CO2-лазерная трубка является основным компонентом каждой машины для лазерной резки и гравировки. Внутри герметичной стеклянной трубки смесь газов и высоковольтный электрический разряд работают вместе для создания лазера. Вот как это работает.
Газовая смесь и роль каждого газа
Основным рабочим веществом внутри CO2-лазерной трубки является смесь CO2, азота (N₂) и гелия (He), каждый из которых выполняет определённую функцию:
- CO2 — активная лазерная среда. Это газ, который фактически генерирует лазерное излучение.
- Азот (N₂) — вспомогательный газ, который играет ключевую роль в передаче энергии. При возбуждении молекулы азота сталкиваются с молекулами CO2 и передают им свою энергию, что значительно способствует накоплению частиц на верхнем уровне в CO2 и обеспечивает мощное и эффективное лазерное излучение.
- Гелий (He) — также вспомогательный газ. Гелий ускоряет тепловую релаксацию энергетического уровня 010 и помогает освобождать нижние лазерные уровни (100 и 020), поддерживая стабильность инверсии населённостей.
Рабочий процесс
- Электрический разряд. В разрядной трубке подаётся постоянный ток от десятков до сотен миллиампер. При разряде электроны ударяют и возбуждают молекулы азота в газовой смеси.
- Передача энергии. Возбуждённые молекулы азота сталкиваются с молекулами CO2, передавая им свою энергию. Молекулы CO2 переходят с низкого энергетического уровня на высокий энергетический уровень.
- Инверсия населённостей. По мере того как всё больше молекул CO2 переходят на верхний энергетический уровень, создаётся состояние инверсии населённостей — больше молекул находится в возбуждённом состоянии, чем в основном состоянии.
- Вынужденное излучение и лазерный выход. Возбуждённые молекулы CO2 возвращаются на более низкие уровни и испускают фотоны с длиной волны 10,6 мкм (инфракрасное излучение). Эти фотоны отражаются между двумя зеркалами на концах трубки — одно полностью отражающее, другое частично отражающее — усиливаясь с каждым проходом, пока когерентный лазерный луч не выходит через выходное зеркало.
Почему необходимо водяное охлаждение
CO2-лазерные трубки имеют эффективность преобразования электричества в лазерный свет всего около 10–15 %; остальное превращается в тепло. Поэтому непрерывное водяное охлаждение через окружающую рубашку необходимо для предотвращения перегрева и продления срока службы трубки.
Типичные применения
Длина волны 10,6 мкм сильно поглощается органическими и неметаллическими материалами, что делает CO2-лазеры идеальными для резки и гравировки дерева, акрила, ткани, кожи, бумаги, стекла, резины и пластмасс.
Советы для продления срока службы трубки
- Используйте дистиллированную или очищенную охлаждающую воду и регулярно меняйте её
- Избегайте непрерывной работы на максимальной мощности
- Поддерживайте зеркала и линзы в чистоте
- Прогревайте трубку на низкой мощности перед интенсивным использованием
Мы поставляем высококачественные CO2-лазерные трубки с сертификацией CE/FDA/RoHS.
Свяжитесь с нами, чтобы подобрать подходящую трубку для вашей машины.
