Техника - молодёжи 1988-04, страница 18

Гиперболоид Академии наук

Наталия НИКОЛАЕВА

— Так это всего лишь макет?

— Почему вы так решили?

— Я только что с международной выставки технологических лазеров. Там каждая установка — это минимум три-четыре шкафа размерами с хороший книжный. А у вас они где?

— Что ж, давайте посмотрим, что умеет этот, как вы говорите, макет,— вместо ответа предлагает представитель разработчиков «Лантана-3» на выставке «Ма-шиностроение-87» Николай Соло-

Набраны на пульте несколько цифр, и, словно невидимым лобзиком, лазер выпиливает из стального листа толщиной миллиметров в пятнадцать заготовку замысловатой формы...

Набран новый код на пульте управления, и лазер сделал на том же листе тончайшую гравировку. Еще переключение — и невидимый луч выпиливает узоры на фольге... Все эти перевоплощения произошли в считанные секунды!

А компактность «Лантана-3», как мне объяснили, даже специалистов повергала в недоумение. Один даже заподозрил обман: мол, блок питания наверняка где-то за стенкой или в подполье спрятан.

На самсм деле все проще: таким сделали это.^- технологический лазер ученые и специалисты Института проблем механики АН СССР — небывало компактным, легко управляемым. Назвали его «Лантан», что означает «лазер непрерывный технологический Академии наук». Мощность его — 3 кВт. Излучает в инфракрасной области, луч его невидим. Он может резать стальные листы, сваривать и упрочнять металл, наплавлять порошковые материалы. И на все это он затрачивает энергии вдвое меньше, чем иные технологические лазеры.

Ничего подобного в мире пока еще не создано.

А начиналось все с научных, исследований. Еще в 70-е годы в ИПМ занялись изучением воздействия лазерного излучения на ве

щество. Лазера своего не было, и купить его было практически невозможно. В лаборатории механики лазерных разрядов решили делать свою установку.

Лазер получился огромным, он занимал целый зал. Тогда ученые не задумывались о его размерах. Главное, чтобы установка выполняла условия научного эксперимента — давала очень мощный луч.

В одном из опытов на пути невидимого инфракрасного луча поставили собирающую линзу, а в фокусе ее поместили вольфрамовую проволочку. Через мгновение проволочка вспыхнула и испарилась, а в фокусе линзы продолжал... гореть воздух!

Вот тогда-то сотрудники лаборатории впервые почувствовали, какая мощь оказалась в их руках. Один из очевидцев этого «чуда», Николай Соловьев, признавался: сразу захотелось испытать необычный инструмент — что-нибудь металлическое разрезать, сварить... Попробовали —- получилось!

С тех пор мысли о мощном технологическом лазере не покидали молодых сотрудников ИПМ.

Мы привыкли к тому, что лабораторные установки куда меньше, чем промышленные. Но с машинами, разработанными физиками, часто бывает иначе. Ученым нужны огромные мощности, особые, необходимые при сложных экспериментах, конструкции. Установка же, задуманная для работы в цехе, сразу заставляет делать ее компактной, легкоуправляемой, потребляющей как можно меньше энергии, технологичной в изготовлении, удобной, дешевой.

За непривычную работу первыми взялись научные сотрудники Владимир Зимаков и Николай Соловьев. Попробуем очертить контуры того пути, что пришлось пройти создателям «Лантана».

ОТ НЕОНОВОЙ ЛАМПЫ К УПРАВЛЯЕМОМУ ЛУЧУ. Пусть не покажется странным, но генеалогия будущего лазера восходит к обыкновенной неоновой лампе.

Напомним, в трубке с газом — катод и анод, на которые подается напряжение. Г аз ионизуется, в нем появляются ионы, свободные электроны, идет ток, и возникает свечение. Такой разряд называют тлеющим. Физики еще говорят про него — самостоятельный.

В последние годы тлеющий разряд, к которому исследователи, казалось бы, навсегда утратили интерес, снова обрел популярность. Его, например, стали широко использовать в мощных лазерах, работающих на углекислом газе.

Часто лазеры устроены так, что генерация возникает в трубке, как в неоновой лампе. Но существуют и иные конструкции, где разряд происходит в плоской камере. На них-то и обратили внимание разработчики «Лантана».

Электроды здесь могут быть или в форме пластин, располагающихся на больших поверхностях слоя, или в виде стержней. Высокое напряжение создает низкотемпературную плазму. Чтобы организовать лавинообразное рождение все новых и новых фотонов, в разрядном слое устанавливают несколько зеркал, и фотоны, отражаясь от них, проходят большой путь, вызывая вынужденное излучение. Одно из зеркал прозрачно. Через него поток света выходит наружу — это и есть лазерный луч.

Но перед исследователями и создателями мощных лазеров всегда вставали серьезные проблемы. Газ сильно разогревается, а разогретая плазма лазерной генерации не дает. Чтобы снизить температуру газа, его с большой скоростью прокачивали последовательно через разрядную камеру и радиатор охладительной системы. Так устроены быстропроточ-ные лазеры с замкнутым циклом.

Возникала и более сложная ситуация. Разряд должен равномерно заполнять весь объем камеры. Он же, начиная с определенного уровня мощности, старается выбрать узкую тропинку между

16