Garag76.ru

Авто Тюнинг
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерный станок с ЧПУ Laser TVM-100WA

Лазерный станок с ЧПУ Laser TVM-100WA

Станок лазерной резки с ЧПУ Laser TVM-100WA предназначен для резки и гравировки различных материалов. Построен на базе лазера СО2 с длиной волны 10,6мкм. Мощность лазерной установки до 180 ватт. Станок режет фанеру, оргстекло, поролон, гипсокартон и другие материалы различной толщины. Луч лазера дает очень тонкий рез по всей толщине материала. Высокая универсальность лазерного станка Laser TVM-100WA пригодится в любом производстве, а невысокая цена делает его доступным предприятиям и частным лицам.

Устройство лазерного станка Laser TVM-100WA

Станок состоит из базовой опорной рамы, по которой перемещается вперед-назад портал с лазерной установкой. Внутри портала находятся ось X и Z. В комплект станка входит коодинатный стол, система ЧПУ, лазер СО2, чиллер(охлаждение лазера), компрессор, система подготовки воздуха.

Фото лазерного станка Laser TVM-100WA

Система ЧПУ Mach3

Система ЧПУ станка на базе лазерного контроллера

Система ЧПУ лазерного станка построена на контроллере нового поколения RuiDa. Система предназначена для фигурной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

Комплектация лазерного станка

  1. Координатный стол с системой ЧПУ
  2. Лазерный излучатель CO2
  3. Чиллер для охлаждения лазера
  4. Аварийный датчик прекращения подачи жидкости охлаждения
  5. Воздушный компрессор — для создания струи из сопла объектива
  6. Система очистки воздуха от механических примесей и конденсата

Схема лазера

Схема лазера

Свойства лазеров СО2

Лазеры CO2 работают на газовых смесях углекислого газа, гелия, азота. CO2 лазеры генерируют волны длиной 10,6 мкм и создают лазерное излучение высокой мощности. Лазерный луч излучается благодаря молекулам углекислого газа СО2, отсюда и название лазера. Лазеры СО2 используются для резки и гравировки большого диапазона материалов, например: фанера, оргстекло, фторопласт, мдф, гипсокартон, поролон, сталь.

Обслуживание Laser TVM-100WA

Обслуживание лазерного станка в основном сводится к чистке и промывке зеркал и линз объектива лазерной установки. По мере необходимости проводится корректирующая юстировка системы зеркал. Линзы и зеркала рекомендуется промывать при помощи смеси спирта и эфира, или чистым спиртом. Протирка мягкими, неворсистыми салфетками допускается в крайнем случае при устойчивом загрязнении. Рельсовые направляющие и зубчатая рейка координатного стола должны содержаться в чистоте и смазке.

Стартик-1А с ручным плазменным резаком

Скорости резки на станке Laser TVM-100WA

Мощность лазера 100 ватт. Скорости резки лазером могут отличаться в зависимости от качества разрезаемого материала.

МатериалТолщина, ммСкорость, мм/мин
Фанера8700-800
Фанера10500-600
Оргстекло41000-1200
Оргстекло15100-120
МДФ8700-750
Искожа13500-4000
Гипсокартон12350-400

Подробности

Станок Laser TVM-100WA сконструирован по расширяемой схеме. Т.е. приобретая станок с лазером малой мощности можно самостоятельно, путем установки соответствующих лазерных трубок и некоторых дополнений, увеличивать мощность до максимальной возможной.

Лазерный станок с числовым программным управлением Laser TVM-100WA предназначен для предприятий и частных лиц. Лазер СО2 установленный на станке дает возможность резать огромный спектр различных материалов.

На станок Laser TVM-100WA распространяется гарантия безотказной работы 1 год. По желанию заказчика возможно изготовление специальных комплектаций и размеров.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  • Максимальные размеры стола 1600х2500мм
  • Точность резки, мм — +/- 0,3
  • Скорость перемещения портала — 10000 мм/мин
  • Ускорение — 0,8 м/с 2
  • Мощность лазера — до 180 ватт
  • Вес — не более 400 кг

Фотоинформация

Цены и комплектации

  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.
  • Координатный стол с системой вентиляции
  • Лазер СО2
  • Чиллер
  • Датчик потока охлаждения
  • Компрессор
  • Система подготовки воздуха
  • Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

Адрес производства:
429430, Чувашия
г. Козловка, ул. Совхозная, 20

DIY система охлаждения для ЧПУ фрезера

Ребят, мы построили систему охлаждения для своего ЧПУ и делимся с вами всей документацией на случай, если вы захотите такую же.

