من المعروف في علم المواد؛ أن المواد المختلفة تتكون من ذرات عنصر أو أكثر من
عناصر الجدول الدوري والتي لا يتجاوز عددها (؛١٠)‏ تتحد ذرات هذه العناصر بصورة
متنوعة لتؤلف عدداً لا يحصى من الجزئيات التي بدورها تكون المركبات المختلفة؛ معطية
الصفات المعروفة للمواد ومن الممكن نظرياً بعث شعاع الليزر من كل هذه العناصر أو
مركباتها؛ وعملياً تستوجب هذه العملية إيجاد طرق الحث المناسبة وقد تم فعلاً التوصل
خلال الأعوام القليلة الماضية إلى تكوين شعاع الليزر من عدد كبير من الذرات والجزيئات
سواء كانت على شكل مركبات غازية؛ أو صلبة؛ أو سائلة ومن هذه الأجهزة ما يباع
تجارياً؛ ومنها ما هو قيد التجربة والبحث وتمتاز هذه الأجهزة بأشكالها وأحجامها وطاقاتها
المختلفة؛ إلا أن أساسيات تصميمها واحدة وهي توافر ثلاثة عناصر رئيسية مشتركة : "
الوسط المادي؛ مصدر الطاقة؛ والمرنن "
المادة الفعالة الشائعة الاستعمال حالياً لإنتاج أشعة الليزر هي علي النحو التالي:
‎٠‏ البلورات الصلبة م5012 م::01:5/112؛ مثل الياقوت الصناعي (تان18 وعقيق
الألمنيوم والزجاج المسمى بالياج 37/0 :110 فعلي سبيل المثال الوسط الفعال
لجهاز الروبي هو عبارة عن بلورة اكسيد الالمنيوم مطعمة بذرات الكروميم التي تتميز
بأنها المسولة عن خصائص الوسط الفعال بجهاز الروبي ليزر لإنتاج ألون الأحمر من
أشعة الليزر بحيث تقوم ذرات الكروم بامتصاص الضوء ذي ألون الزرق والخضر
وتعكس فقط اللون الأحمر أن الوسط الفعال هنا له شكل اسطوائي يوجد في احد نهايتي
للأشعة يحاط بهذه الاسطوانة لبه ضوئية عالية الشدة تعمل علي تمرير الضوء الأبيض
بداخل الوسط الفعال ومن المعروف أن طيف الضوء الأبيض الكهرومغناطيسي يتكون
من ألوان متعددة بالتالي فان دور ذرات الكروم هو امتصاص اللون الأزرق والأخضر
لهذا الضوء مما يؤدي إكساب الكترونات الذرات الكروم طاقه تمكنه من الانتقل من
المستوي الطاقة الأرضي إلي مستوي طاقة اعلي وأثناء عودة هذه الالكترونات إلي

د سعود بن حميّد اللحياني مبستببملنننبلنب___ت_ت_ت___ت_س_سيسييتثت جامعة أم القرى
مستوي الطاقة الأرضي نبعث ضوء احمر عند انبعاث هذه الضوء الأحمر تقوم المرايا
العاكسة لضوء (جزئي وكلي) بعكس هذه الضوء مرة أخري وإرجاعه إلي الوسط
الفعال مما ينتج عنه إثارة ذرات الوسط أي انتقال الالكترونات الي المستويات الاعلي
وتتكرر عملية إنتاج الضوء الأحمر (الليزر) حتي يصبح لهذا الضوء قدرة عالية
وتستنفذ البلورة طاقها عندها يمكننا ضخ ضوء الليزر كما هو موضح في شكل ‎5-١‏
‏وشكل ‎1-١‏ يمثل مستويات الطاقة لهذا النوع من الوسط الفعال التالي
همات
ادا صحات عم
وواتجرصماص الهءعتعصه
#مخصلاناه اوها
قصب صا ليسي
كا والعصدى اصدها ات
شكل ‎5-١‏ مكونات جهاز الروبي ليزر
شكل ‎1-١‏ مستويات الطاقة لذرات الكروم

‎٠‏ المواد الغازية 5ن6؛ مثل خليط غاز الهليوم والنيون 118 -118 وخليط غاز الهليوم
والكادميوم 0© -ع11 وبخار الماء 11,0 فلو أخذنا الوسط الفعال الهليوم نيون وهو
يعتبر من أشهر مواد الوسط الفعل لليزرات الغازية وغير مكلف ماديا يعمل هذا النوع
من الليزر عند الطول الموجي 632007 في منطقة اللون الأحمر في الطيف
الكهرو مغناطيسي وكذلك عند الطول الموجي 543510(0 في منطقة اللون الأخضر من
الطيف الكهرومغناطيسي وفي المنطقة تحت الحمراء عتد الطول الموجي (1523010
ان قرب مستوي الطاقة (206083) لذرات الهيليوم من مستوي الطاقة (206683)
لذرت النيون الموضح في الشكل ‎8-١‏ قد يتسبب في حدوث تصادمات للذرات في
المستويين ويحدث انتقال للطاقة لذرات النيون وبالتالي تنتقل هذه الذرات الي مستويات
اعلي مما ينجم عنه انبعاث متستمر للفوتونات باتجاهات عشوئية وباطوار مختلفه ولكن
يوجد طول موجي واحد منها مطلوب ومن المهم هنا معرفة تركيب الجهاز وكيفية عمله
فجهاز الهليوم نيون ليزر هو عبارة عن الوسط الفعال ( خليط من غاز الهليوم وغاز
النوين) بداخل انبوب زجاجي تحت ضغط منخفض ومصدر الطاقة عبارة عن تفريغ
كهربي في حدود ‎٠٠٠١‏ وفولت وتتم عملية التفريغ من خلال الكائود والانود
الموجودة عند نهايتي الانبوب تبداء عملية انتاج الليزر اول عند يحدث تصادم بين
الكترونات التفريغ وذات الهليوم في الغاز وهذه العملية تتسبب في اثارة ذرات الهيليوم
وانتقالها من المستوي الارضي الي المستوي ,235 و 2150 وهي المستويات المثاره
ويحدث تصادم بين ذرات الهليوم المثارة في المستوي الارضي مع ذرات النيون
القريبة منه عند هذا المستوي من الطاقة بحيث يحدث انتقال لطاقة الي ذرات النيون
وبالتالي فان الكترونات ذرات النيون سوف تنتقل المستوي د35 نتيجة لتوافق مستويات
‏حيث ان (*) تعني حالة استثاره لمستوي الطاقة

8 تعني فرق الطاقة بين اثنين من مستويات الطاقة لذرتين
ويحدث انبعاث لشعاع الليزر وتعمل المريا علي عكس هذا الشعاع مرة اخري ويحدث
تصادمات وتتكرر عملية الانبعاث لنحصل علي لليزر يوضح الشكل ‎١-١‏ تركيب جهاز
1018 0 جا حمر 0)001) 080
ونا رو ونور
شكل ‎7-١‏ جهاز الهيليوم نيون

د سعود بن حميّد اللحياني ممششمببسسس-سشًٍ ست جامعة أم القرى
شكل ‎/-١‏ مستويات الطاقة للهيليوم-نيون ليزر
‎٠‏ الجزيئات المتآنية 5565 1010620 متل غاز الأرجون «#هر وغاز الكربتون +16 يعتبر
غاز لارجون من الغازات النادرة ويستخدم هنا كوسط فعال لانتاج ليزر الارجون
ويعمل بصورة موجات مستمره عند الاطوال الموجية ما بين 408901 الي
0 ويعمل بقدرة عالية تصل الي ‎٠٠١‏ وت مستخدما عدد من الانتقالات
تفريغ عالي و مركبة مرئنن (راط«ت:م <م:ه,م:م/) والتي فيها تعمل القاذفه (و:وط)
بدور العدسة لتجميع الضوء المتوافق في الطول الموجي الوحد حتي تتمكن انبوبة
البلازما من انتاج الطاقة الليزرية وللحصول علي هذه الطاقة الليزرية توضع مرايا
بحيث يمكن ضبط زويا المرايا لكي تقوم انبوبة البلازبعملها يجب ان تدعم بمصدر
جهد حتي تتمكن من اجراء عملية التفريغ بداخل القاذفه ومن ثم تحدث استثارة وتائين
لذرات الارجون لتنتقل من مستوي الطاقة ,15 الارضي الي مستوي الطاقة ,5 او
مباشرة تنتقل الي مستوي الطاقة الفرعي م4 في مستوي الطاقة ,1 او الي مستوي
مناسبه والطول الموجي للفوتون تعتمد علي الطاقة المحددة للمستوي الموجود فيه
وهي ما بين 400 الي 6000170 مع انبعاث فوتونات فوق بنفسجية يمثل الشكل ‎5-١‏
‏نموذج لتركيب جهاز الارجون والشكل ‎٠١-١‏ يمتل مشتويات الطاقة للوسط الفعال
أ المح عم 5
‏تمت مم9 601162 00 ماق

شكل ‎9-١‏ مكونات جهاز ارجون ليزر
شكل ‎٠١-١‏ مستويات الطاقة للوسط الفعال لمادة الارجون
‎٠‏ الجزيئات الغازية 55م «7م1101021001؛ مثل غاز أول أوكسيد الكربون 00 وغاز
ثاني أوكسيد الكربون 00 هذا النوع من الوسط الفعال لديه القدرة علي انتاج ليزر
متصل بقوة ‎٠١‏ كيلو وات وكذالك وطريقة عمله مشابه الطريقة عمل الهيليوم-نيون
ليزر فهو يستخدم عملية التفريغ الكهربي في ضخ الالكترونات باستخدام نسبة من غاز
النتروجين كغاز ان ليزر اكسيد الكربون له دور فعل ويمكن النتاج الليبزر حتي وان
كانت كفائيه في حدود ‎967٠8‏ فهو يسخدم في اللحام وعمليات القص يحدث الانبعاث
لهذا النوع من الليزر عند الطول الموجي 0# م 106 وقدرة شعاعه تتراوح ما بين ‎٠١‏
‏وات الي 75 كيلو وات او الي ‎٠٠١‏ كيلو وات والوسط الفعال عبارة عن خليط من غاز
ثاني اكسيد الكربون والهيليوم و النتروجين بنسب وقدرها 602:12:116::08:1:7
وعملية ضخ الالكترونات تتم اما عن طريق التفريغ الكهربي بتيار متردد او تيار

د سعود بن حميّد اللحياني ممششمببسسس-سشًٍ ست جامعة أم القرى
مستمر وتتم العملية عندما تمتص طاقة التفريغ الكهربي في غاز النيتروجين فقط جزء
من هذه الطاقة يمتص بواسطة جزيئات غاز ثاني اكسيد الكربون مباشرة ثم ترتفع نت
مستوي الطاقة الارضي (000) الي مستوي الطاقة الاعلي (001) كما ان عدد كبير من
جزيئات ثاني اكسيد الكربون تتصادم مع جزيئات النتروجين ويالتالي تحدث اثاره
لجزيئات ثاني اكسيد الكربون ومن ثم فان جزيئات ثاني اكسيد الكربون في المستوي ,5
تبداء في فقد طاقتها وتسقط لمستويات الطاقة(100) او (020) الموضحة في شكل ‎-١‏
‎١‏ محدثة انبعاث لضوء الليزر عند التردد 0 م106 اوم 96 علي التوالي اما باقي
الي المستوي الارضي (000) جميعها تفقد طاقتها علي شكل حرارة بدل من الضوء
شكل ‎١١-١‏ مستويات الطاقة لثاني اكسيد الكربون

د سعود بن حميّد اللحياني مبستببملنننبلنب___ت_ت_ت___ت_س_سيسييتثت جامعة أم القرى
شكل ‎١7-١‏ مكونات جهاز الليزر لثاني اكسيد الكربون
الصبغة الكيمائية حيث ان جزيئات هذه الصبغات لها عدد كبير من خطوط الطيف وكل
خط طيف له خصائصه و تردد هذه الخطوط المتداخلة يمكن ضبطها لإنتاج اليزر
الفعال ان رودمين (60 ع0ه100:) يعتبر من اشهر انوع الصبغات المستخدمه وفي
الحقيقة ان الوسط الفعال له عبارة عن صبغه في وسط مائي
‏» المواد الصلبة نصف الموصلة 075/م:0710» - 7717م مثل أرسنيك الجاليوم -08
الوسط الفعال لهذا النوع من الليزرات يعطي ضوء احادي اللون ومترابط من
خلال وصلة «-ج المتكونه من طبقات الجاليوم وفي نهايتي هذا المركب وضعت مرايا
ويرتبط طول الوصله بطول الموجي للضوء الخارج وهذا النوع من الوصلات هو من
نوع الاتحياز الامامي كما هو موضح في الشكل ‎١7-١‏ التالي
‏»مصادر الطاقة: 11 أآه 5011266

د سعود بن حميّد اللحياني ممششمببسسس-سشًٍ ست جامعة أم القرى
وهي التي تحدد طريقة الحث لإثارة المادة الفعالة وحثها على بعث إشعاع الليزر
وتتنوع مصادر الطاقة المستخدمة حالياً ومنها:
* الطاقة الكهربائية 7نم 01م7:1:202؛ وتتمثل في استعمال الطاقة الكهربائية
المباشرة بأسلوبين متل:
استخدام مصادر للترددات الراديووية 187 كطاقة داخلة أو استخدام التفريغ
الكهربائي في التيار المستمر مثال ذلك ليزر غاز ثاني أوكسيد الكربون - وليزر الهليوم /
تنبعث من مصدرين رئيسيين:
استخدام المصابيح الوهاجة ممصم 17 ذات القدرة الكبيرة كما في ليزر الياقوت
أو استخدام شعاع الليزر كمصدر طاقة إلى ليزر آخر؛ وهذه الأخيرة شائعة الاستخدام
في إنتاج إشعاعات ليزرية كثيرة في مناطق الطيف المختلفة؛ ومثال ذلك ليزرات الصبغات
السائلة و1 المتوفرة تجارياً
* الطاقة الحرارية 1279( /77:6:77:0؛ يمكن أن يتسبب كل من الضغط الحركي
للغازات؛ والتغيرات في درجات الحرارة في حث وإثارة المواد لتبعث أشعة الليزر
* الطقة الكيميائية (1279(م 1011:2001/؛ تعطي التفاعلات الكيميائية بين مزيج من
وكذلك مع خليط فلوريد الديتريوم 1277؛ وثاني أو كسيد الكربون مثال ذلك الليزرات
وهو الوعاء الحاوي والمنشط لعملية التكبير؛ وفي العادة يستخدم إما: