أنبوب ليزر CO2 هو المكوّن الأساسي لكل آلة قطع ونقش بالليزر. داخل أنبوب زجاجي محكم الإغلاق، يعمل مزيج من الغازات والتفريغ الكهربائي عالي الجهد معًا لإنتاج الليزر. إليك كيفية عمله.
مزيج الغازات ودور كل غاز
المادة الفعّالة الرئيسية داخل أنبوب ليزر CO2 هي مزيج من CO2 والنيتروجين (N₂) والهيليوم (He)، ولكل منها غرض محدد:
- CO2 — الوسط الليزري النشط. هذا هو الغاز الذي ينتج فعليًا إشعاع الليزر.
- النيتروجين (N₂) — غاز مساعد يلعب دورًا رئيسيًا في نقل الطاقة. عند الإثارة، تصطدم جزيئات النيتروجين بجزيئات CO2 وتنقل طاقتها، مما يساعد بشكل كبير في تراكم الجسيمات في المستوى العلوي لـ CO2 ويتيح إنتاج ليزر عالي القدرة وعالي الكفاءة.
- الهيليوم (He) — أيضًا غاز مساعد. يُسرّع الهيليوم الاسترخاء الحراري لمستوى الطاقة 010 ويساعد في إخلاء مستويات الليزر السفلية (100 و020)، مما يحافظ على استقرار انعكاس التعداد السكاني.
عملية التشغيل
- التفريغ الكهربائي. يُطبّق تيار مباشر من عشرات إلى مئات الملي أمبير في أنبوب التفريغ. عند التفريغ، تصطدم الإلكترونات وتُثير جزيئات النيتروجين في الغاز المختلط.
- نقل الطاقة. تصطدم جزيئات النيتروجين المُثارة بجزيئات CO2، وتنقل طاقتها. تنتقل جزيئات CO2 من مستوى طاقة منخفض إلى مستوى طاقة مرتفع.
- انعكاس التعداد السكاني. مع رفع المزيد من جزيئات CO2 إلى مستوى الطاقة العلوي، تُنشأ حالة انعكاس التعداد السكاني — حيث توجد جزيئات أكثر في الحالة المُثارة منها في الحالة الأرضية.
- الانبعاث المحفّز وإنتاج الليزر. تعود جزيئات CO2 المُثارة إلى المستويات الأدنى وتُصدر فوتونات بطول موجي 10.6 ميكرومتر (أشعة تحت حمراء). ترتد هذه الفوتونات بين المرآتين في طرفي الأنبوب — واحدة عاكسة بالكامل، والأخرى عاكسة جزئيًا — وتتضخّم مع كل مرور حتى يخرج شعاع ليزر متماسك عبر مرآة الإخراج.
لماذا يلزم التبريد بالماء
كفاءة أنابيب ليزر CO2 في تحويل الكهرباء إلى ضوء ليزر تبلغ حوالي 10-15% فقط؛ والباقي يتحول إلى حرارة. لذلك، يُعدّ التبريد المستمر بالماء عبر الغلاف المحيط ضروريًا لمنع ارتفاع درجة الحرارة وإطالة عمر الأنبوب.
التطبيقات الشائعة
يتم امتصاص الطول الموجي 10.6 ميكرومتر بشكل قوي من قبل المواد العضوية وغير المعدنية، مما يجعل ليزر CO2 مثاليًا لقطع ونقش الخشب والأكريليك والنسيج والجلد والورق والزجاج والمطاط والبلاستيك.
نصائح لإطالة عمر الأنبوب
- استخدام ماء تبريد مقطّر أو منقّى وتغييره بانتظام
- تجنّب التشغيل بأقصى قدرة بشكل مستمر
- الحفاظ على نظافة المرايا والعدسات
- تسخين الأنبوب بقدرة منخفضة قبل الاستخدام المكثّف
نوفّر أنابيب ليزر CO2 عالية الجودة بشهادات CE/FDA/RoHS.
اتصل بنا للعثور على الأنبوب المناسب لآلتك.
