در یک اتم مفروض دو تراز 1و2 با انرژی های E1 و E2 را در نظر گرفته می شود ( E2 < E1) در بحث فعلی این این دو تراز ممکن است دو تراز منتخب از ترازهای بیشمار ان اتم باشد اکنون فرض می کنیم که اتمی (یا مولکولی) از ماده ابتدا در تراز 2 باشد از انجا که E2 < E1 اتم به فرو افتادن به تراز 1 گرایش پیدا می کند. بنابراین اختلاف انرژی E2 = E1باید ازاد شود وقتی این اختلاف انرژی به صورت موج الکترومغناطیسی گسیل شود به ان گسیل خود به خود یا تابشی می گویند[62, 69, 78] . ثابت پلانکH :
انرژی داخلیE:
فرکانس (بسامد) موج: N
بنابراین گسیل خود به خود با گسیل فوتونی به انرژی وقتی که اتم از تراز 2 به تراز 1 فرو می افتد مسخص می شود.
گسیل القایی
اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز دو قرار گرفته باشد و موجی الکترومغناطیسی با فرکانس N که از رابطه (5-2) به دست می اید (یعنی فرکانس موج فرودی برابر با فرکانس گسیل خود به خود است). نظر به اینکه این موج دارای همان فرکانس اتمی است احتمال معینی وجود دارد که این موج اتم را به گذار وا دارد. در این مورد اختلاف انرژی ازاد شده به صور موج الکترومغناطیسی به موج فرودی افزوده می شود این پدیده گسیل القایی است. در مورد گسیل القایی چون این فرایند با اعمال موج الکترومغناطیسی فرودی صورت می گیرد گسیل هر اتم به صورت هم فاز به موج فرودی افزوده می شود. علاوه بر این موج فرودی هم موج گسیل شده را تعیین می کند[61, 64, 67].
لیزرهای حرارتی متعددی در صنعت حفاری معادن و مخازن نفتی مورد استفاده قرار گرفته اند. این لیزرها دارای ویژگی توان اعمالی بسیار بالا به نمونه های مواد روبروی خویش دارند. تمامی لیزرهای پرتوان استفاده شده تا کنون در عرصه حفاری مخازن نفت و گاز به شرح ذیل می باشند[63].
جذب
اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز 1 قرار گرفته باشد اگر این تراز تراز پایه باشد اتم در این تراز باقی خواهد ماند مگر انکه نیرویی خارجی به ان اعمال شود اکنون فرض می کنیم که موجی الکترومغناطیسی با فرکانسN که باز هم از رابطه (1.1) به دست می اید به ماده برخورد کند در این صورت احتمال معینی وجود خواهد داشت که اتم به تراز 2 برود. اختلاف انرژی مورد احتیاج اتم برای این گذار از انرژی موج الکترومغناطیسی فرودی تامیین می شود. [65].
انواع لیزرهای پرکاربرد حرارتی در صنعت حفاری
لیزر هیدروژنی
لیزر هیدروژن فلوراید ویا لیزر دوتریم فلوراید که عملکرد آنها در طول موج بین (=2/6- (M 4/2 می باشد. این لیزر اولین لیزر در کلاس مگاوات بود و لیزری با موج پیوسته کهدر خارج از شوری ساخته شده بود. از این لیزر برای تاسیسات و کارهای نظامی استفاده می شود که ازآن در حفاری مورد استفاده قرار می گرفت که در این عملیاتپرتو های تابنده شده نشان داد که سرعت حفاری یا سرعت نفوذ لیزر در سنگ بیشتر از 100برابر سرعت حفاری با روشهای معمولی حفاری می باشد[71] .

مطلب مرتبط :   پایان نامه حقوق در مورد :تفسیر قرارداد

شکل 1 . 2 . لیزر هیدروژن فلوراید[71]
لیزر اکسیژنی
این تحقیق و پژوهش در سال 1977 توسط نیروی هوایی ایالت متحده امریکا در آزمایشگاه مکزیکو اختراع و انجام گردید .از این لیزر برای مقابله و دفاع هواپیماها در نبردهای هوایی طراحی شد چنانکه زا آن به عنوان لیزر هوابرد که قابلیت ردیابی سلاح های تاکتیکی و نابود کنندگی موشک را داشت یاد می کند . این لیزر در طول موج (M (=1/315عملکرد دارد. این لیزر در حالت CW یادر حالت موج پیوسته کار می کند که در ابتدا فقط برای کارهای نظامی به کار برده می شد ولی بعد از مدتی برای مصارف صنعتی نیز اجازه استفاده داده شد. محدوده قدرت این لیزر در حدود 31 مایل یا 50 کیلومتر می باشد که ازآن در بوئینگ 474 برای ردیابی از آن استفادهشد. در صورتی که از آن برای حفاری استفاده شود بسیاری از مسائل کنترل و ردیابی و تکمیل مجدد و مشکلات حفاری را نخواهیم داشت[70].
لیزر کربن دی اکسید
این لیزر عملکرد آن در طول موج (=10/6(M ودر حالت های پیوسته و پالسی می تواند باشد. قدرت متوسط آن تا بالای 1مگاوات می تواند باشد . هنگامی که در حالت پالسی استفاده شود طول پالس می تواند تغییر کند و دائما متفاوت باشد یعنی بین 1تا 30ثانیه مزیت مهم لیزر در دوام و قابلیت اطمینان آن است. می تواند انرژی خود را به صورت مادون قرمز با توان ارسال بیشتر منتشر کند. یکی از مشکلات آن می توان به دلیل طول موج بالای این لیزر اشاره کرد که در انتقال آن از طریق فیبر نوری قدرت آن به شدت کم خواهد شد.