૧૦૦ મીમી રૂબી રોડ: વૈજ્ઞાનિક અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે ચોકસાઇ લેસર માધ્યમ
વિગતવાર આકૃતિ


પરિચય
૧૦૦ મીમી રૂબી રોડ એ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું સોલિડ-સ્ટેટ લેસર ગેઇન માધ્યમ છે, જે તેની તેજસ્વી લાલ ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ ૬૯૪.૩ એનએમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ક્રોમિયમ આયનો (Cr³⁺) સાથે ડોપ કરેલા કૃત્રિમ કોરન્ડમ (Al₂O₃) માંથી બનેલ, આ રૂબી રોડ ઉત્તમ થર્મલ અને ઓપ્ટિકલ સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે, જે તેને વિવિધ ઓછી-થી-મધ્ય-ઊર્જા લેસર સિસ્ટમ્સ માટે આદર્શ બનાવે છે. ૧૦૦ મીમીની લંબાઈ સાથે, રૂબી રોડ ઊર્જા સંગ્રહ ક્ષમતા અને કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇનને સંતુલિત કરે છે, જે શૈક્ષણિક, વૈજ્ઞાનિક અને કેટલાક ઔદ્યોગિક લેસર ઉપકરણોમાં લવચીક એકીકરણને સક્ષમ બનાવે છે.
દાયકાઓથી, રૂબી સળિયા ઓપ્ટિક્સ લેબ્સ, લેસર પ્રદર્શનો અને ચોકસાઇ સંરેખણ પ્રણાલીઓમાં મૂળભૂત લેસર ઘટક તરીકે સેવા આપી રહ્યા છે. 100 મીમી કદ એક માનક પસંદગીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે રેઝોનેટર પોલાણની વિશાળ શ્રેણીને બંધબેસે છે. રૂબી સળિયાની ઉત્તમ સપાટી પોલિશ, ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા અને યાંત્રિક શક્તિ તેને નવી તકનીકો ઉભરી આવે ત્યારે પણ એક ટકાઉ અને વિશ્વસનીય પસંદગી બનાવે છે.
ઉત્પાદન સિદ્ધાંત
રૂબી સળિયાના ઉત્પાદનમાં વર્ન્યુઇલ ફ્લેમ ફ્યુઝન પદ્ધતિ અથવા ઝોક્રાલ્સ્કી પુલિંગ પદ્ધતિ જેવી અદ્યતન સ્ફટિક-વૃદ્ધિ તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે. સંશ્લેષણ દરમિયાન, એક સમાન રૂબી સ્ફટિક બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડને ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે. એકવાર બુલ ઉગાડવામાં આવે છે, પછી તેને દિશા આપવામાં આવે છે, કાપી નાખવામાં આવે છે અને ઇચ્છિત પરિમાણોના રૂબી સળિયામાં આકાર આપવામાં આવે છે - આ કિસ્સામાં 100 મીમી.
ત્યારબાદ દરેક રૂબી સળિયાને કડક પોલિશિંગ અને કોટિંગ પ્રક્રિયાઓને આધીન કરવામાં આવે છે. છેડાના ચહેરાઓને લેસર-ગ્રેડ ફ્લેટનેસ (λ/10 અથવા વધુ સારી) પર લેપ અને પોલિશ કરવામાં આવે છે અને ચોક્કસ લેસર કેવિટી ડિઝાઇનને અનુરૂપ ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબીતતા (HR) અથવા એન્ટિ-પ્રતિબિંબીત (AR) ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરો સાથે કોટેડ કરી શકાય છે. સુસંગત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ અને ન્યૂનતમ સ્કેટરિંગ નુકશાન સુનિશ્ચિત કરવા માટે રૂબી સળિયા સમાવેશ અને સ્ટ્રાઇશન્સથી મુક્ત હોવા જોઈએ.
રૂબી સળિયામાં રહેલા ક્રોમિયમ આયનો લીલા/વાદળી સ્પેક્ટ્રલ શ્રેણીમાં પ્રકાશને શોષી લે છે. જ્યારે ફ્લેશલેમ્પ દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ ઉચ્ચ ઉર્જા સ્થિતિમાં ઉત્તેજિત થાય છે. જેમ જેમ તેઓ તેમની ભૂમિ સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે, તેમ તેમ તેઓ સુસંગત લાલ ફોટોન ઉત્સર્જન કરે છે, ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની સાંકળ પ્રતિક્રિયા શરૂ કરે છે - આમ લેસર આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે. 100 મીમી રૂબી સળિયાને કાર્યક્ષમ ઉર્જા સંગ્રહ અને શ્રેષ્ઠ ફ્લોરોસેન્સ અવધિ પ્રાપ્ત કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે.
