كيف نحمي بصريات الليزر من مخاطر أضرار الأشعة فوق البنفسجية؟

تعد بصريات الليزر مكونًا مهمًا للعديد من أنواع الليزر، بما في ذلك الليزر التجاري والصناعي والطبي والعلمي. ومع ذلك، غالبًا ما يكون لبصريات الليزر فوق البنفسجية عمر خدمة محدود بسبب سببين رئيسيين: التلوث الناجم عن الليزر (LIC) والتعب فوق البنفسجي. يحدث LIC بسبب ترسب المواد غير المرغوب فيها على سطح العدسة، بينما يحدث إجهاد الأشعة فوق البنفسجية بسبب المواد المتراكمة. التعرض للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يسبب ضررًا للبصريات. وبمرور الوقت، تؤدي عمليتا الضرر هاتان إلى تدهور أداء الجهاز البصري.

 

 

ما هو التلوث الناجم عن الليزر (LIC)
يمكن أن تصبح المكونات البصرية ملوثة عندما تتفاعل أشعة الليزر فوق البنفسجية مع الجسيمات وبخار الماء والمواد العضوية والملوثات الأخرى في النظام. يمكن أن تأتي هذه الملوثات من الهواء المحيط، والمعدات الميكانيكية البصرية، وغيرها من المواد في النظام. على الرغم من أن طرق التخفيف مثل التهوية بالنيتروجين الجاف مفيدة، إلا أنها قد تؤدي إلى LIC. أي تراكم للجسيمات يحجب مسار الضوء، ويقلل من وظائف المكونات، وقد يقلل من عتبة تلف الليزر في الجهاز البصري.

 

بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة، غالبا ما يحدث التكثيف على الأسطح البصرية. يمكن لجزيئات الماء المكثف أن تتفاعل بعد ذلك مع الليزر والمواد السطحية، مما يؤدي إلى بدء LIC. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تؤدي الانبعاثات الغازية وغيرها من الملوثات الجزيئية المحمولة جواً إلى تكوين رواسب كربونية على الأسطح البصرية. يمكن ملاحظة النمو الشبيه بالشجرة لـ LIC في الشكل 1.

 

ما هو التعب فوق البنفسجية؟
بالإضافة إلى LIC المستحث بيئيًا، تكون المواد المستخدمة في الطلاءات والركائز عرضة للتدهور بمرور الوقت بسبب عمليات التعب البصري، حتى لو كانت شدة مصدر الضوء أقل من عتبة الضرر الناجم عن الليزر (LIDT).

 

يمكن مقارنة مفهوم التعب من الأشعة فوق البنفسجية بتجليد كتاب. حتى الاستخدام الخفيف يمكن أن يسبب التآكل. أظهرت تجارب التعب فوق البنفسجي التي أجرتها شركة Edmund Optics أنه في ظل ظروف معينة، مثل الفراغ، يمكن أن يسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية تأثيرات إرهاق للأشعة فوق البنفسجية. الفرق بين التعب LIC والأشعة فوق البنفسجية هو أن LIC عبارة عن عملية تراكمية، في حين أن التعب هو الضرر الذي يلحق بالضوء. المادة، مما يتسبب في تغير اللون أو تغييرات جوهرية أخرى قد تؤدي إلى إزالة المادة.

 

هناك ظاهرتان تحددان شروط وآليات التدهور الكبير في الأداء البصري أقل من عتبة تلف النبضة الواحدة في نطاق الليزر قصير النبض.

 

تعتمد الآلية الأولى على التغيرات في معامل الانكسار، مما ينتج عنه تأثير عدسة يزيد من شدة الضوء المحلي على العنصر البصري.

 

تتضمن الآلية الثانية تكوين عيوب ضوئية من خلال تكوين الإكسيتونات المحاصرة ذاتيًا، مما يؤدي إلى تراكم مراكز الامتصاص وفقدان الكفاءة البصرية.

 

 

يمكن أن يحدث كل من LIC والتعب البصري، وإن كان بدرجة أقل، في أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المرئية والأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك، فإن الطاقة العالية لفوتونات الأشعة فوق البنفسجية تجعل هذه التأثيرات أكثر شيوعًا في الأنظمة التي تنبعث في هذا النطاق الطيفي.

 

 

 

كيفية حماية بصريات الليزر من مخاطر أضرار الأشعة فوق البنفسجية؟
إحدى طرق حماية بصريات الليزر من أضرار الأشعة فوق البنفسجية هي استخدام طبقات واقية. تم تصميم هذه الطلاءات لمنع تغلغل الأشعة فوق البنفسجية والحماية من آثارها الضارة. تشمل بعض الطلاءات الأكثر شيوعًا الطلاءات المضادة للانعكاس (التي تقلل من كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى العدسة) والطلاءات المضادة للأشعة فوق البنفسجية (التي تمنع الأشعة فوق البنفسجية تمامًا).

 

هناك طريقة أخرى لحماية بصريات الليزر من أضرار الأشعة فوق البنفسجية وهي تخزينها بشكل صحيح. عند عدم الاستخدام، يجب حفظ العدسات في بيئة مظلمة بعيدًا عن الأشعة فوق البنفسجية. بالإضافة إلى ذلك، يجب تخزين العدسات في مكان نظيف وجاف وخالي من أي بقايا أو رطوبة قد تسبب تلفًا بمرور الوقت.

 

يعد التنظيف المنتظم أمرًا مهمًا أيضًا للحفاظ على بصريات الليزر الخاصة بك في حالة جيدة وحمايتها من أضرار الأشعة فوق البنفسجية. يتضمن التنظيف المناسب استخدام قطعة قماش ناعمة أو فرشاة لإزالة الأوساخ أو الحطام من العدسة، ثم غسلها بلطف بمحلول تنظيف معتدل. ومن المهم تجنب تعريض العدسة لأي مواد كيميائية أو مذيبات قاسية قد تسبب ضررًا لا يمكن إصلاحه.

 

 

باختصار، تعد حماية بصريات الليزر من أضرار الأشعة فوق البنفسجية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على أدائها وإطالة عمر الخدمة. ومن خلال استخدام الطلاءات الواقية والتخزين المناسب والتنظيف المنتظم، يمكن أن تظل بصريات الليزر في أفضل حالة لسنوات قادمة.

​