3.4.1.2 Laser Uap Tembaga (CVL)
Laser merupakan singkatan dari Ligh Amplification by the Stimulated Emmision of Radiation. Emisi radiasi dirangsang ketika atom-atom dibangkitkan kedalam sifat energi dasar dalam ground. Atom-atom penguat harus lebih dibangkitkan ke level energy tertinggi untuk menghasilkan inverse populasi yang berkitan dengan jumlah atom pada level menegah. Pembangkitan atom-atom tersebut distimulasikan untuk perusakan secara koheren pada tingkat energi menengah sehingga kuat radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang sesuai dengan energi GAP yang dihasilkan. Transisi atau perubahan electron untuk Copper Vapor Laser atau laser tembaga uap diantaranya ditunjukkan oleh skema berikut :
Gambar 1 Transisi Elektron untuk CVL
Perangsangan emisi tersebut memberikan sifat sinar laser khusus yang unik membedakannya dari cahaya yang dihasilkan oleh sumber konvensional. Hal ini dikarenakan :
Ø Emisi ini hanya terdiri dari bebrapa panjang gelombang diskrit.
Ø Emisi ini koheren yaitu semua gelombang cahaya berada dalam satu fasa.
Ø Emisi nya searah.
Ø Memiliki divergensi yang rendah.
Pembangkitan elektron dalam pengaliran arus listrik bertabrakan dengan atom-atom tembaga uap dan membangkitkan atom-atom tersebu dalam satu langkah keatas dan electron di dimana tingkat kerusakannya lebih rendah dari . Transisi atau perubahan dari ke tingkat laser menghasilkan sinar laser hijau pada panjang gelombang 510 nm. Sedangkan transisi atau perubahan dari ke tingkat laser menghasilkan sinar laser kuning pada panjang gelombang 578 nm.
Laser tembaga uap (CVL) didasarkan pada glow discharge pada suhu tinggi (temperatur berkisar pada 1400 - 1500 C). Discharge pada tabung biasanya hampir dengan panjang 1 m dengan diameter 2 cm. Pada tabung diisi dengan neon pada tekanan 3000-7000 Pa . Logam tembaga berada dalam reservoir, dan menguap karena suhu tinggi. Sinar laser CVL memiliki banyak karakteristik yang bermanfaat bagi micromachining presisi. Efisiensi dalam penyerapan cahaya tampak jauh lebih besar. Selanjutnya kekuatan laser hanya mengandung tak lebih dari 5- 60 nS getaran memiliki daya puncak yang sangat tinggi biasanya berkisar 50-50 kW. Akhirnya siklus tersebut memiliki frekuensi berulang yang sangat tinggi dengan frekuensi 2-100 kHz.
Gambar 2 Konstruksi CVL
Keterangan gambar :
Ø Mirror dan Window
Cermin yang dibutuhkan hanya satu buah logam perak.Output coupler slide mikroskop memiliki kualitas tinggi dengan sekitar 4% refleksi cermin.Pemasangan cermin dapat diatur dengan melekatkan langsung ke tabung ekstensi laser aliminium.
Ø Elektroda
Elektroda batang kuningan berfungsi sebagai jalan masuk vakum dan gas.pengunci atau penyegelan untuk tabung plasma menggunakan pengunci segel kedap udara yang terbuat dari silikon.Pengunci diluar pemanas atau oven tidak akan mendapatkan kalor.Pemanasan elemen pemanas electric di tabung kuarsa 25 mm dari tabung plasma.Operasi pemanasan ini memerlukan suhu sekitar 390 ° C untuk menguapkan halida tembaga.
Ø Tabung plasma
Memiliki diameter 10 mm I dan memiliki panjang plasma tabung panjang 55 cm.Total panjang tabung plasma 55 cm ditambah 13 cm aluminium pendingin pada kedua ujung tabung sehingga panjangnya menjadi 81 cm.
Penguatan terjadi pada dua panjang gelombang tertentu, yakni pada 510,6 dan 578,2 nm. Pada tingkat atas dari kedua garis laser adalah dan level laser lebih rendah merupakan .Karena yang level rendah memiliki metastabil dengan ketahanan yang cukup lama , penguatan akan pendek, sampai inversi populasi dihancurkan.