Настал тот день, когда появилась возможность привести в порядок охлаждение шпинделя: вышел из строя китайский насос. И мы подумали, что пора перестать прятать канистру с тосолом и насосом под станком и сделать что-то, что было бы не стыдно поставить на видное место. Мы же бюро промышленного дизайна, в конце концов!

Вот так выглядело хозяйство сразу после поломки:

Такая канистра прогревалась до 60С, если станок работал 5-6 часов зимой, и до 70С летом. При этом температура корпуса шпинделя по показаниям инфракрасного термометра имела температуру в сопоставимом диапазоне: от 60 до 75С. Этого хватало впритык, но в ближайшие пару недель виднелся довольно большой заказ на обработку и мы приняли решение сделать охлаждение с запасом.

У нас в закромах оставалась кое-какая водопроводная мелочь и пара красивых биметаллических термометров от одного из прошлых проектов, которые хотелось уже куда-то приобщить. Также у нас довольно дорогая электроэнергия и совсем дешевая холодная вода, поэтому водопроводную мелочь мы решили пустить на организацию второго контура, который бы остужал тосол.

Справа от станка у нас висит щит с электрикой: частотный преобразователь, блоки питания, дампер и прочее. Все смонтировано на листе оргстекла, вырезанного лазером, и мы не стали отходить от заданной стилистики.

После пары часов моделинга получилась вот такая схема:

  • На левой стенке располагаются две «американки» на 1/2″ для подключения проточной воды. К ним присоединены переходники с цангой на силиконовую трубку 10мм, которая спиралью продевается в отверстия кассеты (та, что с ручкой).
  • По силиконовой трубке будет течь проточная холодная вода и через стенку трубки остужать тосол. Не супер эффективно, но в нашем случае вполне достаточно.
  • Вся конструкция подвешивается к стене, поэтому в дно бака вмонтирован кран на 1/2″ для слива на случай, если потребуется все снять для обслуживания или просто перевесить.
  • Биметаллические термометры справа тоже имеют резьбу 1/2″ и закреплены контр-гайкой через силиконовую прокладку. На гильзу верхнего термометра будет литься теплый хладагент, и термометр будет показывать его температуру на входе. Гильза нижнего термометра расположена рядом с входным отверстием погружного насоса и показывает температуру выходящего потока.

Суммарно получилось 12 деталей различной толщины: боковые детали и дно решено было сделать из листа толщиной 10мм чтобы было удобнее сверлиться и нарезать резьбу, а заднюю стенку и лицевую панель — 6мм. Мы подготовили контуры для раскройки в DXF, составили спецификацию и отправили нашим друзьям на лазерную резку. На следующий день получили детали и примерно половину дня потратили на сверление граней, нарезание резьбы и снятие фасок.

Затем провели пробную сборку:

Все отлично собралось, и на следующий день мы поехали забирать погружной насос из пункта выдачи интернет-заказов. Выбран был насос для фонтанов ЗУБР ЗНФЧ-20-1.6. Довольно компактный и с характеристиками как раз под нашу задачу.

Пришло время финальной сборки. Все стыки проклеили, винты затянули и оставили сушиться. Видео сборки можно посмотреть вот здесь:

Все просушилось, и мы успешно установили агрегат. Теперь это выглядит вот так:

  • 12 деталей из оргстекла
  • 2 фитинга «американка» на 1/2″
  • 2 биметаллических термометра
  • 1 кран на 1/2″
  • 5 силиконовых прокладок на 1/2″
  • россыпь крепежа М4х0,5
  • тюбик силиконового герметика
  • 4 метра силиконовой трубки 10мм
  • погружной насос ЗУБР ЗНФЧ-20-1.6

Общая стоимость: около 6 тыс.руб.

Всю документацию, включая модель и развертки в DXF для лазерной резки мы собрали в архив и разместили вот здесь:

А еще мы открыли канал в Telegram для вопросов по сборке и предложений по модернизации.

