Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/07.0018.
Průmyslové aplikace laserů Hana Lapšanská
Společ Společná laboratoř laboratoř optiky Univerzity Palacké Palackého a Fyziká Fyzikální lního ústavu Akademie vě věd České eské republiky 17. listopadu 50a, 772 07 Olomouc, hana.lapsanska @upol. hana.lapsanska@ upol.cz
Obsah 1. 2. 3. 4. 5.
Laser a jeho fyzikální podstata Vlastnosti laserového záření, kvalita svazku Konstrukce laseru - základní součásti laserových systémů Klasifikace laserů Průmyslové využití laserů
Laserové Laserové Laserové Laserové
vrtání řezání svařování zpracování povrchů
6. Významné parametry 7. Typy laserů používaných v průmyslu 8. Trendy v oblasti laserových systémů 9. Přednosti a nedostatky použití laserů v průmyslu 10.Bezpečnost práce s lasery 11.Výhled
2
1. Laser a jeho fyzikální podstata
LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiaton
k zesílení světla dochází opakovanými průchody fotonů médiem se specifickými vlastnostmi
první funkční laser 1960 T. H. Maiman rubínový laser (Al2O3 dopovaný ionty Cr) 694,3 nm (velmi nedokonalý, účinnost < 1%, jen tři energetické hladiny - pouze pulsní režim)
první kontinuální laser N. G. Basov, A. M. Prochorov a Ch. H. Townes použití více energetických hladin (umožněno ustavení populační inverze) - souvislá činnost laseru 1964 Nobelova cena
brzy další typy laserů (různá vlnová délka, délka generovaných pulsů, konstrukce, výkon, účinnost) – rozšíření oblasti využití (neexistuje univerzální laser vhodný pro všechny aplikace)
současnost - lasery pokrývají velkou část spektra (IČ – VIS - UV – RTG, stovky µm – jednotky nm) – široký okruh možného využití
3
Laser a jeho fyzikální podstata
3 základní typy interakcí fotonů s atomy (záření s hmotou) □ absorpce
□ spontánní emise
□ stimulovaná emise
2
1
Stimulovaná emise
předpověděl A. Einstein v r. 1917, poprvé pozorovali R. Ladenburg a H. Kopfermann v r. 1928
na atom, který se nachází na hladině 2, dopadá záření (foton, elektromagnetická vlna) s frekvencí stejnou jakou by mělo spontánně emitované záření
dopadající záření donutí atom přejít do stavu 1 za současné emise záření s energií odpovídající rozdílu energetických hladin 2 a 1 (úměrné frekvenci)
dopadající a emitované záření mají stejný směr, jsou ve fázi, skládají se, a tím dochází k zesílení původního záření – to může stimulovat další atomy k sestupu na nižší energetické hladiny – řetězová reakce – laserování
nutným předpokladem stimulované emise je přítomnost inverzní populace, tedy přebytku částic ve vyšším energetickém stavu vůči počtu částic ve stavu nižším – lze toho dosáhnout jen v některých médiích (aktivní prostředí) pomocí dodávání energie 4
2. Vlastnosti laserového záření, kvalita svazku
monochromatičnost stimulovaně emitované fotony mají všechny stejnou vlnovou délku – jednobarevné světlo
vysoká prostorová i časová koherence stimulovaně emitované fotony jsou ve fázi nízká divergence svazku
možnost fokusace na malý průměr svazku - kvalita laserového svazku Beam Parameter Product BPP faktor kvality svazku M2
vyšší kvality svazku dosahují lasery s nižší vlnovou délkou
BPP = w0Θ
Θ=M2
λ πw0 5
3. Základní součásti laserových systémů
aktivní prostředí
čerpací (budící) zařízení
zrcadla obklopující aktivní prostředí dosažení vyššího počtu stimulovaných přechodů oproti spontánním svazek vystupující z aktivního prostředí se odráží od zrcadla zpět do aktivního prostředí, kde funguje jako podnět k další stimulované emisi – zesílení svazku po dosažení požadované intenzity opouští svazek rezonátor jedním ze zrcadel, které je částečně propustné
systém vedení svazku + pracovní hlava
dodává energii aktivnímu prostředí – zajištění inverzní populace elektrický výboj, chemická reakce, optické záření
optický rezonátor
látka schopná zesilovat jí procházející záření krystal, diodový přechod, plyn, kapalina určuje vlnovou délku záření
úprava svazku, přivedení k obrobku fokusace
chladící systém řídící počítač motorizované posuvy, roboti 6
Základní součásti laserových systémů
délka rezonátoru musí splňovat rezonanční podmínku L=nλ/2
rozhoduje o vlnové délce laseru (může-li laser pracovat na různých vlnových délkách) a modové struktuře svazku 7
4. Klasifikace laserů Podle typu aktivního prostředí: PLYNOVÉ lasery: atomární: He-Ne, He-Cd, Cu, I iontové: Ar, Kr molekulární: CO2, N2, H2 excimerové: XeBr, KrO, ArO PEVNOLÁTKOVÉ lasery: Nd:YAG, Nd:sklo, Er:YAG, Yb:YAG, Ti:safír, rubínový DIODOVÉ (POLOVIDIČOVÉ) lasery: GaAs, GaN, PbSnSe, InAsSb KAPALINOVÉ lasery: na bázi organických barviv: coumarin, fluorecsein, cyanin, rhodamin, oxazine Podle vlnové délky emitovaného záření: INFRAČERVENÉ lasery (780 nm – 1 mm) lasery ve VIDITELNÉ oblasti (360 nm – 780 nm) ULTRAFIALOVÉ lasery (10 nm – 360 nm) RENTGENOVÉ lasery (0,01 nm – 10 nm) Podle režimu práce: KONTINUÁLNÍ lasery (nepřetržitá generace záření) PULSNÍ lasery (ns, ps, fs pulsy s vysokou opakovací frekvencí) IMPULSNÍ lasery (vysoce energetické pulsy s nízkou opakovací frekvencí) 8
5. Průmyslové využití laserů
interakce záření s technickými materiály - od 2. pol. šedesátých let výkonové systémy (desítky W – desítky kW) fokusace svazku na velmi malý průměr - vysoká plošná hustota výkonu dnes nepostradatelný nástroj bez změny skupenství (kalení, zpevňování) X vznik kapalné fáze (tavné řezání, plátování, povlakování, přetavování povrchů, kondukční svařování) X vznik plynné fáze (vrtání, popisování, keyhole svařování, ablace) přednosti použití laseru
přesnost, vysoká kvalita provedení opakovatelnost možnost automatizace minimální ovlivnění okolí místa dopadu svazku (obrábění tepelně citlivých součástí) bezkontaktní metoda možnost zpracování materiálů, které jsou běžnými metodami obtížně zpracovatelné
vrtání křehkých materiálů (keramika) svařování plastů, materiálů obsahující složky s výrazně rozdílnou teplotou tavení (mosaz), různých druhů materiálů...
mikro aplikace – úzký svazek
elektronické součástky, medicínské komponenty (stenty)
9
Laserové vrtání
poprvé v r. 1965 - příprava otvorů v diamantových průvlacích pro tažení drátů (rubínový laser) založeno na odpařování materiálu – vyžaduje vysokou hustotu výkonu dopadajícího laserového svazku (106 až 109 W.cm-2) lokálně ohřev materiálu po dopadu svazku - částečné odpaření – dutina keyhole - uvnitř mnohonásobné odrazy záření – nárůst absorpce - prohloubení otvoru především pulsní lasery v závislosti na výkonu metody vrtání:
jednorázové - úplná penetrace po dopadu jediného pulsu - odpaření vrstvy až 6 mm postupné – odpařování vrstev - série pulsů na jedno místo trepanační – pro otvory větší než je průměr svazku – série pulsů podél požadovaného otvoru; dělení netavitelných materiálů (dřevo, uhlík, některé plasty)
kovy, plasty, dřevo, sklo, keramika atd.
10
Laserové řezání
úzké, přesné a hladké řezy bez okují kolmé hrany i při větších tloušťkách materiálu zpravidla nejsou nutné žádné další úpravy
hloubka řezu závisí na výkonu laserového systému a na druhu řezaného materiálu (např. 20 mm ocelový plech - průměrný výkon 5 kW)
odpařovací řezání = vrtání (odpaření materiálu v celé hloubce + pohyb pracovní hlavy nebo stolu)
tavné řezání po dopadu fokusovaného zahřeje a nataví - proud odstraní taveninu + ochladí nevypařuje – stačí desetina odpařovacím
reaktivní tavné řezání použitý plyn (O2) exotermicky reaguje s materiálem - další zdroj tepla, proto můžeme použít vyšší pracovní rychlost, !oxidy - zkřehnutí
svazku se materiál plynu (vysoký tlak) materiál, materiál se výkonu ve srovnání s
11
Laserové řezání
typický profil řezu - striace
kontrolovaný lom
laserové orýsování vytvoření zářezů nebo řady otvorů (částečná nebo úplná penetrace) pomocí laserového svazku s nízkou energií a vysokou plošnou hustotou výkonu (odpaření) - zeslabení materiálu - mechanický lom dělení křehkých materiálů, používá se i pro značení studené řezání
ohřev tenké povrchové vrstvy (nefokusovaný svazek) - pnutí v okolí – je-li přítomen vrub (např. vytvořený fokusovaným svazkem o nízkém výkonu), vzniká trhlina - růst - šíření – lom malý výkon, rychlý proces (1 m.s-1), přesný, kvalitní řez pro dělení křehkých materiálů (keramika, sklo), jednoduché tvary
excimerové lasery – narušení molekulárních vazeb
kovy, keramika, slinuté karbidy, plasty, textilie, kůže, sklo atd.
dřevo,
12
Laserové řezání Vliv pracovní pracovní kvalitu řezu
rychlosti
na
Profil řezu → 6 mm.smm.s-1 →→ 12 mm.smm.s-1
Vliv tlaku plynu na kvalitu řezu
2 bar
5,5 bar
6 bar 13
Laserové řezání
pro řezá m CO2 lasery s 400 – 3000 W (hloubka řezu až ezání předevší edevším až 18 mm u ní nízkouhlí zkouhlíkových ocelí ocelí, 12 mm u nerezavě nerezavějících ocelí ocelí), Nd:YAG Nd:YAG do 5 mm řezá ezání kovů kovů nad 1 kW, kW, dř dřevo nad 200 kW řezá ezání křemí emíkových trubic (halogenové (halogenové lampy) řezá ezání profilů profilů (souč (součásti zbraní zbraní, souč součásti lé lékař kařské ské techniky, ventily, těsně snění, filtry) řezá ezání látek (koberce, potahy, airbagy, airbagy, plachty) letecký prů průmysl (tvrdé (tvrdé, kř křehké ehké materiá materiály – SiN, SiN, Ti slitiny, Al slitiny) řezá ezání optických vlá vláken, kevlaru prototypová prototypová výroba (automobily – stě stěrač rače, otvory na dveř dveřní zámky, výfuky, souč součásti klimatizace… klimatizace…) řezá ezání Al a polovodičů polovodičů výroba ná nábytku, lodí lodí, klenotů klenotů řezá ezání radioaktivní radioaktivních materiá materiálů elektronika, ploš plošné spoje ...
14
Laserové řezání Řezání kovů
15
Laserové řezání 3D řezání
16
Laserové řezání Řezání nekovových materiálů
17
Laserové svařování
fokusovaný laserový svazek je zdrojem vysoké plošné hustoty výkonu až 4.109 W.cm-2 (elektronový svazek asi 10x méně, oblouk 105x méně)
na 1 cm délky svaru připadá relativně malá energie 1 kJ (elektonový svazek – 2 kJ, elektrický oblouk – 22 kJ, acetylen-kyslíkový oblouk – 52 kJ)
díky rychlému ohřevu se nestihnou plně uplatnit mechanismy vedení a sálání tepla malá tepelně ovlivněná oblast podobný svar jako při svařování elektronovým svazkem, ale není nutné vakuum
asi 15 % využití CO2 a Nd:YAG laserů v průmyslu, rozvoj použití polovodičových laserů
přísné požadavky na přípravu svařovaných dílů (vzdálenost svarových ploch musí být konstantní a neměla by překročit čtvrtinu šířky stopy svazku)
často nutnost pracovat atmosféře inertních plynů
svazek obvykle nedopadá kolmo na svařované díly - ochrana před zpětnými odrazy laserového paprsku (mohlo by dojít k interakci dopadajícího a odraženého paprsku), poškození optiky
v
ochranné
18
Laserové svařování
podle hustoty výkonu svazku kondukční
do 106 W.cm-2 dopad laserového svazku - lokální ohřev - natavení (aspoň 104 W.cm-2 ) vytvoření svarové lázně malá hloubka svaru (desetiny mm, šířka > hloubka), velmi hladký povrch Výroba miniaturních součástí (elektronika) předehřev! → vyšší penetrace
keyhole
nad 106 W.cm-2 dopad laserového svazku lokální ohřev - odpaření - vytvoření dutiny (stabilizovaná tlakem vzniklých kovových par) - stěny tvořeny taveninou absorpce laserového záření i na stěnách dutiny velký poměr hloubka:šířka
penetrační
podobně jako u „keyhole“ svařování dojde k odpaření, ale tlak vzniklých par není dostatečný, aby udržel otevřený plynový kanál - není stabilní průvar až 2,5 mm méně účinný než „keyhole“, ale často dostatečné
19
Laserové svařování
vysoká rychlost procesu (3x rychleji než u plazmového svařování, 20x rychleji než obloukem), menší spotřeba materiálu (6x menší než u plazmového, 10x menší než u svařování obloukem)
lze svařovat většinu materiálů, které je možné svařovat klasickými metodami + materiály, které klasicky svařit nelze (kov + plast, kov + keramika) lze svařovat materiály různých tvarů, tlouštěk (folie/drát na masivní podklad), druhů, součástky v opticky transparentním materiálu
možnost pracovat i na špatně dostupných místech, snadná automatizace (rychlý start/stop laseru) a kontrola procesu
automobilový průmysl (převodové systémy, písty, tlumiče, dveře, podlahové panely, karoserie), letecký průmysl, bimetalické listy pil, žiletky, trubky, vysokotlaková zařízení, laserové navařování – oprava nástrojů, elektronika - hermeticky těsná miniaturní pouzdra (relé, tranzistory), svařování kontaktů, plechů, zdravotnická technika (kardiostimulátory)
20
Laserové zpracování povrchů
Laserový popis
Plátování, legování, přetavování
sycení roztaveného povrchu určitým prvkem nebo nanášení vrstev zpevnění základního materiálu, zvýšení korozní odolnosti, odolnosti proti opotřebení…
Kalení
v současnosti nejrozšířenější aplikace 10 – 100 W podle požadované hloubky odstranění nebo modifikace vrstvy materiálu odolnost, stálost, kontrast, rychlost až 4000 mm.s-1 s rozlišením 0,002 mm. gravírování – hloubkové značení kovy i nekovy (značení skel automobilů, popis plastových součástí klávesnic. reklamní předměty...)
zachování houževnatého jádra materiálu, zvýšení tvrdosti povrchu desítky mm.s-1 (10 kW CO2) – rychlé ochlazení – zakalení do hloubky desítek µm (jemný martenzit) směnou struktury můžeme dosáhnout i zvýšení korozní odolnosti 2x větší životnost než při klasickém zakalení pro menší plochy – ms puls, desítky J
Žíhání
snížení počtu defektů v mřížce kovu – rekrystalizace 21
6. Významné parametry
parametry ovlivňující kvalitu provedeného řezu / svaru / tepelného zpracování...
charakteristiky svazku
vedení svazku
fokusační optika poloha ohniska vůči obrobku pracovní rychlost – míra překrytí pulsů
vlastnosti použitého ochranného/pracovního plynu
průměr svazku, modová struktura, kvalita svazku (BPP) polarizace vlnová délka pracovní parametry - výkon (vrcholový, průměrný), frekvence, délka pulsu
složení rychlost proudění tvar a poloha trysky
vlastnosti materiálu
optické (odrazivost) tepelné (tepelná kapacita, vodivost)
22
7. Typy laserů používaných v průmyslu
CO2 lasery
vlnová délka 10,6 µm aktivní prostředí – směs plynů CO2: N2: He (1: 4: 5) nutné nepřetržité doplňování plynů buzení elektrickým výbojem průměrný výkon mW – desítky kW (určuje rozměr rezonátoru) účinnost 10 – 15 % absorpce sklem – speciální optické komponenty (Zn-Se, Ge, Ga-Se) nelze vést optickým vláknem především řezání, svařování
Nd:YAG lasery
vlnová délka 1064 nm aktivní prostředí – krystal YAG (yttrium aluminium garnet) dopovaný ionty Nd3+ buzení kryptonovou lampou (laserovou diodou) průměrný výkon až stovky W, výkon v pulsu až desítky kW energie pulsu stovky J, délka pulsu až fs (i kratší) účinnost 2 – 5 % (10 – 15 %) prochází sklem – optické komponenty z křemenného skla lze vést optickým vláknem především svařování, řezání tenkých plechů
23
Typy laserů používaných v průmyslu
polovodičové (diodové) lasery
vlnová délka 370 – 1550 nm aktivní prostředí – polovodič, z jehož PN přechodu o ploše 10-6 mm2 je emitováno záření s výkonem několik mW buzení elektrickým proudem průměrný výkon - úměrný počtu laserových diod (1PN přechod) tvořících diodový laser - laserové diody spřaženy do bloků, baterií (1W – 3kW) účinnost čerpání až 35 % nižší kvalita svazku (větší průměr v ohnisku) malé rozměry - robotizace svařování, tepelné zpracování povrchů, popis, buzení jiných laserů
excimerové lasery
vlnová délka 193 – 351 nm aktivní prostředí – excimer (excitovaný dimer – nestabilní molekuly plynů ArF, KrCl, KrO, XeCl, XeF...) + pomocné plyny Ne, He (přenos energie, ochlazení) buzení svazkem elektronů nebo elektrickým výbojem průměrný výkon do 500 W, vrcholový výkon až 35 MW energie pulsu 0,02 mJ – 5J energie fotonu 4,9 eV odpovídá vazebné energii molekul řady organických látek – narušení vazeb – ablace (odstranění materiálu bez tavení, téměř žádný ohřev (a tím ani tepelně ovlivněná oblast) projekce přes masku – malý průměr svazku mikroaplikace, litografie, zpracování polymerů, leptání povrchů
24
8. Trendy v oblasti laserových systémů
Diodou čerpané lasery zvýšení účinnosti klasických pevnolátkových laserů s ionty dopovanými krystaly (YAG, YLF, YVO, sklo) dříve používané buzení pomocí kryptonové výbojky nahrazeno buzením bloky laserových diod. v případě Nd:YAG laseru se používá čerpání diodami s emisní čárou na vlnové délce 808 nm, která odpovídá absorpčnímu pásu krystalu aktivního prostředí těchto laserů nahrazením širokospektrální výbojky se dosahuje podstatně nižších ztrát díky vyšší účinnosti čerpání aktivního prostředí, která dosahuje až 45% potlačení thermal lensing delší životnost diod ve srovnání s výbojkou
25
Trendy v oblasti laserových systémů
Diskové lasery aktivní prostředí diskových Yb:YAG (vlnová délka 1030 nm, 515 nm) laserů formováno do tvaru válce o výšce několika desetin milimetru a průměru obvykle do 10 mm geometrie téměř odstraňuje thermal leasing effect a svazek má gaussovské rozdělení intenzity s vysokou kvalitou stěna diskového krystalu aktivního prostředí je současně zadním zrcadlem optického rezonátoru účinné čerpání zářením diod přiváděným optickým vláknem
vyšší kvalita svazku, vyšší účinnost čerpání, možnost vyšších výkonů až několik kilowatů, úzký výstup do vlákna (0,2 mm), menší rozměrů optiky...
26
Trendy v oblasti laserových systémů
Vláknové lasery aktivním prostředím vláknových laserů je křemíkové vlákno s průměrem jádra několik mikrometrů a délce několik metrů, dopované ionty Er (1540 až 1620 nm), Yb (1060 nm až 1120 nm) nebo Tm (1720 nm až 2000 nm) vysoce účinné čerpání laserovými diodami (hlavní absorpční čáry dopantů spadají do emisních pásů laserových diod) rezonátor tvoří Braggovy mřížky na koncích vlákna nebo vnější dichroická zrcadla. Schéma vláknového laseru uvádí Obr. 19a. kvalita svazku 10x vyšší, vyšší výkon než klasické pevnolátkové lasery, desítky kW kompaktnost (100 W jako počítač, 10 kW lednička) dostatečné chlazení vzduchem vysoká životnost, minimální údržba
27
Srovnání vlastností nejpoužívanějších laserů Nd:YAG
CO2
diskový
vláknový
celková účinnost
5%
10 %
15 %
30 %
výstupní výkon
do 6 kW
do 20 kW
do 4 kW
do 50 kW
BPP (~ 5 kW)
25 mm.mrad
6 mm.mrad
8 mm.mrad
< 2,5 mm.mrad
životnost diod
10 000 h
-
10 000 h
100 000 h
chlazení
DI voda
voda
voda
vzduch/voda
provozní náklady
825 Kč/h
520 Kč/h
760 Kč/h
460 Kč/h
údržba
častá
nutná
častá
žádná
28
9. Přednosti a nedostatky použití laserů v průmyslu
Přednosti
bezkontaktní bezkontaktní procesy - nedochá nedochází k zneč znečištění materiá materiálu malá alá tepelně tepelně ovlivně ovlivněná oblast (malá (malá energie na jednotku plochy) - malé malé zbytkové zbytkové pnutí ho zpracová pnutí, minimá minimální lní deformace – minimalizuje nutnost další dalšího zpracování (např (např. žíhání po svař svařová ování) mož možnost svař svařovat do vě větších ších hloubek bez př přídavné davného materiá materiálu, v opticky transparentní transparentním prostř prostředí edí, hermeticky tě těsné sné svary, nevyž nevyžaduje vakuum, jen ochranná ochranná atmosfé atmosféra úzký hladký řez, př přesné esné rozmě rozměry mož možnost loká lokální lního zpracová zpracování – např např. kalení kalení pouze vybraných oblastí oblastí (prů (průměr stopy - vzdá vzdálenost od ohniska), ohniska), popis miniaturní miniaturních komponent malý prů průměr stopy vysoká vysoká pracovní pracovní rychlost mož ž nost pracovat i na špatně mo patně dostupných mí místech (vedení (vedení optickým vlá vláknem) mož možnost zpracová zpracovávat vě většinu materiá materiálů, rů různé zné tlouš tloušťky opakovatelnost, mož možnost automatizace, kompaktnost nových systé systémů
Nedostatky
vysoká vysoká poř pořizovací izovací i provozní provozní cena malá malá účinnost klasických laserových systé systémů problematické problematické zpracová zpracování vysoce odrazných materiá materiálů
29
10. Bezpečnost práce s lasery
nebezpečí pro živé tkáně – účinky:
tepelné
netepelné
akustický tlak velmi krátkých pulsů, vysoce intenzivní elektrické pole nebo fotochemické účinky
vedlejší
způsobené absorpcí energie záření a její přeměnou na teplo, podráždění nebo devastace tkání
poškození zdraví nebo destrukce okolního prostředí – úraz elektrickým proudem, požár, výbuch při nevhodné manipulaci s plynovými lahvemi apod.
ochranné pracovní pomůcky ochrana kůže, zraku, sluchu, dýchacího ústrojí zaměřujeme se především na ochranu před přímým zasažením samotným svazkem (i před difúzně rozptýleným zářením)
viditelné a blízké IČ záření (400 nm – 1400 nm) ohrožení sítnice
Střední a vzdálené IČ (1400 nm – 1 mm) Střední UV (180 nm - 315 nm) ohrožení rohovky
blízké UV (315 nm – 390 nm) ohrožení čočky
30
Bezpečnost práce s lasery
Třída I: Lasery všech vlnových délek o výkonu menším než 0,4 µW nebo všechny laserové systémy s libovolným výkonem, které mají zcela zakrytou dráhu svazku a pracovní plochu, všechna víka, kryty a dveře jsou zabezpečena proti neoprávněnému otevření během činnosti laseru. K práci s laserem této kategorie není třeba žádných dalších ochranných pomůcek.
Třída II: Kontinuální lasery emitující záření ve viditelné oblasti s výkonem menším než 1mW, před kterými je oko schopno se dostatečně chránit vrozenými reflexy, poškození však může způsobit přímý pohled po delší dobu, stejně jako do konvenčních světelných zdrojů. Oko fokusuje dopadající laserový svazek na plochu 3.10-6 cm2, což pro kontinuální výkon 1mW představuje hustotu energie 333 W.cm-2. To je přibližně 30x více než při přímém pohledu do poledního letního slunce. Do této třídy patří i laserové ukazovátko, jehož běžná dostupnost dětem představuje značné nebezpečí.
Třída IIIa: Kontinuální lasery s výkonem menším než 5 mW, jejichž plošná hustota výkonu po fokusaci není větší než 2,5.103 W.cm-2. Oko není poškozeno, pokud okamžitě zareaguje a svazku se intuitivně vyhne. Nelze však používat pro pozorování svazku spojnou optiku. Tyto lasery musí být označeny nálepkou CAUTION nebo DANGER. Třída IIIb: Kontinuální lasery s výkonem 5 – 500 mW nebo pulsní lasery s plošnou hustotou energie do 10 J.cm-2, které poškozují tkáň při přímém vystavení, difúzní odraz není nebezpečný.
Třída IV: Všechny lasery s výkonem od 500 mW nebo energií nad 10 J.cm-2, jejichž difusní odraz poškodí živou tkáň. Pro prácí s touto třídou laserů je bezpodmínečně nutné používat ochranné pracovní pomůcky a dodržovat předepsaný provozní řád.
31
11. Výhled
Použití laserů se stále více prosazuje v mnoha oblastech lidské činnosti. V dnešní době se laser stal již běžným nástrojem ve strojírenství, stavebnictví, elektrotechnice, výpočetní technice, ale také medicíně nebo zábavném průmyslu. Laser se stal nepostradatelnou součástí moderního života.
Společnost Optech Consulting, která se zabývá analýzou trhu s lasery, v roce 2007 odhadovala, že světový trh laserových systémů pro zpracování materiálů stoupne z 3,9 miliard dolarů (3,7 miliard euro) v roce 2002 na 10,5 miliardy dolarů v roce 2010. Tento odhad se nenaplnil. Rostoucí tendence završená maximem 6,4 miliardy euro v roce 2008 byla vystřídána významným poklesem na 3,8 miliardy euro v roce 2009. V souvislosti s předpokládaným oživením ekonomiky se očekává celosvětový nárůst trhu se všemi druhy laserů o 11 % v roce 2010. Analytici společnosti Strategies Unlimited předpovídají, že v roce 2014 dosáhne 8,8 miliardy dolarů.
32
Tato prezentace byla připravena za finanční podpory Evropského sociálního fondu v ČR v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/07.0018 „Moderní technologie ve studiu Aplikované fyziky“.
Děkuji Vám za pozornost.
33
