Hvað er kryógenískur leysir

Hugmyndin um leysigeisla sem starfa við lágt hitastig er ekki ný af nálinni: annar leysigeislinn í sögunni var lághitaleysigeisli. Í upphafi var erfitt að ná fram stofuhita í hugmyndinni, en áhugi á lághitavinnu hófst á tíunda áratugnum með þróun öflugra leysigeisla og magnara.

Í miklum kraftileysigeislagjafar, hitaáhrif eins og afskautunartap, beygja hitalinsu eða leysikristalla geta haft áhrif á afköstljósgjafiMeð lághitakælingu er hægt að bæla niður mörg skaðleg hitaáhrif á áhrifaríkan hátt, það er að segja, kæla þarf styrkingarmiðilinn niður í 77K eða jafnvel 4K. Kælingaráhrifin felast aðallega í:

Einkennandi leiðni styrkingarmiðilsins er verulega hamluð, aðallega vegna þess að meðalfrjáls leið reipisins eykst. Fyrir vikið lækkar hitastigshallarinn verulega. Til dæmis, þegar hitastigið er lækkað úr 300K í 77K, eykst varmaleiðni YAG-kristallsins um sjöfalt.

Varmadreifistuðullinn minnkar einnig skarpt. Þetta, ásamt minnkun á hitastigshalla, leiðir til minni varmalinsunaráhrifa og þar af leiðandi minni líkur á spennubroti.

Hita- og ljósleiðarastuðullinn er einnig lækkaður, sem dregur enn frekar úr áhrifum hitalinsunnar.

Aukning á frásogsþversniði sjaldgæfra jarðmálmajóna er aðallega vegna minnkaðrar breikkunar af völdum hitaáhrifa. Þess vegna minnkar mettunarorka og leysigeislunin eykst. Þess vegna minnkar þröskuldsdæluorka og hægt er að fá styttri púlsa þegar Q-rofinn er virkur. Með því að auka gegndræpi úttakstengingarinnar er hægt að bæta hallahagkvæmni, þannig að áhrif taps á sníkjuholi verða minna mikilvæg.

Fjöldi agna í heildar lágstigi hálf-þriggja-stiga styrkingarmiðilsins minnkar, þannig að þröskuldsdæluafl minnkar og orkunýtnin bætist. Til dæmis má líta á Yb:YAG, sem framleiðir ljós við 1030 nm, sem hálf-þriggja-stiga kerfi við stofuhita, en fjögurra-stiga kerfi við 77K. Er: Það sama á við um YAG.

Eftir því hvaða styrkingarmiðill er notaður mun styrkleiki sumra slökkvunarferla minnka.

Í samvinnu við ofangreinda þætti getur lághitastigsnotkun bætt afköst leysigeislans til muna. Sérstaklega geta lághitastigskælandi leysigeislar náð mjög mikilli afköstum án hitaáhrifa, það er að segja, hægt er að ná góðum geislagæði.

Eitt sem þarf að hafa í huga er að í frystkældum leysigeislakristalli minnkar bandbreidd geislaðs ljóss og frásogaðs ljóss, þannig að bylgjulengdarstillingarsviðið verður þrengra og línubreidd og bylgjulengdarstöðugleiki dæluleysigeislans verður strangari. Hins vegar eru þessi áhrif venjulega sjaldgæf.

Kæling með lágum hita (e. lower gas) notar venjulega kælimiðil, svo sem fljótandi köfnunarefni eða fljótandi helíum, og helst streymir kælimiðillinn um rör sem er fest við leysigeisla. Kælimiðillinn er fylltur á með tímanum eða endurunninn í lokaðri hringrás. Til að koma í veg fyrir storknun er venjulega nauðsynlegt að setja leysigeislakristallinn í lofttæmishólf.

Hugmyndin um leysikristalla sem starfa við lágt hitastig má einnig heimfæra á magnara. Títan safír má nota til að búa til jákvæða afturvirka magnara, þar sem meðalúttaksafl er í tugum vötta.

Þó að lágkælibúnaður geti flæktleysikerfi, algengari kælikerfi eru oft óeinfaldari og skilvirkni lágkælingar gerir kleift að draga úr flækjustigi.