لیزر سینسر کا اصول اور اطلاق

لیزر سینسر ایسے سینسر ہیں جو پیمائش کے لیے لیزر ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ ایک لیزر، ایک لیزر ڈیٹیکٹر اور پیمائش کرنے والے سرکٹ پر مشتمل ہے۔ لیزر سینسر ایک نئی قسم کا ماپنے والا آلہ ہے۔ اس کے فوائد یہ ہیں کہ یہ غیر رابطہ طویل فاصلے کی پیمائش، تیز رفتار، اعلیٰ درستگی، بڑی رینج، مضبوط اینٹی لائٹ اور برقی مداخلت کی صلاحیت وغیرہ کو محسوس کر سکتا ہے۔
Light and Lasers Lasers 1960 کی دہائی میں سامنے آنے والی سب سے اہم سائنسی اور تکنیکی کامیابیوں میں سے ایک تھیں۔ اس نے تیزی سے ترقی کی ہے اور قومی دفاع، پیداوار، ادویات اور غیر برقی پیمائش جیسے مختلف پہلوؤں میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ عام روشنی کے برعکس، ایک لیزر کی طرف سے ایک لیزر پیدا کرنے کی ضرورت ہے. لیزر کے کام کرنے والے مادہ کے لیے، عام حالات میں، زیادہ تر ایٹم مستحکم کم توانائی کی سطح E1 میں ہوتے ہیں۔ مناسب فریکوئنسی کی بیرونی روشنی کے عمل کے تحت، کم توانائی کی سطح میں ایٹم فوٹون توانائی کو جذب کرتے ہیں اور اعلی توانائی کی سطح E2 پر منتقلی کے لیے پرجوش ہوتے ہیں۔ فوٹون انرجی E=E2-E1=hv، جہاں h پلانک کا مستقل ہے اور v فوٹوون فریکوئنسی ہے۔ اس کے برعکس، فریکوئنسی وی کے ساتھ روشنی کی شمولیت کے تحت، توانائی کی سطح E2 پر ایٹم توانائی کے اخراج اور روشنی خارج کرنے کے لیے کم توانائی کی سطح پر منتقل ہو جائیں گے، جسے محرک تابکاری کہا جاتا ہے۔ لیزر سب سے پہلے کام کرنے والے مادے کے ایٹموں کو غیر معمولی طور پر اعلی توانائی کی سطح (یعنی آبادی کی الٹی تقسیم) میں بناتا ہے، جو محرک تابکاری کے عمل کو غالب بنا سکتا ہے، تاکہ تعدد v کی حوصلہ افزائی کی گئی روشنی کو بڑھایا جائے، اور اس سے گزر سکے۔ متوازی آئینہ برفانی تودے کی قسم کی امپلیفیکیشن طاقتور محرک تابکاری پیدا کرنے کے لیے بنتی ہے، جسے لیزر کہا جاتا ہے۔

لیزر کی 3 اہم خصوصیات ہیں:
1. ہائی ڈائرکٹیوٹی (یعنی، ہائی ڈائرکٹیوٹی، روشنی کی رفتار کا چھوٹا موڑ والا زاویہ)، لیزر بیم کی توسیعی حد چند کلومیٹر سے صرف چند سینٹی میٹر کے فاصلے پر ہے۔
2. اعلی یک رنگی، لیزر کی فریکوئنسی چوڑائی عام روشنی کے مقابلے میں 10 گنا سے زیادہ چھوٹی ہے۔
3. اعلی چمک، لیزر بیم کنورجنسس کے استعمال سے کئی ملین ڈگری کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت پیدا کیا جا سکتا ہے۔

کام کرنے والے مادے کے مطابق لیزرز کو 4 اقسام میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔
1. سالڈ اسٹیٹ لیزر: اس کا کام کرنے والا مادہ ٹھوس ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے روبی لیزرز، نیوڈیمیم ڈوپڈ یٹریئم ایلومینیم گارنیٹ لیزرز (یعنی YAG لیزرز) اور نیوڈیمیم گلاس لیزرز ہیں۔ ان کا ڈھانچہ تقریباً ایک جیسا ہے، اور ان کی خصوصیات چھوٹے، مضبوط اور اعلیٰ طاقت ہیں۔ نیوڈیمیم گلاس لیزرز فی الحال سب سے زیادہ پلس آؤٹ پٹ پاور والے آلات ہیں، جو دسیوں میگا واٹ تک پہنچتے ہیں۔
2. گیس لیزر: اس کا کام کرنے والا مادہ گیس ہے۔ اب مختلف گیس ایٹم، آئن، دھاتی بخارات، گیس مالیکیول لیزرز ہیں۔ عام طور پر استعمال ہونے والے کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزرز، ہیلیم نیون لیزرز اور کاربن مونو آکسائیڈ لیزرز ہیں، جن کی شکل عام ڈسچارج ٹیوبوں کی طرح ہوتی ہے، اور ان کی خصوصیت مستحکم پیداوار، اچھی یک رنگی، اور لمبی زندگی ہوتی ہے، لیکن کم طاقت اور کم تبادلوں کی کارکردگی کے ساتھ۔
3. مائع لیزر: اسے چیلیٹ لیزر، غیر نامیاتی مائع لیزر اور آرگینک ڈائی لیزر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جن میں سب سے اہم نامیاتی ڈائی لیزر ہے، اس کی سب سے بڑی خصوصیت یہ ہے کہ طول موج مسلسل ایڈجسٹ ہوتی ہے۔
4. سیمی کنڈکٹر لیزر: یہ نسبتاً کم عمر لیزر ہے، اور زیادہ بالغ لیزر GaAs لیزر ہے۔ یہ اعلی کارکردگی، چھوٹے سائز، ہلکے وزن اور سادہ ساخت کی طرف سے خصوصیات ہے، اور ہوائی جہاز، جنگی جہاز، ٹینک اور پیدل فوج پر لے جانے کے لئے موزوں ہے. رینج فائنڈرز اور سائٹس میں بنایا جا سکتا ہے۔ تاہم، آؤٹ پٹ پاور چھوٹی ہے، سمت بندی ناقص ہے، اور یہ محیطی درجہ حرارت سے بہت متاثر ہوتا ہے۔

لیزر سینسر ایپلی کیشنز
ہائی ڈائرکٹیویٹی، اعلی یک رنگی اور لیزر کی اعلی چمک کی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے غیر رابطہ طویل فاصلے کی پیمائش کا احساس کر سکتا ہے. لیزر سینسر اکثر جسمانی مقداروں کی پیمائش کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں جیسے کہ لمبائی، فاصلہ، کمپن، رفتار، اور واقفیت کے ساتھ ساتھ ماحولیاتی آلودگیوں کی خامیوں کا پتہ لگانے اور ان کی نگرانی کے لیے۔
لیزر لمبائی کی پیمائش:
لمبائی کی درست پیمائش صحت سے متعلق مشینری مینوفیکچرنگ انڈسٹری اور آپٹیکل پروسیسنگ انڈسٹری میں کلیدی ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔ جدید لمبائی کی پیمائش زیادہ تر روشنی کی لہروں کے مداخلتی رجحان کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے، اور اس کی درستگی بنیادی طور پر روشنی کی یک رنگی پر منحصر ہے۔ لیزر روشنی کا سب سے مثالی ذریعہ ہے، جو ماضی کے بہترین یک رنگی روشنی کے منبع (کریپٹن-86 لیمپ) سے 100,000 گنا زیادہ خالص ہے۔ لہذا، لیزر کی لمبائی کی پیمائش کی حد بڑی ہے اور صحت سے متعلق زیادہ ہے. نظری اصول کے مطابق، یک رنگی روشنی کی زیادہ سے زیادہ قابل پیمائش لمبائی L، طول موج λ اور طیف کی لکیر کی چوڑائی δ L=λ/δ کے درمیان تعلق ہے۔ زیادہ سے زیادہ لمبائی جسے کرپٹن-86 لیمپ سے ناپا جا سکتا ہے 38.5 سینٹی میٹر ہے۔ لمبی اشیاء کے لیے، اسے حصوں میں ناپا جانا ضروری ہے، جس سے درستگی کم ہو جاتی ہے۔ اگر ہیلیم نیین گیس کا لیزر استعمال کیا جائے تو یہ دسیوں کلومیٹر تک ناپ سکتا ہے۔ عام طور پر چند میٹر کے اندر لمبائی کی پیمائش کریں، اور اس کی درستگی 0.1 مائکرون تک پہنچ سکتی ہے۔
لیزر رینجنگ:
اس کا اصول وہی ہے جو ریڈیو ریڈار کا ہے۔ لیزر کے ہدف کو نشانہ بنانے اور لانچ کرنے کے بعد، اس کے راؤنڈ ٹرپ کا وقت ماپا جاتا ہے، اور پھر راؤنڈ ٹرپ کا فاصلہ حاصل کرنے کے لیے روشنی کی رفتار سے ضرب کیا جاتا ہے۔ چونکہ لیزر میں ہائی ڈائرکٹیوٹی، ہائی مونوکرومیٹیٹی اور ہائی پاور کے فوائد ہیں، یہ لمبی دوری کی پیمائش کرنے، ہدف کی سمت کا تعین کرنے، وصول کرنے والے نظام کے سگنل سے شور کے تناسب کو بہتر بنانے، اور پیمائش کی درستگی کو یقینی بنانے کے لیے بہت اہم ہیں۔ . تیزی سے توجہ حاصل کی. لیزر رینج فائنڈر کی بنیاد پر تیار کیا گیا لیڈر نہ صرف فاصلے کی پیمائش کرسکتا ہے بلکہ ہدف کی ایزیمتھ، رفتار اور سرعت کی پیمائش بھی کرسکتا ہے۔ 500 سے 2000 کلومیٹر تک کے ریڈار میں خرابی صرف چند میٹر کی ہے۔ اس وقت، روبی لیزرز، نیوڈیمیم گلاس لیزرز، کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزرز اور گیلیم آرسنائیڈ لیزر اکثر لیزر رینج فائنڈرز کے لیے روشنی کے ذرائع کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

لیزر کمپن کی پیمائش:
x
لیزر رفتار کی پیمائش:
یہ ڈوپلر اصول پر مبنی لیزر رفتار کی پیمائش کا طریقہ بھی ہے۔ لیزر ڈوپلر فلو میٹر (دیکھیں لیزر فلو میٹر) زیادہ استعمال کیا جاتا ہے، جو ہوا کی سرنگ میں ہوا کے بہاؤ کی رفتار، راکٹ کے ایندھن کے بہاؤ کی رفتار، ہوائی جہاز کے جیٹ کے ہوا کے بہاؤ کی رفتار، ماحولیاتی ہوا کی رفتار اور ذرات کے سائز اور کیمیائی رد عمل میں کنورجنسی کی رفتار وغیرہ کی پیمائش کر سکتا ہے۔