Oleh karena itu, laser juga disebut 'self-terminating CVL'. Biasanya, dibutuhkan 25 ms untuk menonaktifkan laser dengan tingkat lebih rendah, dan untuk menghasilkan laser baru. Oleh karena itu, CVL beroperasi dalam bentuk pulsa , dengan pulsa pengulangan frekuensi pada 1-100 kHz. Output daya rata-rata adalah 10-100 W. CVL memiliki nilai gain yang cukup tinggi (1% per mm), dan efisiensi secara keseluruhan cukup tinggi (sampai 2%). The CVL telah diaplikasikan dalam bidang kedokteran (Dermatologi dan onkologi), seperti laser Ti/sapphire, dan untuk bahan industri pengolahan.
Gambar 3 Penggunaan CVL dalam Sektor Industri
Berikut bebarapa aplikasi penggunaan dari CVL : CVL sangat baik digunakan untuk proses micromachining yang memiliki banyak manfaat diantaranya untuk pemisahan uap laser isotop atom untuk pengayaan bahan bakar uranium reactor. CVL juga digunakan sebagai sumber cahaya strobiskopik sargan invers untuk kecepatan fotographi dan visualisasi yang sangat tinggi.
Misalnya untuk menerangi gelombang dari proyektil supersonik.
Gambar 4 Pembakaran CVL dengan Foto Injeksi dan Mesin Diesel
Gambar diatas menunjukkan lima frame dari film foto injeksi berkecepatan tinggi dan pembakaran dilihat dari mesin penelitian. Sinar CVL juga dapat digunakan untuk holografi TV proyeksi dan untuk mengamati peristiwa di pemancar intensitas rendah seperti plasma yang diproduksi melalui obor las dan pemotongan.
3.4.2 Laser Ion
3.4.2.1 Laser Ion Argon
Dalam laser ion Argon secara konvensional, medium aktifnya adalah daerah pada kolom positif dengan kerapartan arus Argon yang tinggi. Mekanisme aktivasi laser baisanya terjadinya dalam dua tahap :
a. Ionisasi Argon
b. Pembangkitan Ion
Kedua tahap dari mekanisme aktivasi laser memerlukan energi yang sangat tinggi untuk proses ionisasi dan pembangkitan ion. Dalam ionisasi energi yang diperlukan sekitar 15,76 eV dan energi yang biasanya diperlukan untuk pembangkitan ion sekitar 19,68 eV. Oleh karena itu glow discharge atau pancaran sinar haruslah kuat dan besar dengan sebuah pengaliran daya listrik dalam skala kw. Hal ini membutuhkan skill engineering atau kemampuan teknisi yang tinggi. Efisiensi laser dapat ditingkatkan dengan menggunakan medan magnet disepanjang sumbu pipa.
Laser ion Argon digunakan untuk printer laser, optikal disk (cakram disk), dan Raman spectrum. Aplikasi ini digunakan dalam pengobatan, untuk treatmen atau pemulihan pada retina mata yang lepas (opthalmologi). Radiasi dari laser tersebut dengan kuat menyerap kalor dan menghasilkan efek timbale panas sehingga penyambungan kembali pada retina mata yang lepas bias dilaksanakan.
3.4.2.2 Laser Ion logam Uap (MVILs)
Operasi atau penggunaan MVILs digunakan dalam sebuag gas murni (Helium dan Neon) pada tekanan sekitar 100-1000 Pa. MVILs sederhana dihantarkan oleh penguapan suhu, untuk beberapa logam (Cu, Ag, Au, dll) yang memiliki temperatur yang sangat tinggi. Kemudian penguapan logam terkadang dihasilkan dari persenyawaan organik dari logam (CuBr, CuCl) yang diurai dalam plasma oleh tubrukan electron. Setelah atom-atom logam bias diuraikan lagi. Unsur tembaga (Cu) menghasilkan temperature dari sampai .Hail ini biasanya terjadi dalam rongga kosong katoda pada laser tersebut.
