Как работает лазер CO2? Полное руководство

Что такое лазер CO2?

Лазер на диоксиде углерода, широко известный как лазер CO2, является одним из первых и самых успешных типов газовых лазеров, когда-либо изобретенных. Разработанный в 1964 году, он остается важным инструментом в современном производстве, медицине и исследованиях.

В основе лаза CO2 лежит производство пучка инфракрасного света путем пропускания электрического тока через газовую смесь. Благодаря высокому уровню мощности и отличной эффективности эти лазеры широко используются для резки, гравировки, сварки и различных хирургических процедур.

Как работают лазеры CO2?

Для понимания работы этих устройств необходимо рассмотреть внутреннее устройство лазерной трубки и физику возбуждения газа. Хотя процесс звучит сложно, его можно разбить на несколько простых шагов:

1. Газовая смесь: Герметическая трубка лазера CO2 заполнена определенной смесью газов. Эта смесь обычно включает диоксид углерода, азот, гелий, а иногда и небольшие количества водорода или ксенона. Каждый газ выполняет определенную функцию в генерации пучка.

2. Электрическое стимулирование: При включении машины высоковольтный электрический ток проходит через газовую смесь. Этот электрический ток возбуждает молекулы азота, заставляя их накапливать энергию.

3. Передача энергии: Далее возбужденные молекулы азота сталкиваются с молекулами диоксида углерода. Поскольку уровни энергии хорошо совпадают, азот передает свою энергию напрямую молекулам CO2.

4. Усиление света: После того как молекулы CO2 поглощают эту энергию, они выпускают ее в виде фотонов инфракрасного света. Эти фотоны отскакивают вперед и назад между двумя зеркалами, размещенными на противоположных концах лазерной трубки.

5. Выпуск пучка: По мере движения фотоны вперед и назад они стимулируют другие молекулы к выпуску еще большего количества света с точно таким же длиной волны. Наконец, пучок интенсивного концентрированного инфракрасного света выходит через частично отражающее зеркало, готовое для резки или гравировки материалов.

Типы лазеров CO2

Разные приложения требуют разных мощностей и конструкций. Поэтому производители создают несколько типов лазеров CO2 для удовлетворения различных промышленных и медицинских потребностей.

1. Герметические трубчатые лазеры CO2

Герметические трубчатые лазеры компактны и содержат газовую смесь постоянно внутри герметической стеклянной или керамической трубки.

• Лучше всего подходит для: Задач с низкой и средней мощностью, таких как гравировка дерева, акрила и кожи, а также небольших медицинских процедур.

• Основное преимущество: Они практически не требуют обслуживания газовой смеси и служат тысячи часов.

2. Проточные (непрерывные) лазеры CO2

В отличие от герметических труб, проточные лазеры постоянно подают свежий газ через оптическую полость с помощью вакуумного насоса.

• Лучше всего подходит для: Тяжелой промышленной резки и сварки толстых металлов и неметаллов.

• Основное преимущество: Они предотвращают разрушение газовой смеси со временем, позволяя поддерживать высокую мощность на постоянной основе.

3. TEA-лазеры CO2 (поперечно возбужденные атмосферные)

TEA-лазеры работают при атмосферном давлении или выше, используя высоковольтный электрический разряд, который возникает перпендикулярно оси лазерного пучка.

• Лучше всего подходит для: Производства коротких мощных импульсов света, используемых в научных исследованиях, маркировке и специализированных обработках поверхностей.

• Основное преимущество: Они доставляют экстремально высокую пиковую мощность в очень быстрых вспышках.

Итог

Лазеры CO2 – мощные надежные инструменты, преобразующие электрическую энергию в концентрированный пучок инфракрасного света через возбуждение газа. Независимо от того, используете ли вы герметическую трубку для мелких ремесел или непрерывную проточную систему для резки тяжелых металлов, понимание как работает лазер CO2 помогает выбрать правильный инструмент для ваших конкретных потребностей.О нас