用于激光制造的失重光子称重
具有高功率激光束的熔化金属板可能比平凡的工业加工更多。尽管如此,更强大的高功率激光器系统的出现意味着激光束加工已成为许多行业的常规部分。激光束使得优质的工具随着时间的推移而磨损,是节能的,并且可以非常精确地控制。
基于激光的制造通常涉及采用高功率激光束并将其聚焦到金属表面上。该光束包含许多称为光子的光能分组,并且当金属吸收这些光子时,将巨大的能量转移并转换为熔化金属的热量,从而根据加工条件焊接或切割它。这种基于激光的方法的优点是加热过程非常局部,这意味着周围材料不太可能变形或失去其强度。
高功率激光加工提供的高水平精度甚至导致了用于金属的新型3D打印技术,例如激光粉床融合,其可用于产生高性能和复杂的结构。为了最大化激光加工装置的益处,不仅具有对激光束的位置和运动的优异控制,而且还具有它赋予的能量。因此,有必要在其操作期间实时准确地测量激光束的功率。
雷曼博士和威廉姆斯博士有
发现能够测量光子动量,是精确测量激光功率的强大工具。
然而,能够以非常高的精度测量高功率光束功率的仪器往往很大,并且不适合与加工过程集成。通常,这些类型的探测器通过测量由吸收光子引起的探测器温度变化来计算激光功率。美国国家标准与技术研究所(NIST)的John Lehman博士、Paul Williams博士及其同事采用了一种不同的方法来测量光功率。
研究团队而不是测量热变化,而不是测量热变化,这一直利用光子势头的概念。当网球速度朝向固定球拍并反弹时,反弹它会将动力转移到球拍上,导致球拍移动。事实证明,当在镜子上发光激光束时,光子会完全相同。通过测量激光束的推动(力),因为它从镜子反射时,也确定激光束的功率。
失重规模
机械式厨房磅秤通过拉伸一个弹簧来测量重量,弹簧连接在一个移动的表盘上——这是你在磅秤外面看到的重量。物体越重,拉伸弹簧的力越大,刻度盘移动得越远。同样,激光束的功率越高,在光束中传播的光子数也就越高,从而更用力地推动镜子,使“刻度盘”移动得更远。反射光子在镜子上的力被称为“辐射压力”。
与面粉和厨房里的大多数东西不同,光子是无麻环的物体,所以“称重”光子以这种方式真的测量它们的势头。100千瓦的激光束含有近万亿光子,但最终将“称重”与两份纸钉相同的量。雷曼博士和威廉姆斯博士发现能够测量光子势头,以实现精确测量激光功率的强大工具。
通过评估光子从镜子反射时的动量,可以在不干扰实验的情况下进行激光功率的非侵入性测量。该方法适用于一系列激光功率,而不仅仅是制造中使用的非常强烈的光束,而且也是非破坏性的,具有柔韧的内联激光功率监测技术。
重新定义千克
辐射压力不仅能够实现激光功率测量,但甚至与我们在我们日常生活中使用的单位的定义的变化的变化有关:千克。
Metrology经常被称为测量科学,以及NIST的研究所,雷曼博士,威廉姆斯博士及其同事们进行了研究,非常关注寻找表演和标准化科学测量的方法,以便它们都准确且可重复。这是重要的重要作用,因为精确测量的科学仪器需要在检测相对变化(即温度上升或下降2度)和绝对的仪器时需要准确(即温度是20度或25度)。
标准和参考资料在科学中发挥着重要作用。设计国际单位制度(SI)的引入是为了设计,以便当有人声称他们已经测量了一公斤的钢铁时,无论是谁还是衡量的地方,它总是相同的数量。这是启用的,因为千克的单位相对于“Le Grand K” - 一个生活在受控环境中的铂合金圆筒定义,这是荣誉批量定义为恰好一公斤。相对于这一个已经定义了所有其他物体的质量。
在2018年,某事
不寻常的发生了。一公斤改变的定义。
虽然在2018年,发生了不寻常的事情。一公斤改变的定义。而不是依靠铂金圆筒,而不是永远没有污染或腐蚀,而是国际重量局和措施投票反比依赖普朗克的常量。Planck的常数被认为是宇宙的基本常数之一,可以使用岩石平衡中的光子测量,或者通过测量使用镜子的光子动量,就像雷尔曼和威廉姆斯都这样做过看激光力量。他们的方法是提出此类测量的优雅方式。
外表
对于计量学家来说,能够进行校准到低不确定度的测量是至关重要的。这就是为什么用光子动量测量激光功率的方法如此重要,以及为什么Drs Lehman和Williams正在探索新的应用,例如用分析天平测量射频和微波功率。
除了具有柔性激光功率测量装置的能力,可以在甚至非常极端的条件下运行,其中热能计量失效,有一天,辐射压力表将出现在伴热和量子探测器的教科书中。对于激光焊接,这可能意味着能够充分表征的辐射压力监测器,因此控制,导致制造更好的质量控制的过程,具有可靠地制造新的形状和结构的能力。
个人反应
你认为采用辐射压力传感器会有多普遍?