O princípio e desenvolvimento de equipamentos a laser de CO2
Princípio do laser de CO2:
O laser de CO2 é um tipo de laser molecular, a substância principal são as moléculas de dióxido de carbono. Como outros lasers a gás, o princípio de funcionamento dos lasers de CO2 é mais complicado.
Existem três movimentos diferentes de moléculas:
1. Ou seja, o movimento de elétrons em uma molécula, que determina o estado de energia eletrônica da molécula;
2. A vibração do átomo na molécula, isto é, o átomo na molécula vibra ciclicamente em torno de sua posição de equilíbrio - e depende do estado de energia da vibração molecular;
3. Rotação da molécula, ou seja, a molécula gira continuamente no espaço como um todo. Este movimento da molécula determina o estado de energia rotacional da molécula. O movimento molecular é extremamente complexo, então o nível de energia também é muito complexo.
Em um laser de CO2, a principal substância de trabalho é composta de CO₂, nitrogênio e hélio. Entre eles, o CO₂ é um gás que gera radiação laser, e nitrogênio e hélio são gases auxiliares. A adição de hélio pode acelerar o processo de relaxamento térmico no nível 010, o que é benéfico para a evacuação dos níveis de laser 100 e 020. A adição de nitrogênio atua principalmente como uma transferência de energia no CO₂ laser, para
O acúmulo de partículas de nível de energia no CO₂ O laser e a produção de laser de alta potência e alta eficiência desempenham um papel poderoso.
Diagrama do nível de energia de CO₂ transição molecular do laser Condição de excitação do CO₂ laser: no tubo de descarga, geralmente é introduzida uma corrente CC de dezenas de mA ou centenas de mA. Durante a descarga, as moléculas de nitrogênio no gás misto no tubo de descarga são excitadas pelo impacto dos elétrons. Neste momento, as moléculas de nitrogênio excitadas colidem com o CO₂ moléculas. As moléculas de N2 transferem sua energia para as moléculas de CO2. O CO₂ as moléculas passam do nível baixo de energia para o alto nível de energia para formar uma inversão do número de partículas e emitir luz laser.
Características de desenvolvimento:
Os lasers de CO2 têm as desvantagens de grande volume, estrutura complicada e manutenção difícil. Os metais não podem absorver lasers com um comprimento de onda de 10,6 μm muito bem, não pode usar fibras ópticas para transmitir lasers e causar plasma grave induzido por plasma durante a soldagem.
Os primeiros lasers de CO2 se desenvolveram na direção do aumento da potência do laser, mas quando a potência do laser atingiu certos requisitos, a qualidade do feixe de laser foi avaliada e o desenvolvimento do laser mudou para melhorar a qualidade do feixe. Os lasers de CO2 do tipo laje resfriados por difusão próximos ao limite de difração têm boa qualidade de feixe,lente e expansor de raio laser são amplamente utilizados assim que são lançados, especialmente no campo do corte a laser.