Электронно-лучевые и лазерные установки

Применение для переплава металлов электронно-лучевых установок относительно невелико. Напряжение на них достигает 50—100 кВ при мощности до 2000 кВ-А.

Электронно-лучевая плавильная установка (рис. 249) состоит из вольфрамового кольцевого катода 1 и анода — электрода 2, расплавляемого при температуре 2500 К. Электроны, выходящие из катода, концентрируются экраном 3 в виде пучка и направляются на электрод и жидкометаллическую ванну. Конец электрода 2 расплавляется под действием бомбардирующих его электронов, и металл каплями стекает в ванну 4. Поднимая и опуская электрод, можно изменять количество падающих на него электронов и полностью прекратить плавление, подняв его. Ниже жидкометаллической ванны в установке образуется переплавленный слиток 5, который постепенно опускается по кристаллизатору 6.

► Новые направления открываются в различных технологических процессах с расширением применения лазеров. Их используют для переплава металлов, при обработке стекла и

других материалов, в медицине, сельском хозяйстве и т. д. Лазеры являются источниками электромагнитного излучения, имеющего строго определенную частоту и направление. Узкие пучки излучения лазера характеризуются высокой плотностью мощности.

Лучи лазера возникают в оптически активных материалах под действием световых лучей. Атомы этих материалов легко возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень, а затем самопроизвольно возвращаются на низкий уровень, отдавая приобретенную им энергию в виде излучения строго определенной длины волны, соответствующей данному материалу. В качестве активных материалов в лазерах могут быть использованы твердые диэлектрики, газы, полупроводники, жидкости.

Устройство простейшего лазера на твердом теле приведено на рис. 250. В качестве твердого тела может быть использован алюмоиттриевый гранат с ниодимом, стекло с примесями ниодима или рубин с добавкой хрома. Энергия от источника питания 1 подается к импульсной ксеноновой лампе 2, которая освещает активный элемент 3. Лампа 2 и элемент 3 располагаются на двух фокальных осях корпуса отражателя 4, выполненного в виде эллипса, полированного с внутренней стороны. Под действием светового потока атомы хрома в рубине возбуждаются и излучают фотоны. В верхней и нижней частых активного элемента 3 (в его торцах) находятся зеркала 5. Лучи, возбужденные в элементе 3, многократно отражаются от зеркал, при этом увеличивается их энергия. При достижении определенного ее уровня, который повышается в результате столкновения фотонов с возбужденными атомами, излучающими новые фотоны, происходит прорыв лучей через один из торцов с зеркалом. Лучи, имея высокую концентрацию энергии, устремляются через фокусирующую линзу 6 к обрабатываемой детали 7

.