Kelebihannya adalah menggunakan temperature yang lebih rendah dan design eksperimennya lebih simpel. Hanya saja kekurangannya karena adanya discharge currents atau arus keluar dan tekanan uap logam yang tidak bisa dikontrol secara bebas pada setiap logam, karena tekanan uap logam telah ditetapkan oleh discharge current tadi. Nilai tekanan pada uap logam tersebut biasanya antara 0,1 dan 100 Pa.
Penggunaan MVILs ini biasanya digunakan dalam diagnose fluoresensi, photografi, teknologi photoresis, printing laser dengan kecepatan tinggi dan laser mikroskopis.
3.4.3 Laser Molekululer
| Jenis Laser dan Medium | Panjang Gelombang dan Operasinya | Sumber | Aplikasi |
| 337.1 nm | Electrical discharge (debit listrik) | Pemompaan laser dye, pengukuran polusi udara, penelitian ilmiah. Nitrogen laser dapat beroperasi tanpa rongga resonator. | |
| 9,4 μm - 10,6 μm | Debit listrik longitudinal dengan daya rendah | Bahan pengolahan | |
| 193 nm (ARF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF) | Excimer rekombinasi melalui debit listrik |
Gambar 5 Tabel Jenis Laser Molekuler dan Aplikasinya
3.4.4 Laser Kimia (Chemical Laser)
| Jenis Laser dan Medium | Panjang Gelombang dan Operasinya | Sumber | Aplikasi |
| Digunakan dalam penelitian untuk senjata laser oleh AS DOD , dioperasikan dalam mode gelombang kontinu yang memiliki jangkauan daya hingga mega watt. | |||
| Reaksi kimia | |||
| 1,315 μm | Reaksi kimia atom klorin dengan gas asam hydrozoik sehingga pembangkitan dalam molekul nitrogen yang dihasilkan dijadikan energy untuk atom iodin | Ilmiah, persenjataan dan penerbangan |
Gambar 6 Tabel Jenis Laser Kimia dan Aplikasinya
3.5 Generasi Ozon
Generasi ozon yang pertama kali ditemukan oleh Christian Friedrich Schönbein pada tahun 1840 berupa Alotrop dari unsure kimia dengan bentuk senyawa yang berbeda. Ozon (O3) atau lebih dikenal dengan sebutan trioxigen merupakan aplikasi dari DBDs atau GDs tekanan tinggi. Ozon dapat terbentuk dari oksigen, udara atau dari campuran N2/O2. Langkah pertama pembentukan ozon pada gas discharge adalah pemisahan molekul O2 oleh electron dan oleh reaksi dengan atom N atau eksitasi Molekul N2, jika nitrogen dalam bentuk senyawa. Ozon ini kemudian terbentuk dalam reaksi kimia yang melibatkan O dan O 2 .
Gambar 5 Pembentukan ozon
Dalam beberapa tahun terakhir, banyak kemajuan sehubungan dengan konsentrasi ozon dan konsumsi energi. Konsentrasi ozon hingga 5 wt.% dari udara. Dan sampai dengan 18 wt.% Dari teknis oksigen kini didapat . Fasilitas pembangkit ozon menghasilkan beberapa ratus kg ozon per jam dengan konsumsi daya dari beberapa megawatt. Dengan teknologi modern, ozon dapat diproduksi dengan harga kurang dari 2 US $/kg.
Aplikasi utama dari ozon adalah dalam pengolahan air dan dalam pemutihan kulit . Aplikasi pada sintesis organic meliputi asam oleat ozonation dan produksi hydroquinone, piperonal, hormon tertentu, antibiotik, vitamin, bumbu dan parfum.
DAFTAR PUSTAKA
Silfvast, William T.2004. Laser Fundamental. Cambridge University Press
Weber, Marvin J.1999. Handbook of Laser Wavelengths.CRC Press
R.J. Carman, D.J.W. Brown, J.A. Piper.1994.A Self-Consistent Model for The Discharge Kinetics in A High-Repetitionrate Copper-Vapor Laser.IEEE J. Quant. Electron
M. Kogoma, S. Okazaki.1994.Raising of Ozone Formation Efficiency in A Homogeneous Glow Discharge Plasma at Atmospheric Pressure.J. Phys. D: Appl. Phys.
http://laser uap tembaga/CVL aplikasi/034.htm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar