Eine CO2-Laserröhre ist die Kernkomponente jeder Laserschneid- und Graviermaschine. In einer versiegelten Glasröhre wirken ein Gasgemisch und eine Hochspannungs-Entladung zusammen, um einen Laser zu erzeugen. So funktioniert es.
Das Gasgemisch und die Rolle jedes Gases
Die Hauptarbeitsstoffe in einer CO2-Laserröhre sind ein Gemisch aus CO2, Stickstoff (N₂) und Helium (He), wobei jedes Gas einen bestimmten Zweck erfüllt:
- CO2 – Das aktive Lasermedium. Dies ist das Gas, das tatsächlich die Laserstrahlung erzeugt.
- Stickstoff (N₂) – Ein Hilfsgas, das eine wichtige Rolle beim Energietransfer spielt. Im angeregten Zustand kollidieren Stickstoffmoleküle mit CO2-Molekülen und übertragen ihre Energie, was die Akkumulation von Partikeln auf oberen Energieniveaus in CO2 erheblich unterstützt und eine hohe Laserleistung und -effizienz ermöglicht.
- Helium (He) – Ebenfalls ein Hilfsgas. Helium beschleunigt die thermische Relaxation des 010-Energieniveaus und hilft, die unteren Laserniveaus (100 und 020) zu evakuieren, wodurch die Besetzungsinversion stabil bleibt.
Der Arbeitsprozess
- Elektrische Entladung. Ein Gleichstrom von mehreren zehn bis hundert Milliampere wird in die Entladungsröhre geleitet. Bei der Entladung stoßen Elektronen auf die Stickstoffmoleküle im Gasgemisch und regen diese an.
- Energieübertragung. Die angeregten Stickstoffmoleküle kollidieren mit CO2-Molekülen und übertragen ihre Energie. CO2-Moleküle wechseln von einem niedrigen Energieniveau zu einem hohen Energieniveau.
- Besetzungsinversion. Da mehr CO2-Moleküle auf das obere Energieniveau angehoben werden, entsteht ein Zustand der Besetzungsinversion – es existieren mehr Moleküle im angeregten Zustand als im Grundzustand.
- Stimulierte Emission und Laserleistung. Die angeregten CO2-Moleküle fallen auf niedrigere Niveaus zurück und emittieren Photonen mit einer Wellenlänge von 10,6 µm (Infrarot). Diese Photonen prallen zwischen den beiden Spiegeln an den Enden der Röhre – einem vollständig reflektierenden und einem teilweise reflektierenden – hin und her und werden bei jedem Durchgang verstärkt, bis ein kohärenter Laserstrahl durch den Ausgangsspiegel austritt.
Warum Wasserkühlung benötigt wird
CO2-Laserröhren wandeln Elektrizität nur zu etwa 10–15 % effizient in Laserlicht um; der Rest wird zu Wärme. Eine kontinuierliche Wasserkühlung durch den umgebenden Mantel ist daher unerlässlich, um Überhitzung zu vermeiden und die Lebensdauer der Röhre zu verlängern.
Häufige Anwendungen
Die Wellenlänge von 10,6 µm wird von organischen und nichtmetallischen Materialien stark absorbiert, wodurch CO2-Laser ideal zum Schneiden und Gravieren von Holz, Acryl, Stoff, Leder, Papier, Glas, Gummi und Kunststoffen sind.
Tipps für eine längere Lebensdauer der Röhre
- Verwenden Sie destilliertes oder gereinigtes Kühlwasser und wechseln Sie es regelmäßig
- Vermeiden Sie den Dauerbetrieb mit maximaler Leistung
- Halten Sie Spiegel und Linsen sauber
- Wärmen Sie die Röhre vor starker Beanspruchung bei geringer Leistung auf
Wir liefern hochwertige CO2-Laserröhren mit CE/FDA/RoHS-Zertifizierung.
Kontaktieren Sie uns, um die richtige Röhre für Ihre Maschine zu finden.