પરિમાણ
મિલકત | કિંમત |
રાસાયણિક સૂત્ર | ક્રમ³⁺:અલ₂ઓ₃ |
ક્રિસ્ટલ સિસ્ટમ | ત્રિકોણીય |
એકમ કોષ પરિમાણો (ષટ્કોણ) | a = 4.785 Åc = 12.99 Å |
એક્સ-રે ઘનતા | ૩.૯૮ ગ્રામ/સેમી³ |
ગલન બિંદુ | ૨૦૪૦°સે |
થર્મલ વિસ્તરણ @ 323 K | c-અક્ષને લંબ: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹c-અક્ષને સમાંતર: 6.7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
થર્મલ વાહકતા @ 300 K | ૨૮ વોટ/મીટર·કેલ |
કઠિનતા | મોહ્સ: 9, નૂપ: 2000 કિગ્રા/મીમી² |
યંગ્સ મોડ્યુલસ | ૩૪૫ જીપીએ |
સ્પેસિફિક હીટ @ 291 કે | ૭૬૧ J/kg·K |
થર્મલ સ્ટ્રેસ રેઝિસ્ટન્સ પેરામીટર (Rₜ) | ૩૪ વોટ/સે.મી. |
ઉદ્યોગોમાં રૂબી રોડ્સના ઉપયોગો
ક્રોમિયમ આયન સાથે ડોપ કરેલા સિન્થેટિક સિંગલ-ક્રિસ્ટલ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડમાંથી બનાવેલા રૂબી સળિયા, ભૌતિક કઠિનતા, રાસાયણિક સ્થિરતા અને આકર્ષક ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોના તેમના અનન્ય સંયોજન માટે ખૂબ મૂલ્યવાન છે. આ લાક્ષણિકતાઓ રૂબી સળિયાને ઔદ્યોગિક, વૈજ્ઞાનિક અને ચોકસાઇવાળા કાર્યક્રમોની વિશાળ શ્રેણી માટે એક પ્રીમિયમ સામગ્રી બનાવે છે. નીચે મુખ્ય ક્ષેત્રો છે જ્યાં રૂબી સળિયા અસાધારણ મૂલ્ય દર્શાવવાનું ચાલુ રાખે છે:
1. લેસર ટેકનોલોજી અને ફોટોનિક્સ
રૂબી લેસરોમાં રૂબી સળિયા ગેઇન માધ્યમ તરીકે સેવા આપે છે, જ્યારે ઓપ્ટિકલી પમ્પ કરવામાં આવે ત્યારે 694.3 nm પર લાલ પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે. જ્યારે Nd:YAG અને ફાઇબર લેસર જેવા આધુનિક વિકલ્પો બજારમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે, ત્યારે રૂબી લેસર હજુ પણ વિશિષ્ટ ક્ષેત્રોમાં પસંદ કરવામાં આવે છે જેમ કે:
-
તબીબી ત્વચારોગવિજ્ઞાન (ટેટૂ અને જખમ દૂર કરવા)
-
શૈક્ષણિક પ્રદર્શન સાધનો
-
લાંબા પલ્સ સમયગાળા અને ઉચ્ચ બીમ ગુણવત્તાની જરૂર હોય તેવા ઓપ્ટિકલ સંશોધન માટે.
રૂબીની ઉત્તમ ઓપ્ટિકલ સ્પષ્ટતા અને ઉર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા તેને ચોક્કસ ફોટોનિક નિયંત્રણ અને ઉત્સર્જન માટે આદર્શ બનાવે છે.
2. પ્રિસિઝન એન્જિનિયરિંગ અને મેટ્રોલોજી
તેમની ઉચ્ચ કઠિનતા (મોહ્સ સ્કેલ 9) ને કારણે, રૂબી સળિયાનો સંપર્ક-આધારિત માપન પ્રણાલીઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
-
કોઓર્ડિનેટ માપન મશીનો (CMMs) માં સ્ટાઇલસ ટિપ્સ
-
ચોકસાઇ નિરીક્ષણ સાધનોમાં ચકાસણીઓ
-
ઓપ્ટિકલ અને મિકેનિકલ ગેજમાં ઉચ્ચ-ચોકસાઈ સંદર્ભ બિંદુઓ
આ સાધનો રૂબીના વિકૃતિ પ્રતિકાર પર આધાર રાખે છે, જે ઘસારો વિના સતત, લાંબા ગાળાની માપન ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરે છે.
3. ઘડિયાળ બનાવવા અને માઇક્રો-બેરિંગ એપ્લિકેશનો
ઉચ્ચ કક્ષાના ઘડિયાળશાસ્ત્રમાં, રૂબી સળિયાઓને રત્ન બેરિંગ્સમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે - નાના ઘટકો જે યાંત્રિક ઘડિયાળની ગતિવિધિઓમાં ઘર્ષણ અને ઘસારો ઘટાડે છે. ઘર્ષણનો તેમનો ઓછો ગુણાંક અને શ્રેષ્ઠ કઠિનતા આમાં ફાળો આપે છે:
-
ગિયર ટ્રેનોનું સરળ સંચાલન
-
ઘડિયાળના આંતરિક ભાગોનું આયુષ્ય વધ્યું
-
સુધારેલ સમય જાળવણી સ્થિરતા
ઘડિયાળો ઉપરાંત, રૂબી સળિયાનો ઉપયોગ માઇક્રો-મોટર્સ, ફ્લો સેન્સર્સ અને ગાયરોસ્કોપમાં પણ થાય છે જ્યાં અતિ-નીચા ઘર્ષણ અને વિશ્વસનીયતા જરૂરી હોય છે.
4. એરોસ્પેસ અને વેક્યુમ સિસ્ટમ્સ
એરોસ્પેસ, સેટેલાઇટ અને ઉચ્ચ-વેક્યુમ વાતાવરણમાં, રૂબી સળિયાનો ઉપયોગ સ્પેસર્સ, સપોર્ટ પિન અને ઓપ્ટિકલ માર્ગદર્શિકા તરીકે થાય છે. તેમના મુખ્ય ફાયદાઓમાં શામેલ છે:
-
રાસાયણિક રીતે આક્રમક પરિસ્થિતિઓમાં બિન-પ્રતિક્રિયાશીલ વર્તન
-
ઉત્તમ થર્મલ પ્રતિકાર અને પરિમાણીય સ્થિરતા
-
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક-સંવેદનશીલ ઉપકરણો માટે શૂન્ય ચુંબકીય હસ્તક્ષેપ
આ વિશેષતાઓ રૂબી સળિયાને આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં દોષરહિત રીતે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેમાં કિરણોત્સર્ગના સંપર્કમાં આવવા, તાપમાનમાં ઝડપી ફેરફાર અને શૂન્યાવકાશ તણાવનો સમાવેશ થાય છે.
5. વિશ્લેષણાત્મક અને તબીબી ઉપકરણો
રૂબી સળિયા અત્યાધુનિક સાધનોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, ખાસ કરીને જ્યાં બાયોસુસંગતતા અને રાસાયણિક જડતા મહત્વપૂર્ણ હોય છે. એપ્લિકેશનોમાં શામેલ છે:
-
સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં નીલમ-ટીપ્ડ પ્રોબ્સ
-
વિશ્લેષકોમાં ચોકસાઇ નોઝલ અથવા પ્રવાહ-નિયંત્રણ ઘટકો
-
લેબ ઓટોમેશન સાધનોમાં ઉચ્ચ-ટકાઉપણું સળિયા
તેમની સ્વચ્છ, સ્થિર સપાટી અને કાટ સામે પ્રતિકાર તેમને જૈવિક નમૂનાઓ અથવા પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રવાહીના સંપર્ક માટે આદર્શ બનાવે છે.
6. લક્ઝરી પ્રોડક્ટ્સ અને કાર્યાત્મક ડિઝાઇન
શુદ્ધ કાર્યક્ષમતા ઉપરાંત, રૂબી સળિયા ક્યારેક ક્યારેક વૈભવી પેન, હોકાયંત્ર, ઘરેણાંના ટુકડા અને ઓપ્ટિકલ સ્કોપ્સમાં સંકલિત થાય છે - જે માળખાકીય અને સુશોભન બંને તત્વો તરીકે સેવા આપે છે. તેમનો ઘેરો લાલ રંગ અને પોલિશ્ડ સપાટીઓ આમાં ફાળો આપે છે:
-
સૌંદર્યલક્ષી શુદ્ધિકરણ
-
ચોકસાઇ અને ટકાઉપણુંનું પ્રતીકાત્મક પ્રતિનિધિત્વ
-
ઉચ્ચ કક્ષાના બજારોમાં ઉત્પાદન મૂલ્યમાં વધારો થયો છે.