دگرگونی در ماشین کاری نوری

ماشینکاری نوری، ماشینکاری است با نوری با شرایط ویژه که به لیزر معروف است و بهمین جهت این ماشینکاری، بیشتر زیر عنوان ماشینکاری لیزربیم یا ستون لیزری بررسی میشود که بطور مختصر بصورت ماشینکاری لیزری مصطلح شده است.

مفهوم کلی لیزربیم در ماشینکاری، گسیل القایی است یعنی نشر ستونی بسیار نیرومند از امواج الکترومغناطیسی نور که البته طول موجی نزدیک به امواج نور مرئی دارند.

گرچه طول موج ستون لیزر، تقریبا برابر طول موج نور مرئی است اما میتواند با تشعشع مادون قرمز با طول 10.6 میکرن متر در محفظه ای حاوی موادی مانند آمیخته ی دی اکسید کربن و نیتروژن و برخورد با آینه ای در انتهای این محفظه و پرتاب از سیستم تمرکز دهنده بسوی سخت ترین مواد مانند الماس هدایت شده و اجزای آنها را از هم گسیخته کند!

اما نور حاصل از سیستم لیزر(که نور لیزری یا لیزر گفته میشود) چه ویژگیهای منحصربفردی دارد که آنرا برای گسیخته کردن اجزای مواد سختی مانند الماس مناسب کرده است؟

1/ تک رنگ بودن که امکان استفاده از عدسیهای ساده را برای متمرکز کردن نور و ایجاد نیرو و انرژی موثر در یک نقطه فراهم میسازد

2/ جهتدار بودن که امکان نشر ستون نور در یک فاصله ی زیاد را بدون تغییر قابل توجه در زاویه ی واگرایی آن بوجود میآورد

3/ تابش همدوس یعنی امکان انتشار فوتونها در یک جهت و یک فاز و با فرکانس برابر که اصولا پایه و اساس نشر نور لیزری است.

مواد پرمصرف در محفظه ی لیزر ، غالبا جامد و یا گازی شکلند؛ لیزر در حالت جامد بودن این مواد(که لیزر جامد گفته میشود) میتواند انرژی بسیار زیادی را ضمن واگرایی ناچیز و داشتن حالت پالسی، برای ماشینکاری مهیا نماید.

آیا میدانید که نخستین لیزر گازی را دکتر علی جوان، در سال 1961 ایجادکرد و افتخار بزرگی را برای ایرانیان رقم زد؟

لیزر گازی ابداعی او با آمیخته ای از گازهای هلیم و نئون کارمیکرد و خروجی آن بصورت پیوسته بود.

میدانیم که حالت خروجی پالسی برای ماشینکاری مناسبتر از حالت خروجی پیوسته است(چرا؟).

در ماشینکاری لیزری اگر سوراخکاری مطرح باشد، لیزر باید در یک نقطه تابانیده شود و اگر برشکاری مطرح باشد با پهنای برش ناچیز در حد صدم میلیمتر با ایجاد حرکت نسبی بین متریال و لیزر میتوان اینکار را انجام داد.

همچنین کاملا امکان دارد که بتوانیم با در دست گرفتن کنترل لیزر رها شده(گسیل شده) و محدوده ی اثر آن، برای فرزکاری، تراشکاری و امثالهم از نیروی لیزربیم استفاده نماییم که یکی از حالات جالب قابل ذکر، بکارگیری لیزر در کپی تراشی خواهدبود!

البته باید توجه داشت، کاربرد ماشینکاری لیزری غالبا در مواردی که متریال گرانقیمت است و در اینحال، پهنای برش ناچیز، کاهش قابل ملاحظه ی دورریز را بدنبال دارد، میباشد.

اخیرا پژوهشگران دانشگاه برکلی کالیفرنیا راهی را برای فشرده سازی نور در حجمهای بسیار بسیار کوچک پیشنهاد کرده اند که در صورت تکمیل و ارائه، بمنزله ی انقلابی در دانشهای مرتبط با نور است و منجمله ماشینکاری، جوشکاری و سایر روشهای ساخت و تولید که مرتبط با بحث کاربردی نور میباشند را متاثر خواهدساخت.

تا پیش از این نور تا عرض 200 نانومتر(تقریبا 400 بار کوچکتر از قطر تار مو) فشرده شده بود و اکنون طبق نظر این گروه پژوهشگر(به سرپرستی پروفسور ژانگ و سردبیری دکتر رابرت التون) میتوان نور را تا عرض 10 نانومتر(فقط 5 بار بزرگتر از عرض دی ان ای!) متراکم نمود.

در این پروژه اکنون توجهات معطوف به اینستکه با ایجاد ارتباط رویه های پلاسمایی و اجسام نیمه رسانا نور را فشرده نموده و از الکترونها برای جلوگیری از تکثیر شدن بین سطح فلزات بهره بگیرند.

فشرده سازی نور میتواند اثرات بنیادی بر روی نور و ماده داشته باشد چرا که نور و ماده همخوانی شگفتآوری با هم دارند؛ فی المثل کاملا ممکن هست که با رساندن فرکانس یک ماده به مقادیر بسیار زیاد زیر شرایط ویژه بتوان ماده مزبور را به صورت انرژی درآورد.

با این اوصاف تصور کنید که رابطه ی بین نور، انرژی و مواد تا چه اندازه متحول خواهدشد؛ تحولی مثل گذر از فیزیک نیوتونی به فیزیک کوانتم!