Как построить ПК мечты на СВО — мой опыт и советы для тех, кто решил сделать кастом СВО

Давно хотел написать свой обзор про историю ПК мечты. Даже делал года 2 назад видео, но так и не опубликовывал нигде. Сейчас же собрался с мыслями, поскольку решил делать другой проект. Почему так пафосно? Все просто. Мой ПК уже видело больше 250 тыс. человек на ютубе в ролике Бригмана.

реклама

Тогда я долго выбирал комплектующие и не вижу особого смысла их повторять, ведь в ролике бригмана об этом все рассказано, да и какой смысл говорить о комплектующих 2017 года в 2021?) В этой статье я хотел бы поделиться прежде всего своим опытом собирания и эксплуатации кастомного СВО в ПК компонентах. А за 4 года есть чего рассказать 😉

Почему пришлось перейти на кастом?

реклама

В первую очередь, по дефолту в ПК стояли заводские СВО. Deepcool Captain, который шел вместе с корпусом Deepcool Genome и 1080 TI Sea Hawk на которой с завода стояло Корсаровская СВО. Так вот, при стоимости модели Sea Hawk на 20% дороже обычного воздушного охлаждения, Корсаровская СВО приказала долго жить через год. Нет, конечно эта СВО хороша и исправно работала, однако где-то или как-то из нее испарилось немного охлаждающей жидкости и эффективность охлаждения упала значительно. Видеокарта в играх стала греться с 65 изначальных до 85 градусов, а где-то и до 88 по цельсию. Такой расклад конечно же не устраивал, а с учетом того, что на этих картах водоблок маленький и охлаждает только чип, а все остальное охлаждает турбинка , то о какой-либо замене на вертушки речи идти не могло, поскольку радиатор сильно упрощенный. Перед мной стоял выбор — купить полностью блок воздушного охлаждения с радиатором или поставить кастомное СВО. Я подумал — вот он шанс и решился на второе.

Из чего состоит кастомное СВО ?

Временно пришлось демонтировать видеокарту с СВО и поставить воздушку, пока приобретались все компоненты. А вот тут расскажу подробнее из чего состоит кастом СВО.

реклама

1) Радиатор, минимум 240мм — на два вентилятора 120мм, соответственно вентиляторов тоже два;)

Лучше не экономить и купить 360 мм радиатор.

Хорошие вентиляторы — дорогое удовольствие, однако есть варианты по оптимальной цене/качество. Я покупал Xilence Performance A+ RGB, которые за 4 года никаких проблем не принесли. Свою функцию выполняют, не шумные и намного интереснее по цене в сравнении с именитыми брендами. Однако есть одно но. Корпус не особо был защищен от пыли и в одну из вертушек забилась пыль, от чего она начала «скрежетать». Лечится недуг снятием крыльчатки, очисткой места фиксации крыльчатки тряпочкой для протирки и зубочистки и последующей смазкой маслом от машинки для стрижки волос. То есть берешь зубочистку, обтягиваешь ее тряпочкой и протираешь посадочное место крыльчатки, пока тряпочка не останется чистой, а затем капельку масла. Вентилятор ожил!)

реклама

2) метра два трубок

Трубки желательно именитых брендов, ибо дешевые быстро тускнеют

3) фитинги, соединители трубок со всем остальным — 4 на радиатор, 4 на резервуар, 4 на водоблок — 12.

Обратите внимание, что фитинги бывают для мягких и жестких трубок. Обязательно перед покупкой этот вопрос проясните.

4) Резервуар — это там где водичка красуется. Особого сокрального смысла не имеет, в основном для красоты и удобства контроля объема жидкости в системе.

5) Водоблок — собственно в то во что попадает видеокарта 😉

Лучше выбирать полного закрытия карты, так ни один компонент не перегреется. Подбирать по модели видеокарты и тут желательно брать брендовый, поскольку некачественный может потечь.

Мой кастом водоблок —

6) Жидкость. Я брал фирменную. Да многие скажут что обычная дистиллированная норм и я первый раз залил именно ее, однако почему-то в водоблоке через пару недель возникла флора из водорослей 🙂 Фирменная тоже не вся хороша, не бери никогда с перламутровым эффектом! Не ну смотрелась месяц она шикарно, а потом перламутр осел и все. Каналы забились, тепло не уходило. Также многие жалуются на то что жидкость может вообще вступить в реакцию и поменять цвет или окислиться. Читай отзывы перед покупкой!

