Pręt rubinowy o średnicy 100 mm: precyzyjny laser do zastosowań naukowych i przemysłowych

Krótki opis:

Pręt rubinowy o długości 100 mm to powszechnie stosowany ośrodek wzmocnienia lasera na ciele stałym, charakteryzujący się żywą czerwoną długością fali emisyjnej wynoszącą 694,3 nm. Wykonany z syntetycznego korundu (Al₂O₃) domieszkowanego jonami chromu (Cr³⁺), ten pręt rubinowy oferuje doskonałą stabilność termiczną i optyczną, dzięki czemu idealnie nadaje się do różnych systemów laserowych o niskiej i średniej energii. Pręt rubinowy o długości 100 mm łączy w sobie pojemność magazynowania energii i kompaktową konstrukcję, umożliwiając elastyczną integrację z urządzeniami laserowymi do zastosowań edukacyjnych, naukowych i niektórych zastosowań przemysłowych.

Od dziesięcioleci rubinowy pręt stanowi podstawowy element lasera w laboratoriach optycznych, demonstracjach laserowych i systemach precyzyjnego ustawiania. Rozmiar 100 mm to standardowy wybór, pasujący do szerokiej gamy wnęk rezonatorowych. Doskonałe wypolerowanie powierzchni, przejrzystość optyczna i wytrzymałość mechaniczna rubinowego pręta sprawiają, że jest on trwałym i niezawodnym wyborem, nawet w obliczu pojawiania się nowszych technologii.

Wyślij do nas e-mail

Cechy

Szczegółowy diagram

Wstęp

Zasada wytwarzania

Produkcja rubinowego pręta wymaga zaawansowanych technik hodowli kryształów, takich jak metoda syntezy płomieniowej Verneuila czy metoda wyciągania Czochralskiego. Podczas syntezy tlenek glinu jest domieszkowany precyzyjnie stężonym tlenkiem chromu, aby uzyskać jednolity kryształ rubinu. Po wyhodowaniu bryła jest orientowana, cięta i formowana w rubinowy pręt o pożądanych wymiarach – w tym przypadku 100 mm.

Każdy rubinowy pręt poddawany jest następnie rygorystycznym procedurom polerowania i powlekania. Powierzchnie czołowe są docierane i polerowane do płaskości laserowej (λ/10 lub lepszej) i mogą być pokryte warstwami dielektrycznymi o wysokim współczynniku odbicia (HR) lub antyrefleksyjnymi (AR), aby dopasować je do konkretnych konstrukcji wnęk laserowych. Rubinowy pręt musi być wolny od inkluzji i prążków, aby zapewnić równomierne pompowanie optyczne i minimalne straty rozpraszania.

Jony chromu w pręcie rubinowym pochłaniają światło w zakresie widmowym zieleni i błękitu. Po naświetleniu lampą błyskową przechodzą w stan wyższej energii. Powracając do stanu podstawowego, emitują spójne czerwone fotony, inicjując reakcję łańcuchową emisji wymuszonej – generując w ten sposób światło laserowe. Pręt rubinowy o średnicy 100 mm został zaprojektowany z myślą o efektywnym magazynowaniu energii i optymalnym czasie trwania fluorescencji.

Parametr

Nieruchomość	Wartość
Wzór chemiczny	Cr³⁺:Al₂O₃
System kryształów	Trójkątny
Wymiary komórki elementarnej (sześciokątne)	a = 4,785 Åc = 12,99 Å
Gęstość promieni rentgenowskich	3,98 g/cm³
Temperatura topnienia	2040°C
Rozszerzalność cieplna w temp. 323 K	Prostopadle do osi c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Równolegle do osi c: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹
Przewodność cieplna w temp. 300 K	28 W/m·K
Twardość	Mohs: 9, Knoop: 2000 kg/mm²
Moduł Younga	345 GPa
Ciepło właściwe w temperaturze 291 K	761 J/kg·K
Parametr odporności na naprężenia cieplne (Rₜ)	34 W/cm

