激光范文10篇

摘要：利用激光熔敷合金粉末的方法對模具進行了修復。研究了工藝參數對熔敷效果的影響，并對其修復過程進行了分析。結果表明，預處理、送粉量、激光的掃描速度是決定模具修復質量的關鍵。通過優化工藝參數、機體預熱的方法可以提高模具修復質量。

模具使用壽命取決于抗磨損和抗機械損傷能力，一旦磨損過度或機械損傷，須經修復才能恢復使用。目前可采用的修復技術有電鍍、電弧或火焰堆焊、熱噴涂(火焰、等離子)等。電鍍層一般很薄，不超過0.3mm，而且與基體結合差，形狀損壞部位難于修復，在堆焊、熱噴涂或噴焊時，熱量注入大，能量不集中，模具熱影響區大，易畸變甚至開裂，噴涂層稀釋率大，降低了基體和材料的性能。

利用激光熔覆的方法可實現對模具的修復。用高功率激光束以恒定功率P與熱粉流同時入射到模具表面上，一部分入射光被反射，一部分光被吸收，瞬時被吸收的能量超過臨界值后，金屬熔化產生熔池，然后快速凝固形成冶金結合的覆層。激光束根據CAD二次開發的應用程序給定的路線，來回掃描逐線逐層地修復模具。由于激光束的高能密度所產生的近似絕熱的快速加熱，對基體的熱影響較小，引起的畸變可以忽略，特別是經過修復后的模具幾乎不需再加工。

1激光修復系統

激光修復技術是集高功率激光、計算機、數控機床、CAD/CAM、先進材料、數控技術等多學科的應用技術。修復系統主要由硬件設備和制造過程軟件組成。硬件設備包括激光器、數控系統及工作臺、送粉裝置、光路系統、水冷裝置、保護氣系統和在線控制所涉及的數據采集裝置。軟件系統包括制造零件成型軟件擻據通訊和在線控制軟件。激光修復過程如圖2所示。CO2激光器發出的激光經CNC數控機床Z軸(垂直工作臺)反射鏡后，進入三維光束成形聚焦組合鏡，再進入同軸送粉工作頭，組合鏡和工作頭都固定在機床Z軸上，由數控系統統一控制。載氣式送粉器將粉末均勻輸送到分粉器的同軸送粉工作頭。

模具位于CNC數控工作臺X-Y平面上，根據CNC指令，工作臺、組合鏡和送粉頭按給定的CAD程序運動。同時加入激光和粉末，逐層熔敷。在溫度檢測和控制系統作用下，使模具恢復原始尺寸。為保證熔覆材料(金屬粉末)和基體(模具)材料實現冶金結合，以及模具的尺寸精度、表面光潔度和材料性能，需將φ50mm圓形多模1kW-5kW高功率激光束變換成強度均勻分布的圓形光束，光斑尺寸可調(光路系統)，并配有水冷系統和光束頭氣體保護系統，同時需重點考慮同軸送粉裝置和現場控制系統的設計。

本文作者：余振新汪河洲工作單位：中山大學激光與光譜學研究所

1995年5月22一26日,在美國馬里蘭州巴爾的摩召開的第15屆“激光與光電子學(CLEO)”和第5屆“量子電子學與激光科學(QELS)”會議,是世界規模最大的激光一光電子一量子電子學領域的重要的國際會議。本會議一個特別新的內容是激光在生物學與醫學上的應用。同時,還舉辦了一個龐大的技術展覽會,展覽了許多與生物醫學有關的新產品。會上千余篇,內容主要側重固態與半導體激光器、非線性光學、超短脈沖激光光源、激光在醫學生物學中的應用等。這些論文反映了近年來激光科學技術的進展,現分述如下。

1半導體激光

十分引人注目的是半導體激光器件研究方面的成果。其中有關新材料及其處理過程,器件工作物理機制,器件的設計思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的發展。光子帶隙、半導體量子電子學的理論和實驗研究逐步使量子阱異質結激光器邁向實用階段,并導致光學和光電子學用的量子阱器件以及超短脈沖半導體激光器和高速光探測器件的迅速發展。這對推動高速通訊的發展是十分重要的。垂直腔面發射激光器(VCSEL)的功率轉換效率已經高于50%,闌值電流200拼A,工作體積7只7(拜m)2;半導體納米結構材料已經可以制作出微腔激光器。一個10nm的腔體可產生1000nm波長的窄頻帶輻射?？梢妳^,特別是藍綠波段半導體激光器研制令人鼓舞,一旦進入實用階段,勢必劇烈改變小功率可見區激光器銷售市場的狀況,并將大大擴展激光在科技和生活領域的使用范圍。長波可見段630nm,650nm和670nm的紅色激光二極管(LD)制作成本較前兩年已大大下降。目前可以預感到:在激光顯示、激光準直、激光印刷、激光醫學生物學應用等方面,半導體紅光激光二極管將會迅速占領氦氖激光器的原有市場,取而代之。與此有關的藍色發光二極管(LED)已開始以遠較紅、黃、綠色發光二極管高昂的價格投放市場(隨著技術改進,將很快降低成本),形成了大型彩色顯示屏幕蓬勃發展態勢。在半導體激光領域,近年備受關注且影響著該領域進一步發展的課題是半導體納米結構和微腔以及在這類器件中的相干現象的研究。

2固體激光

迅速發展的另一領域是固體激光器。近兩年,明顯看到:纖維激光和波導固體激光,可調諧固態激光,特別是用半導體激光二極管陣列泵浦的“全固態化”固體激光器的實用化,將可以達到許多目的:相對廉價、穩定性好、壽命長、波長可調諧范圍寬、脈沖寬度窄,還可以具有優良的空間分布光束質量等。因此,具有廣泛的應用價值。它已開始取代優質、高功率的氣體激光器,用于微束打印和數據存儲。尤其值得一提的是:“全固態化”的欽寶石激光器,在連續操作時.波長可調諧范圍甚寬(從600~1100nm),功率很易達到瓦級水平。在鎖模脈沖運轉時,可以產生自鎖模,脈寬達數十飛鈔,平均功率已達瓦級。如此一來,再配合非線性頻率變換辦法,可以把激光波段擴展到很大的范圍。再加這類激光器的裝里有牢靠、調節簡便的優點,可以做成車載、機載系統。顯然,在不遠的將來,有可能由它淘汰染料激光。

介紹了激光熔覆技術的發展、應用、設備及工藝特點，簡述了激光熔覆技術的國內外研究現狀，指出了激光表面改性技術存在的問題，展望了激光熔覆技術的發展前景。

0引言

激光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔敷技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低,與基體材料呈冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法[1~3]。如對60#鋼進行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進行了對比，發現前者的耐蝕性明顯高于后者[4]。

激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術,它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本,節約貴重稀有金屬材料，因此,世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視[1-2、5-7]。

1激光熔覆技術的設備及工藝特點

目前應用于激光熔覆的激光器主要有輸出功率為1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。對于連續CO2激光熔覆,國內外學者已做了大量研究[1]。近年來高功率YAG激光器的研制發展迅速,主要用于有色合金表面改性。據文獻報道,采用CO2激光進行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷[1]。YAG激光器輸出波長為1.06μm,較CO2激光波長小1個數量級,因而更適合此類金屬的激光熔覆。

介紹了激光熔覆技術的發展、應用、設備及工藝特點，簡述了激光熔覆技術的國內外研究現狀，指出了激光表面改性技術存在的問題，展望了激光熔覆技術的發展前景。

0引言

激光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔敷技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低,與基體材料呈冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法[1~3]。如對60#鋼進行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進行了對比，發現前者的耐蝕性明顯高于后者[4]。

激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術,它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本,節約貴重稀有金屬材料，因此,世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視[1-2、5-7]。

1激光熔覆技術的設備及工藝特點

目前應用于激光熔覆的激光器主要有輸出功率為1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。對于連續CO2激光熔覆,國內外學者已做了大量研究[1]。近年來高功率YAG激光器的研制發展迅速,主要用于有色合金表面改性。據文獻報道,采用CO2激光進行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷[1]。YAG激光器輸出波長為1.06μm,較CO2激光波長小1個數量級,因而更適合此類金屬的激光熔覆。

激光與空間技術胡海棠國家科委信息司原常務副司長研究員——一、激光技術——（一）什么是激光與激光技術——激光，是一種自然界原本不存在的，因受激而發出的具有方向性好、亮度高、單色性好和相干性好等特性的光。物理學家把產生激光的機理溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時提出的假說，即光的吸收和發射可經由受激吸收、受激輻射和自發輻射三種基本過程。眾所周知，任何一種光源的發光都與其物質內部粒子的運動狀態有關。當處于低能級上的粒子（原子、分子或離子）吸收了適當頻率外來能量（光）被激發而躍遷到相應的高能級上（受激吸收）后，總是力圖躍遷到較低的能級去，同時將多余的能量以光子形式釋放出來。如果光是在沒有外來光子作用下自發地釋放出來的（自發輻射），此時被釋放的光即為普通的光（如電燈、霓虹燈等），其特點是光的頻率大小、方向和步調都很不一致。但如果是在外來光子直接作用下由高能級向低能級躍遷時將多余的能量以光子形式釋放出來（受激輻射），被釋放的光子則與外來的入射光子在頻率、位相、傳播方向等方面完全一致，這就意味著外來光得到了加強，我們稱之為光放大。顯然，如果通過受激吸收，使處于高能級的粒子數比處于低能級的越多（粒子數反轉），這種光的放大現象就越明顯，這時就有可能形成激光了?！す庵员蛔u為神奇的光，是因為它有普通光所完全不具備的四大特性。——1.方向性好——普通光源（太陽、白熾燈或熒光燈）向四面八方發光，而激光的發光方向可以限制在小于幾個毫弧度立體角內（圖8-9），這就使得在照射方向上的照度提高千萬倍。激光準直、導向和測距就是利用方向性好這一特性?！?.亮度高——激光是當代最亮的光源，只有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與它相比擬。太陽光亮度大約是103瓦／（厘米2.球面度），而一臺大功率激光器的輸出光亮度經太陽光高出7～14個數量級。這樣，盡管激光的總能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小點處產生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度高溫。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術就是利用了這一特性。——3.單色性好——光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長。普通光源發出的光通常包含著各種波長，是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的可見光及紅外光、紫外光等不可見光。而某種激光的波長，只集中在十分窄的光譜波段或頻率范圍內。如氦氖激光的波長為632.8納米，其波長變化范圍不到萬分之一納米。由于激光的單色性好，為精密度儀器測量和激勵某些化學反應等科學實驗提供了極為有利的手段?！?.相干性好——干涉是波動現象的一種屬性?；诩す饩哂懈叻较蛐院透邌紊缘奶匦?，它必然相干性極好。激光的這一特性使全息照相成為現實。——所謂激光技術，就是探索開發各種產生激光的方法以及探索應用激光的這些特性為人類造福的技術的總稱。自1960年美國研制成功世界上第一臺紅寶石激光器，我國也于1961年研制成功國產首臺紅寶石激光器以來，激光技術被認為是20世紀繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術之后的又一重大科學技術新成就。30多年來，激光技術得到突飛猛進的發展，不僅研制了各個特色的多種多樣的激光器，而且激光應用領域不斷拓展，并形成了激光唱盤唱機、激光醫療、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新興產業。激光技術的飛速發展，使其成為當今新技術革命的“帶頭技術”之一?！ǘ└魇礁鳂拥募す馄鳌诠庠粗校瑢崿F能級粒子數反轉是實現光放大的前提，也就是產生激光的先決條件。要實現粒子數反轉，需借助外來光的力量，使大量原來處于低能級的粒子躍遷到高能級上去，這個過程我們稱之為“激勵”?！覀兺ǔＫf的激光器，就是使光源中的粒子受到激勵而產生受激輻射躍遷，實現粒子數反轉，然后通過受激輻射而產生光的放大的裝置。激光器雖然多種多樣，但使命都是通過激勵和受激輻射而獲得激光。因此基本組成通常均由激活介質（即被激勵后能產生粒子數反轉的工作物質）、激勵裝置（即能使激活介質發生粒子數反轉的能源，泵浦源）和光諧振腔（即能使光束在其中反復振蕩和被多次放大的兩塊平面反射鏡）等三個部分組成（圖8-2）?！涍^30余年的發展，各國開發出實用的激光器已超過200種。種類繁多，特點各異，用途也各不相同。激光器有各種不同的分類方法：按工作物質來分有氣體、玻璃、晶體、液體、半導體、準分子等激光器，還有化學激光器（靠化學反應而形成受激狀態）和自由電子激光器等；按波長來分，覆蓋的波長范圍包括遠紅外、紅外、可見光、紫外直到遠紫外，最近還研制出X射線激光器和正在開發的γ射線光器；按激勵方式不同，有光激勵（光源或紫外光激勵）、氣體放電激勵、化學反應激勵、核反應激勵等；按輸出方式不同，有連續的、單脈沖的、連續脈沖的和超短脈沖的，等等；從功率輸出的大小來看，其中連續的輸出功率小至微瓦級，最大可達兆瓦級；脈沖輸出的能量可從微焦耳至10萬以上焦耳，脈沖寬度由毫秒級到皮秒級乃至飛秒級（1000萬億分之一）。——上述各式各樣激光器的出現，主要是為了滿足不同的應用目的。如激光加工和某些軍用激光都要求高功率激光或高能量激光（即所謂強激光）。有的希望脈沖的時間盡量縮短，以從事某些特快過程的研究。有的還對提高光的單色性、改善輸出光的模式、改善光斑的光強分布以及要求波長可調等提出了很高的要求，從而使激光器的探索深度和應用廣度得到前所未有的發展。激光器的應用已滲透到各個領域，正在奇跡般地改變著我們的世界?！ㄈ┡畈l展的激光應用——激光不僅是20世紀內人類最重大的發明之一，而且激光技術的應用已廣泛深入到工業、農業、軍事、醫學乃至社會的各個方面，對人類社會的進步正在起著越來越重要的作用。——1、激光在信息領域的應用——半導體激光器和光纖放大器是光纖通信的兩項關鍵技術。半導體激光器發出的激光不僅單色性和相干性好，而且光波頻率比微波頻率又高萬倍，故以激光為傳遞信息的載體，用光纖做信息傳遞線路的光纖通信，不僅通信質量好、抗干擾能力強、保密性好，而且通信容量比微波通信要提高上萬倍。一根比頭發絲還細的光纖，就可以同時傳輸上萬路電話或成千路電視節目，從而使通信真正成為通向千家萬戶的網絡新時代?！眉す饧夹g進行光存儲，使信息的存儲發生了革命性的飛躍。一張CD聲頻光盤的記錄密度相當于1000萬比特／厘米2，可記錄78分鐘的音樂節目，比密紋唱片要大好幾個數量級。一張計算機用的盤徑為5英寸的CD-ROM，容量可達650兆比特。一張LD（激光錄像盤），或者近幾年最熱門的VCD（激光視盤，谷稱小影碟），以及繼VCD之后的新一代視盤DVD（數字視盤），其視像蘊含的信號量比CD又要高千倍，可記錄100分鐘的清晰度很高的影視節目。CD、VCD和LD不僅已在放像設備市場占有相當大的份額，而且還可以在配有激光驅動器的計算機上播放。——此外，激光打印機、激光傳真機、激光照排、激光大屏幕彩色電視、光纖有線電視以及大氣激光通訊等均已得到廣泛應用?！?、激光在全息術領域的應用——光作為一種波動現象，表征它的物理量有波長（同顏色有關）、振幅（同光的強弱有關）和位相（表示波動起點同基準時間的關系）。人們利用感光的照相方法，只能記錄下波長和振幅，所以無論照得多么逼真，看照片和看真的景物總是不一樣。而激光具有高相干性，能獲取干涉波空間包括相位在內的全部信息。因此，采用激光進行全息攝影，被拍物體的全部信息都被記錄在底片上，通過光的衍射，就能復現被攝取物體栩栩如生的立體形象。時至今日，在全息照相的基礎上，還進一步發展了全息干涉術、彩色全息及彩虹全息和周視全息等新的全息技術?！⒄障嗑哂腥S成像的特點，可重復記錄，而且每一小塊全息底片都能再現物體的完整立體形象，其用途十分廣泛。可廣泛用于精密干涉計量、無損探傷、全息光彈性、微應變分析和振動分析等科學研究。利用全息干涉術研究燃氣燃燒過程、機械件的振動模式、蜂窩板結構的粘結質量和汽車輪胎皮下缺陷檢查等已得到廣泛應用。全息照相用作商品和信用卡的防偽標記已形成產業，用全息照相拍攝珍貴藝術品，不僅欣賞起來令人如臨其境，而且為藝術品的修復提供了可靠而逼真的依據。正在發展的全息電視還將為人們增添一種新的生活享受?！⒖臻g技術——（一）什么是空間技術——空間技術，顧名思義就是探索、開發和利用宇宙空間的技術?，F階段，空間技術又稱航天技術。但對“天”目前專家們有兩種理解：一是把地球大氣層以外的無限遙遠空間稱之為“天”；另一是把地球大氣層外、太陽系以內的有限空間叫做“天”。若按前一種理解，空間技術和航天技術完全是一回事；若按后一種理解，人們把地球大氣層以外、太陽系以內的空間活動稱之為航天，超出太陽系以外的空間活動稱之為航宇。這樣，空間技術則應涵蓋航天技術和航宇技術。但由于在相當長的時間內，人類主要還是在太陽系內從事活動，因此，當今把航天技術和空間技術視為同義詞已得到公認?！覈暮教鞂＜覍⒖臻g技術的主要特點概括為兩個方面：首先空間技術是一門高度綜合性的科學技術，是很多現代科學和技術成就的綜合集成。它主要依賴于電子技術、自動化技術、遙感技術和計算機技術等眾多先進技術的發展。因此，一個國家空間技術的成就，最能體現其科學技術的水平，是衡量其科技實力的重要標志。其次，空間技術是一門快速的、大范圍的、在宏觀尺度上最能發揮作用的科學技術。比如，通信衛星可以大面積覆蓋地面以至全球；氣象衛星可以進行全球天氣預報；偵察衛星可以及時監視廣大地區的軍事活動等等?！臻g技術區別于一般常規技術的這兩大特點，使其對一個國愛的實力和進步起到意想不到的戰略性作用：在經濟上能產生很高的經濟和社會效益，普遍認為，開發利用外層空間資源，其投資效益能達到1∶10以上；在軍事上最能顯示一個國家的軍事實力，一個國家只要占有空間優勢，就掌握了軍事戰略上的主動權；在政治上對提高一個國家在國際活動中的地位影響深遠。一項重大空間成就，往往成為國際談判的重大籌碼；在科學技術上還能帶動電子、自動化、遙感、生物等學科的發展，并形成包括衛星氣象學、衛星海洋學、空間生物學和空間材料工藝學等一群新的邊緣科學?！ǘ┛臻g技術的重大成就——空間技術的開創和發展是人類開拓宇宙空間的壯麗事業?？臻g技術自50年代崛起以來，以其輝煌的成就對國際政治、軍事產生的影響和對人類經濟、文明作出的貢獻舉世矚目。幾十年來，空間技術取得了重大的成就，其中各類衛星大顯神通。

論文關鍵詞：激光探測；接口

論文摘要：本文論述了激光探測系統信息接口技術；討論了激光探測接口的一般設計思想。

1引言

激光具有波長單一和良好的方向性，所以和傳統的探測方法相比，激光探測具有精度高，抗干擾能力強等特點，在激光測距、激光雷達、激光告警、激光制導、目標識別等軍事領域，都得到了廣泛應用。針對不同武器系統的需求，激光探測系統接口呈現出多樣性。

近年來，隨著應用需求和集成化度的增加，激光探測系內部、激光探測系統和各武器平臺之間集成了不同廠商的硬件設備、數據平臺、網絡協議等，由此帶來的異構性給探測系統的互操作性、兼容性及平滑升級能力帶來了問題。

對激光探測系統而言，接口技術的設計是整個系統集成的關鍵技術。一個激光探測系統的設計、實施，有很大的工作量是在接口的處理上，好的接口設計可以提高系統的穩定性、運行效率、升級能力等，本文以激光探測系統接口技術為研究對象，著重分析其接口技術類型、設計考慮因素和驗證方法。

介紹了激光熔覆技術的發展、應用、設備及工藝特點，簡述了激光熔覆技術的國內外研究現狀，指出了激光表面改性技術存在的問題，展望了激光熔覆技術的發展前景。

0引言

激光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔敷技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低,與基體材料呈冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法[1~3]。如對60#鋼進行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進行了對比，發現前者的耐蝕性明顯高于后者[4]。

激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術,它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本,節約貴重稀有金屬材料，因此,世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視[1-2、5-7]。

1激光熔覆技術的設備及工藝特點

目前應用于激光熔覆的激光器主要有輸出功率為1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。對于連續CO2激光熔覆,國內外學者已做了大量研究[1]。近年來高功率YAG激光器的研制發展迅速,主要用于有色合金表面改性。據文獻報道,采用CO2激光進行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷[1]。YAG激光器輸出波長為1.06μm,較CO2激光波長小1個數量級,因而更適合此類金屬的激光熔覆。

摘要在最近十年,激光技術有了長足的進展,激光的強度超過了1022W/cm2,激光的電場達到~4×1012V/cm.當這種高強度的激光照射在靶上時,可以產生許多由激光產生的核反應現象.在這篇文章中,作者回顧了這一領域的研究進展,并對在不遠的未來激光產生電子､質子､中子､X射線和正電子發展的潛力進行了一些討論.

關鍵詞啁啾脈沖放大,粒子云,正電子發射層析術,庫侖爆炸

1什么是激光核物理

最近十年中,激光技術有了顯著的進展,激光強度已超過1022W/cm2,激光的電場強度達到3.8×1012V/cm,比氫原子中電子玻爾軌道上的庫侖場大759倍,相當于在原子大小上相應加上約40kV的電壓,在原子核大小上相應加上約0.38V的電壓,在這種很強的電場作用下,所有的原子都會在極短的時間內被電離,產生從幾個MeV到幾百MeV的質子,幾十MeV到GeV的電子和其他粒子,以及韌致輻射和中子,這些粒子可以產生核反應,打開了核物理以及非線性相對論光學研究的新領域[1—3].

在今后的十年中,激光強度可能會提高到1026—1028W/cm2,這樣高強度的激光可以將粒子加速到1012—1015eV,并將成為研究粒子物理､引力物理､非線性場論､超高壓物理､天體物理和宇宙線研究中的一個有力工具[1].

超高功率超短脈沖激光技術的發展,在實驗室中創造了前所未有的極端物態條件,如高電場､強磁場､高能量密度､高光壓和高的電子抖動能量､高的電子加速度,這種極端的物理條件,目前只有在核爆中心､恒星內部､星洞邊緣才能存在,在它和物質的相互作用中,產生了高度的非線性和相對論效應,產生了嶄新的物理學領域,也為多個交叉學科前沿研究領域帶來了歷史性的機遇和拓展的空間.

1激光修復系統

激光修復技術是集高功率激光、計算機、數控機床、CAD/CAM、先進材料、數控技術等多學科的應用技術。修復系統主要由硬件設備和制造過程軟件組成。硬件設備包括激光器、數控系統及工作臺、送粉裝置、光路系統、水冷裝置、保護氣系統和在線控制所涉及的數據采集裝置。軟件系統包括制造零件成型軟件擻據通訊和在線控制軟件。激光修復過程如圖2所示。CO2激光器發出的激光經CNC數控機床Z軸(垂直工作臺)反射鏡后，進入三維光束成形聚焦組合鏡，再進入同軸送粉工作頭，組合鏡和工作頭都固定在機床Z軸上，由數控系統統一控制。載氣式送粉器將粉末均勻輸送到分粉器的同軸送粉工作頭。

模具位于CNC數控工作臺X-Y平面上，根據CNC指令，工作臺、組合鏡和送粉頭按給定的CAD程序運動。同時加入激光和粉末，逐層熔敷。在溫度檢測和控制系統作用下，使模具恢復原始尺寸。為保證熔覆材料(金屬粉末)和基體(模具)材料實現冶金結合，以及模具的尺寸精度、表面光潔度和材料性能，需將φ50mm圓形多模1kW-5kW高功率激光束變換成強度均勻分布的圓形光束，光斑尺寸可調(光路系統)，并配有水冷系統和光束頭氣體保護系統，同時需重點考慮同軸送粉裝置和現場控制系統的設計。

1.1同軸送粉裝置

穩定可靠的粉末輸送系統是金屬零件修復質量的重要保證。粉末輸送的波動將影響修復的質量。激光修復對送粉的基本要求是連續、穩定、均勻和可控地把粉末送入激光熔池。送粉裝置由送粉器和同軸送粉嘴組成。在送粉器的粉斗下部，由于平衡氣壓的作用形成氣固兩相流化，并從導管開孔，隨載氣輸送粉末。送粉量由輸送氣體的壓力調節，拓寬了送粉范圍，實現從5g/min-150g/min均勻連續可調送粉，送粉精度高達±5。設計的載氣同軸粉嘴，消除了氣體壓力波動引起的4路送粉不均勻，并使工作距離加大，且連續可調。

1.2模具修復過程的控制

摘要：介紹了紅陽二礦主井提升機閘間隙監測保護裝置技術改造和系統實現；系統采用高精度激光位移傳感器，對閘瓦閘間隙、閘瓦磨損值、彈簧疲勞和閘盤偏擺等位移信號進行檢測，轉換成4～20mA電流信號傳輸給PLC的模擬輸入端口，PLC對數據進行實時讀取、分析、換算，轉換為便于顯示的數值，超過設定值發出聲光報警信號。實際應用證明了裝置具有靈敏度高、抗干擾能力強、工作可靠等技術特點。

關鍵詞：主井提升機；閘間隙監測系統；激光傳感器；PLC；盤形閘

盤形閘是礦井提升機制動系統中最為關鍵的部件[1]，由于使用頻繁，造成閘盤與制動盤之間產生磨損，使得間隙過大，而影響制動效果。根據2016版《煤礦安全規程》第四百二十六條第二項明確規定“盤形閘的閘瓦和閘盤之間的間隙不得超過2mm”，并且在四百二十三條第六項規定“當閘瓦間隙超過規定值時，能報警并閉鎖下次開車”[2]。因此，盤形閘工作間隙的監測與保護對提升機裝置的安全運行具有十分重要的意義。然而，通過對東北地區煤礦企業市場調研發現，目前大多數的煤礦提升機中都沒有安裝閘間隙保護裝置，仍采用較為原始的保護開關作為安全保護，造成了保護措施不利，技術手段落后，控制精度不高，保護效果不明顯，經常出現安全隱患。設計了一種礦井提升機閘間隙保護自動監測裝置,該保護裝置能夠實時監測閘間隙、閘瓦磨損、彈簧疲勞等相關數據，且具有自動聲光報警及斷電保護功能[3]。

1檢測原理

監測系統主要對閘間隙、閘瓦磨損和彈簧疲勞進行檢測。制動閘正常狀態和閘瓦磨損及彈簧疲勞狀態圖如圖1。1）盤形閘閘間隙檢測。盤形閘閘間隙是監測系統檢測的重要指標，它是指提升機全松閘狀態時，制動盤與閘瓦之間的間隙值[4]。該值可由下式計算：ZJ=ZH-ZS當閘瓦磨損時：ZJ=ZH-ZS+ZM式中：ZJ為間隙值，mm；ZH為合閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離，mm；ZS為松閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離，mm；ZM為閘瓦磨損值，mm。2）閘瓦磨損檢測。閘瓦磨損是由于礦井提升機在運行過程中，經常處于減速制動狀態，造成盤式制動閘閘瓦與制動盤之間不斷摩擦，而使閘瓦產生機械磨損，厚度逐漸減小，閘間隙逐漸增大，不但造成制動力不均勻，且導致制動力有所下降，影響制動效果。正常閘瓦緊閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離ZH小于磨損閘瓦緊閘時閘瓦外側與傳感器的距離ZH1，閘瓦磨損值ZM可由下式計算：ZM=ZH1-ZH式中：ZH1為磨損閘瓦合閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離。3）彈簧疲勞監測。彈簧疲勞是由于提升機制動閘經常處于松閘和緊閘狀態，隨著運行的時間增加，碟形彈簧彈力會有所下降，從而導致制動力有所減弱。當制動力減小到規定值時，就要及時更換碟形彈簧[5]。正常彈簧松閘時，閘瓦外側與激光位移傳感器的距離ZS大于疲勞彈簧松閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離ZS1，彈簧疲勞值可由下式計算：式中：TP為彈簧疲勞值；ZS1為彈簧疲勞且開閘時閘瓦外側與激光位移傳感器的距離。

2主井提升機閘間隙監測控制系統