Вторую жидкость, которую я приобрел была Alphacool Eiswasser Crystal Green UV-active premixed coolant . Подумал, что раз перламутра нет, значит все ОК. Оказалось не совсем. Жидкость для СВО Alphacool Eiswasser Crystal Green UV-active premixed coolant тоже дает осадок через 2 месяца эксплуатации и пришлось снова промывать пк. Мой выбор в будущих сборках — прозрачная фирменная жидкость.

Сразу говорю. Ставить жесткие акриловые трубки в домашних условиях ну такое. Очень капризные они, плюс их нужно греть, гнуть и обязательно в ходе процесса с десяток лопнет, пока набьете руку. На первую сборку лучше бери обычные мягкие. Они легкие в монтаже, лояльны к ошибкам, их всегда можно прямо в пк подрезать или изменить положение. С жесткими трубками нужно быть ювелиром, в прочем это и так очевидно.

Как собирать кастомное СВО?

1) Выбираем места в корпусе для крепления компонетов.

2) Монтируем радиатор. Обычно ставится сверху или на передней панели.

3) прикручиваем к нему вентиляторы.

4) Устанавливаем резервуар с помпой. Обычно в середине корпусе. В классике сзади за задней крышкой. Во многих корпусах там даже отверстия под трубки есть и крепежная панель.

5) Устанавливаем водоблок на видеокарту/ процессор.

6) Устанавливаем видеокарты с процессором в посадочные места материнской платы.

7) Соединям трубками и фитингами все компоненты.

8) Заливаем жидкость в резервуар с помощью специальной бутылочки с длинной насадкой, похожей на усико, или на край из шприца. Когда резервуар наполнен, включаем ПК, чтобы СВО начала прогонять жидкость через себя и постепенно заливаем новую в резервуар. В оконцове закрываем пробочкой резервуар и все.

Бутылочка для заправки СВО-

Вот так преобразился ПК после установки кастом СВО —

Какую мудрость я приобрел за эскплуатацию кастомного СВО:

1) То что СВО ненадежна — миф. Да, конечно с заводской СВО на ВК мне не повезло, но это брак. За 4 года процессорная СВО в идеале. Кастом ни разу не подвел. Есть моменты в плане капризности. Вода может высыхать. Жидкость распадаться и элементы оседать. От чего эффективность охлаждения сильно падает. При выборе жидкости — я смотрел на красоту. Взял с пурупрным эффектом и весь этот эффект через месяц осел в водоблоке. Полагаю что такие жидкости нужны лишь для рекламных стендов. Практичности мало. Бери прозрачную и обслуживай раз в год, меняя ее полностью на новую.

Важно, если берешь заводскую СВО, смотри, чтобы была возможность обслуживать. В моем случае с необслуживаемой СВО случилась беда. Вода высохла, при попытке ее добавить — потерялась герметичность и я так и не смог реанимировать эту СВО.

И да, для обслуживания СВО, промывки, протирки, да и для всех микросхем в пк есть замечательная вещь о которой мало кто знает и стоит копейки — изопропиловый спирт. В отличие от воды или всяких лосьонов не сделает КЗ никогда, ведь быстро испаряется.

2) Стоимость сборки кастомной СВО просто космическая. Я собрал СВО за 20к, когда ТОП видеокарта стоила уже с СВО 55к. Сейчас конечно видекарты стоят в 3 раза дороже и будет не такая разница, но за эти же деньги можно как-то интереснее обыграть дизайн или докупить что полезное для производительности ПК. Брать видеокарту с водоблоком еще более дорогое решение. Если кастомный водоблок можно найти за 10 тыс., то заводской вариант стоит в 2-3 раза дороже и далеко не факт что будет качественнее именитых брендов кастомного СВО, да и по дизайну не всегда удачен.

В нынешних реалиях разница между кастом СВО и воздушным охлаждением примерно в 3 раза в пользу первого. Заводское дешевле на 30% примерно.

3) Сложность сборки кастомного СВО, а именно поиска всех необходимых комплектующих. Мы же о красоте говорим, поэтому тут важны детали и как правило набор из всех нужных деталей крайне сложно найти в одном магазине. Есть конечно готовые наборы, но они еще дороже. Я экономил и большую часть купил на Аллиэкспресс, при этом Почта России никогда не отличалась мобильностью, поэтому какие-то фитинги ждал месяц, когда все остальное было на месте, а пробку для резервуара вообще не дождался и некоторое время жил без нее, потом конечно пришла.

Заводская СВО покупается в магазине и устанавливается не сложнее чем воздушное охлаждение.

4) Советовал бы я собирать кастом СВО в новом ПК? Для дешевых сборок нет. Объясню почему. СВО красивая — спору нет, но эта красота стоит просто баснасловных денег. Практической эффективности от нее мало, поскольку среднее современное железо имеет низкий TDP. В средних пк (до 150к вместе с видеокартой) СВО просто нечего охлаждать сейчас, а средства, которые можно сэкономить лучше потратить на топовый корпус или иной моддинг. Единственное на что я бы потратился — это красивое готовое СВО на процессор. Башенные куллеры смотрятся крайне убого в современных моддинговых сборках, а дизайн видеокарт на воздушном охлаждении наоборот стал намного красивше 2017 года.

Другое дело, когда твой бюджет не ограничен. У тебя топове железо и ты прекрасно понимаешь, что 16 ядерный процессор в вечных рендерах воздушное охлаждение не охладит. Здесь вариантов особо нет. Заводская СВО с радиатором 240, 360мм или вариант для энтузиастов — кастом 😉 Сколько в настоящих реалиях собрать топовый ПК и сколько на него стоит СВО — в моем следующем обзоре, если этот зайдет. Твой лайк даст понять мне, что стоит продолжать дальше писать 😉

В заключение еще немного фоток Уранового реактора 😉

А вот мой видеоотчет по установке СВО. Давно отснял, но не стал публиковать, ибо снял любительски, да и на мой ютуб канал не загрузишь т.к. он посвящен обзорам ПК игр в средневековом сеттинге, в основном ММОРПГ, кстати заходи;)

Лазерное охлаждение помогло получить бозе-конденсат взаимодействующих фотонов

Американские ученые теоретически показали, что при лазерном охлаждении системы двухуровневых атомов часть испускаемых фотонов переходит в так называемую «системную моду» — бозе-конденсат взаимодействующих частиц. Свойства такого фотонного газа существенно отличаются от фотонного газа излучения абсолютно черного тела и позволяют моделировать более сложные системы подобно бозе-конденсатам холодных атомов. Статья опубликована в Physical Review A, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Чтобы охладить облаков атомов до сверхнизких температур, физики направляют на них лазеры, полагаются на эффект Доплера и спонтанное комбинационное рассеяние. Частота лазера при этом выбирается чуть ниже частоты резонансного перехода, отвечающего комбинационному рассеянию. В результате те атомы, которые движутся навстречу фотонам лазера, попадают в резонанс, излучают и охлаждаются — из-за эффекта Доплера частота падающего света немного повышается и сравнивается с резонансной, а энергия фотона, излучаемого при комбинационном рассеянии, в большинстве случаев превышает энергию поглощенного фотона. Получается, что «недостающую» энергию приходится заимствовать из кинетической энергии атома. С другой стороны, атомы, которые движутся в противоположном направлении, со светом практически не взаимодействуют. В результате многократного повторения процессов рассеяния кинетическая энергия атомов заметно снижается; минимальная температура, которую можно получить с помощью такого метода, достигает 500 микрокельвинов. С помощью еще более хитрых методов эту температуру можно понизить еще на два порядка, вплоть до 10 микрокельвинов. Подробнее про лазерное охлаждение можно прочитать в статье «Демон Максвелла: наука невозможного» или послушать в рассказе физика Владимира Мележика.