Zastosowania prętów rubinowych w różnych branżach

Pręty rubinowe, wykonane z syntetycznego monokrystalicznego tlenku glinu domieszkowanego jonami chromu, są wysoko cenione za unikalne połączenie twardości fizycznej, stabilności chemicznej i doskonałych właściwości optycznych. Te cechy sprawiają, że pręty rubinowe są materiałem najwyższej jakości do szerokiego zakresu zastosowań przemysłowych, naukowych i precyzyjnych. Poniżej przedstawiono kluczowe sektory, w których pręty rubinowe nadal wykazują wyjątkową wartość:

1. Technologia laserowa i fotonika

Pręty rubinowe pełnią funkcję ośrodka wzmocnienia w laserach rubinowych, emitując czerwone światło o długości fali 694,3 nm po pompowaniu optycznym. Chociaż na rynku dominują nowoczesne alternatywy, takie jak lasery Nd:YAG i światłowodowe, lasery rubinowe są nadal preferowane w wyspecjalizowanych dziedzinach, takich jak:

Dermatologia medyczna (usuwanie tatuaży i zmian skórnych)
Narzędzia demonstracyjne edukacyjne
Badania optyczne wymagające długich czasów trwania impulsów i wysokiej jakości wiązki

Doskonała przejrzystość optyczna i wydajność przetwarzania energii rubinu sprawiają, że idealnie nadaje się on do precyzyjnej kontroli i emisji fotonicznej.

2. Inżynieria precyzyjna i metrologia

Dzięki wysokiej twardości (9 w skali Mohsa) pręty rubinowe są szeroko stosowane w systemach pomiarowych opartych na kontakcie, w tym:

Końcówki trzpieni pomiarowych w maszynach współrzędnościowych (CMM)
Sondy w precyzyjnych narzędziach inspekcyjnych
Punkty odniesienia o wysokiej dokładności w przyrządach optycznych i mechanicznych

Narzędzia te wykorzystują odporność rubinu na odkształcenia, gwarantując stałą, długoterminową dokładność pomiarów bez zużycia.

3. Zegarmistrzostwo i zastosowania w mikrołożyskach

W zegarmistrzostwie z najwyższej półki, rubinowe pręty są przetwarzane na łożyska klejnotowe – drobne elementy, które redukują tarcie i zużycie mechanizmów zegarków mechanicznych. Ich niski współczynnik tarcia i doskonała twardość przyczyniają się do:

Płynna praca przekładni
Wydłużona żywotność wewnętrznych części zegarka
Poprawiona stabilność pomiaru czasu

Oprócz zegarków, pręty rubinowe wykorzystuje się również w mikrosilnikach, czujnikach przepływu i żyroskopach, gdzie wymagane jest wyjątkowo niskie tarcie i niezawodność.

4. Systemy lotnicze i próżniowe

W przemyśle lotniczym, satelitarnym i w warunkach wysokiej próżni pręty rubinowe są stosowane jako przekładki, kołki podporowe i prowadnice optyczne. Ich główne zalety to:

Zachowanie niereaktywne w środowiskach agresywnych chemicznie
Doskonała odporność termiczna i stabilność wymiarowa
Zero zakłóceń magnetycznych dla urządzeń wrażliwych na pole elektromagnetyczne

Dzięki tym cechom pręty rubinowe zachowują swoją doskonałą sprawność nawet w ekstremalnych warunkach, w tym w warunkach promieniowania, gwałtownych zmian temperatury i naprężeń w próżni.

5. Urządzenia analityczne i medyczne

Pręty rubinowe odgrywają kluczową rolę w zaawansowanej aparaturze, szczególnie tam, gdzie biokompatybilność i obojętność chemiczna mają kluczowe znaczenie. Zastosowania obejmują:

Sondy z końcówkami szafirowymi w spektroskopii i diagnostyce
Precyzyjne dysze lub elementy sterujące przepływem w analizatorach
Pręty o wysokiej wytrzymałości w sprzęcie automatyki laboratoryjnej

Ich czysta, stabilna powierzchnia i odporność na korozję sprawiają, że idealnie nadają się do kontaktu z próbkami biologicznymi lub płynami reaktywnymi.

6. Produkty luksusowe i funkcjonalny design

Poza czystą funkcjonalnością, rubinowe pręciki są czasami wykorzystywane w luksusowych długopisach, kompasach, biżuterii i lunetach optycznych – pełniąc zarówno funkcję konstrukcyjną, jak i dekoracyjną. Ich głęboki czerwony kolor i polerowane powierzchnie przyczyniają się do: