가스 레이저 특징과 사용분야

가스를 이용하여 레이저를 어떻게 만들고 사용하는지 특징과 사용분야에 대하여 알아보겠습니다.

가스를 이용하여 레이저를 만들고 사용하는것은 정말 생소한 분야의 레이저라고 생각된다. 그래서 특징과 사용분야에 대하여 공부하고 실 생활에 적용하여 보자.

가스 레이저란?

기체를 이용하여 빛을 발산 시키는 레이저 장치이다. 가스를 이용한 레이저 광원을 만드는 기술은 레이저를 만드는 과정에서 다루기가 힘들고 장치 내부에서 완벽히 차단을 하여 누설 되지 않도록 정밀 제어하는 기술이 요구되는 매우 힘든 레이저 응용 기술입니다.

가스레이저 특징

대표적인 특징으로는 광원을 발생 시키기 위한 재료로 가스를 사용하기 때문에 레이저 자체 무게가 매우 가벼우며 가스 성질은 외부의 열을 흡수하여 저장하는 성질이 없기 때문에 장치를 사용하는데 있어 열 발생이 일어나지 않습니다. 따라서 별도의 냉각 장치가 필요하지 않으며 그에 따른 별도의 비용이 들지 않아서 많은 산업 현장에서 이용되고 있습니다. 그리고 가스의 성질은 비활성이기 때문에 공기보다 가벼워 장비 내부에 가두어서 필요한 시기에 적절히 사용하는 기술이 매우 중요합니다.

또 다른 특징은 가스로 만들어진 빛이 외부의 간섭을 받지 않고, 외부의 에너지를 흡수하는 성질이 우수하여 에너지 손실이 거의 없으며, 설치와 운영을 하면서 생기는 보수 유지 비용이 측면에서도 경제적 가치가 매우 우수한 편이며, 적은 에너지를 사용하여 전기 소모가 적습니다. 그리하여 수많은 레이저 회사에서 적극적으로 개발하고 있으며 비용을 더욱 내려 많은 고객을 확보하려고 노력하고 있습니다.

가스 레이저 작동 원리

작동 원리는 기체가 레이저 내부에서 외부로 나가려는 성질을 이용하여 진동을 발생 시키고 이러한 불 규칙적인 기체를 이용하여 에너지를 모아 빛으로 만들 수 있으며, 가스가 움직일 때 내부 에너지 주 원료인 리튬에서 많은 에너지가 방출되어집니다. 따라서 레이저 내부에서 방출되는 에너지는 굴절과 반사 그리고 대류 에너지 힘으로 변환되고 이러한 운동 에너지가 열에너지로 변환되어 광원의 빛을 발산하게 됩니다.

또, 다른 작동 원리는 기본적으로 공기 중 존재하는 기체의 성질과 특성을 사용하여 광원을 만들어 빛을 방출하기 때문에 근본적으로 작은 크기의 분자로 구성되어진 기체가 아주 많이 필요합니다. 그리하여 통상적으로 이용되는 가스 분자는 Co2 기체로서 이 분자 기체에 에너지를 더해주면 네 개의 원자들이 서로 결합하여 삼중 결합 구조인 Co2 분자 형태가 되어집니다. 그래서 Co2 분자 결합 구조는 진동하는 에너지를 가지게 되는데 레이저의 핵심 기술인 광원으로 변환하기 위해서는 이 진동 에너지를 전자. 광학 형태의 열에너지를 운동 에너지 형태로 변형 시키는 작업을 필요하다.

그러므로 외부에서 필요한 장치를 추가적으로 설치가 필요하고, 또한 제어에 필요한 장치도 추가적으로 설치가 필요하다. 결국 가스 레이저의 작동 원리는 에너지 공급 단계에 발생되는 진동 에너지에 열을 생성하기 위하여 외부에서 전기 에너지를 더해주어 레이저의 광원을 만들기 위하여 보통 전기 / 전자 방식의 반응 방법과, 시스템 냉각 방법이 사용 되고 있습니다.

가스 레이저 구성장치

주요 구성 장치는 첫째, 활성 매질 물질로 구성되어있습니다. 활성 매질 물질은 직접적으로 레이저의 성능을 향상 시키는 중요한 물질입니다. 그리고 에너지를 저장하는 장치로 구성되어있다. 결국 에너지를 저장하여 레이저의 소스를 발생 시키기 위하여 전원을 만들어 레이저의 전원 연결 장치에 적절한 전기 에너지를 공급해야 하고 또한 전기가 생성되는 과정에서 열이 발생 하여 성능이 저하 되므로 열을 냉각 할 수 있는 외부 냉각 장치 종류인 온도 저하 장치가 필요합니다.

가스 레이저의 사용 분야

주요 사용 분야는 다음과 같습니다. 대표적으로 지구 대기 공간의 물리적 측정을 위하여 레이저 광원 빛을 반사하는 성질을 이용하여 거리 측정을 하는 현장에 쓰이고 있으며, 지구와 대기권의 자기장을 형성하는 자기 물질을 측정 하기 위하여 사용 할 수 있으며, 가스 레이저의 빛을 발진 시켜 광원의 조도 또는 휘도의 성질을 이용하여 빛을 받아들이고 방출하면서 생기는 에너지의 크기를 측정하여 지구 자기 에너지의 양을 측정하는 분야에도 사용되고 있습니다.

그리고 군사 보안 분야에서는 적국의 제거 대상 목표물을 탐지 / 추적을 통하여 미사일이 발사되어 보다 분명한 식별을 위하여 목표물의 정확한 타격 지점을 신속히 설정하기 있도록 지속적으로 대상을 분석하고 세분화하여 보다 정밀하게 타격 할 수 있도록 지원하고 있으며, 이를 통한 전투 능력이 향상되어 국가 안보의 매우 중요한 전투 임무의 효율성을 향상 시키는 임무에도 사용되고 있습니다.

또 다른 사용 분야는 산업 제조 현장에서 금속 재료의 절단과 접합을 위하여 사용되고 있으며, 센서 반응을 통하여 원격으로 반응을 분석하여 보다 정확한 작업을 가능하도록 지원해줍니다. 그리고 지구 대기의 상태를 분석하여, 대기중 복합 물질을 파악하는 용도로 사용되고 있습니다. 그리고 산업 현장에서 아주 많이 사용되고 있으며 대표적으로 공업용 가공 장비, 레이저를 사용한 절단기, 레이저의 광원을 이용한 접합기, 역시 레이저의 에너지를 이용한 용접 기구 제품이 있습니다.

산업 현장에서는 아주 많은 경우 정밀한 작업을 필요한 경우에 주로 사용되고 있으며 많은 현장 작업자들에게 보다 편한 작업 환경과, 다루기 쉬운 레이저 제품으로 인식되고 있습니다. 마지막으로 의료 분야에서 아주 많이 사용하고 있습니다. 실제 병원 수술 현장에서 정밀하고 섬세한 수술 작업에 이용되고 있으며 환자의 질병이 매우 심하거나 상처 부위에 칼이나 다른 수술 도구를 사용 할 수 없는 경우 가스 레이저 빛으로 상처 부위를 봉합하거나 피를 멈추기 위하여 사용되고 있습니다.

가스 레이저의 미래

현재 기술에 대하여 보다 많은 연구를 하여 적극적으로 기술 개발을 하고 미래 세대에 좋은 기술을 전수하여 보다 좋은 작업 현장을 이용 할 수 있도록 열심히 연구하고, 지식을 쌓아야 합니다.