Процессы рассеяния, благодаря которым охлаждаются атомы конденсата

Chiao-Hsuan Wang et al. / Phys. Rev. A

Как правило, основная цель подобного охлаждения — получить облако атомов, которые перешли в одно и то же квантовое состояние, и исследовать их поведение в подобных необычных условиях. Такое состояние называют конденсатом Бозе — Эйнштейна. Бозе-конденсаты активно исследуются с тех пор, как их впервые получили в лаборатории, и в настоящее время ученые открыли в них множество интересных явлений. Например, оказалось, что с помощью бозе-конденсатов можно моделировать космологическую инфляцию и черные дыры, получать ридберговские поляроны и трехмерные скирмионы, и даже использовать для квантовых вычислений. В то же время, поведению фотонов, которые остаются после охлаждения конденсата, уделялось сравнительно мало внимания, хотя некоторые работы указывали на то, что в них также должны наблюдаться необычные явления.

Группа ученых под руководством Чиао Сюань Вана (Chiao-Hsuan Wang) постарались закрыть этот пробел и сосредоточилась в своей статье на термодинамических свойствах фотонов, которые излучаются при охлаждении атомов, помещенных в микрополость. Для простоты физики теоретически рассмотрели систему атомов, имеющих два энергетических уровня и взаимодействующих с монохроматическим (одноцветным) лазерным излучением. Фотоны, которые излучаются в ходе доплеровского охлаждения такой системы, разбиваются на две группы (моды). В одну группу входят «оптически тонкие» фотоны, которые свободно проходят сквозь облако атомов и позволяют ему охлаждаться по описанному выше сценарию (так называемая «фоновая мода», «bath» mode). В другую группу попадают «оптически толстые» фотоны, которые быстро поглощаются облаком и не дают ему охлаждаться («системная мода», «system» mode). Как показали авторы статьи, несмотря на короткую продолжительность жизни, фотоны из второй группы обладают интересными термодинамическими свойствами.

Схема исследуемой системы

Chiao-Hsuan Wang et al. / Phys. Rev. A

Для моделирования системы ученые использовали «метод квантовых прыжков» (quantum jump method), который заключается в следующем. На первом шаге программа рассчитывает эволюцию волновой функции системы под действием модельного гамильтониана, то есть находит ее квантовую траекторию. В каждый момент времени система находится в конкретном состоянии, однако с некоторой вероятностью может «перепрыгнуть» в соседние состояния, дискретно изменяя свои параметры. Затем квантовые траектории, полученные при разных исходных значениях параметров, усредняют, и на основании этого усреднения рассчитывают матрицу плотности вероятностей системы. Для простоты физики пренебрегали взаимодействием между фотонами лазера и фотонами «системной моды», а также рассматривали предел низкоэнергетических возбуждений, в котором частота Раби, ответственная за колебания населенности энергетических уровней системы, много меньше «расстройки», то есть разницы между резонансной частотой и частотой лазера.

Помещенные в такие условия атомы постепенно охлаждаются, излучая фотоны «фоновой моды», и достигают теплового равновесия при температуре T, которая определяется величиной «расстройки» и временем жизни возбужденного состояния. После установления равновесия в системе появляется «системная мода», фотоны которой рассеиваются на атомах, переходят в фотоны «фоновой моды» и обратно, а также участвуют в более сложных процессах рассеяния. Оказывается, что эти фотоны ведут себя как бозе-конденсат взаимодействующих частиц — их функция распределения совпадает с функцией распределения Бозе — Эйнштейна и полностью описывается температурой и химическим потенциалом. Важно отметить, что фотоны «системной моды» заимствуются из излучения охлаждающего лазера, а охлаждаемые атомы служат для них своеобразным энергетическим резервуаром. Поэтому возникающий фотонный газ существенно отличается от хорошо изученного излучения абсолютно черного тела — в этом случае атомы тела служат для газа как источником энергии, так и источником частиц. Функция распределения такого газа имеет повторяет распределения Максвелла для скоростей атомов тела, а его температура всего лишь отражает температуру тела. Для «системной моды», исследованной учеными, это не так. Более того, химический потенциал излучения абсолютно черного тела строго равен нулю, а для «системной моды» он положителен. Это указывает на взаимодействие между фотонами газа.

Состояние фотонного газа в зависимости от параметров лазера — «расстройки» и частоты Раби. Желтая область — бозе-конденсат взаимодействующих фотонов (наиболее интересное состояние), синяя область — квазитемпературное распределение, зеленая область — усиление лазерного излучения

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Как отключить автоматическую синхронизацию андроид
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector