9, Knoop: 2000 kg/mm²
Mô đun Young	345 GPa
Nhiệt dung riêng ở 291 K	761 J/kg·K
Tham số khả năng chịu ứng suất nhiệt (Rₜ)	34 W/cm

Ứng dụng của Ruby Rod trong nhiều ngành công nghiệp

Thanh ruby, được chế tạo từ oxit nhôm đơn tinh thể tổng hợp pha tạp với ion crom, được đánh giá cao vì sự kết hợp độc đáo giữa độ cứng vật lý, độ ổn định hóa học và các đặc tính quang học nổi bật. Những đặc điểm này khiến thanh ruby trở thành vật liệu cao cấp cho nhiều ứng dụng công nghiệp, khoa học và chính xác. Dưới đây là các lĩnh vực chính mà thanh ruby tiếp tục chứng minh giá trị đặc biệt:

1. Công nghệ Laser và Photonic

Thanh ruby đóng vai trò là môi trường khuếch đại trong laser ruby, phát ra ánh sáng đỏ ở 694,3 nm khi được bơm quang học. Trong khi các giải pháp thay thế hiện đại như Nd:YAG và laser sợi quang chiếm ưu thế trên thị trường, laser ruby vẫn được ưa chuộng trong các lĩnh vực chuyên biệt như:

Da liễu y khoa (xóa hình xăm và tổn thương)
Công cụ trình diễn giáo dục
Nghiên cứu quang học đòi hỏi thời lượng xung dài và chất lượng chùm tia cao

Độ trong suốt quang học tuyệt vời và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của hồng ngọc làm cho nó trở nên lý tưởng cho việc kiểm soát và phát xạ quang chính xác.

2. Kỹ thuật chính xác và đo lường

Nhờ độ cứng cao (thang độ Mohs 9), thanh hồng ngọc được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đo lường tiếp xúc, bao gồm:

Đầu bút stylus trong máy đo tọa độ (CMM)
Đầu dò trong các công cụ kiểm tra chính xác
Điểm tham chiếu có độ chính xác cao trong các thước đo quang học và cơ học

Các công cụ này dựa vào khả năng chống biến dạng của ruby, đảm bảo độ chính xác khi đo lường lâu dài và không bị mài mòn.

3. Ứng dụng chế tạo đồng hồ và ổ trục siêu nhỏ

Trong ngành chế tác đồng hồ cao cấp, thanh ruby được chế tác thành ổ đỡ chân kính—các thành phần nhỏ giúp giảm ma sát và mài mòn trong chuyển động của đồng hồ cơ. Hệ số ma sát thấp và độ cứng vượt trội của chúng góp phần:

Hoạt động trơn tru của hệ thống bánh răng
Kéo dài tuổi thọ của các bộ phận bên trong đồng hồ
Cải thiện độ ổn định của giờ giấc

Ngoài đồng hồ, thanh ruby còn được sử dụng trong động cơ siêu nhỏ, cảm biến lưu lượng và con quay hồi chuyển, những nơi đòi hỏi độ ma sát cực thấp và độ tin cậy cao.

4. Hệ thống hàng không vũ trụ và chân không

Trong môi trường hàng không vũ trụ, vệ tinh và chân không cao, thanh ruby được sử dụng làm miếng đệm, chốt đỡ và thanh dẫn quang. Những ưu điểm chính của chúng bao gồm:

Hành vi không phản ứng trong môi trường có tính chất hóa học mạnh
Khả năng chịu nhiệt và độ ổn định kích thước tuyệt vời
Không có nhiễu từ cho các thiết bị nhạy cảm với điện từ

Những đặc điểm này cho phép thanh hồng ngọc hoạt động hoàn hảo trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm tiếp xúc với bức xạ, thay đổi nhiệt độ nhanh và ứng suất chân không.

5. Thiết bị phân tích và y tế

Thanh ruby đóng vai trò thiết yếu trong các thiết bị đo lường tinh vi, đặc biệt là khi tính tương thích sinh học và tính trơ về mặt hóa học là rất quan trọng. Các ứng dụng bao gồm:

Đầu dò đầu sapphire trong quang phổ và chẩn đoán
Vòi phun chính xác hoặc các thành phần kiểm soát lưu lượng trong máy phân tích
Thanh có độ bền cao trong thiết bị tự động hóa phòng thí nghiệm

Bề mặt sạch, ổn định và khả năng chống ăn mòn khiến chúng trở nên lý tưởng để tiếp xúc với các mẫu sinh học hoặc chất lỏng phản ứng.

6. Sản phẩm cao cấp và thiết kế chức năng

Ngoài chức năng thuần túy, thanh hồng ngọc đôi khi được tích hợp vào bút sang trọng, la bàn, đồ trang sức và ống ngắm quang học—vừa là thành phần cấu trúc vừa là thành phần trang trí. Màu đỏ thẫm và bề mặt được đánh bóng của chúng góp phần: