หลอดเลเซอร์ CO2 ทำงานอย่างไร?

หลอดเลเซอร์ CO2 คือส่วนประกอบหลักที่สำคัญของเครื่องตัดและแกะสลักเลเซอร์ทุกเครื่อง ภายในหลอดแก้วที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนา การผสมผสานของก๊าซและการคายประจุไฟฟ้าแรงสูงจะทำงานร่วมกันเพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ และนี่คือกลไกการทำงานของอุปกรณ์นี้

สารทำงานหลักภายในหลอดเลเซอร์ CO2 คือส่วนผสมของก๊าซ CO2, ไนโตรเจน (N₂) และฮีเลียม (He) ซึ่งแต่ละชนิดมีหน้าที่เฉพาะตัวที่สำคัญดังนี้:

• CO2— ตัวกลางเลเซอร์หลัก (Active Medium) ซึ่งเป็นก๊าซที่ทำหน้าที่กำเนิดรังสีเลเซอร์โดยตรง
• ไนโตรเจน (N₂)— ก๊าซช่วยเสริมที่มีบทบาทสำคัญในการถ่ายโอนพลังงาน เมื่อถูกกระตุ้น โมเลกุลของไนโตรเจนจะเข้าปะทะกับโมเลกุลของ CO2 และถ่ายโอนพลังงานให้ ซึ่งช่วยส่งเสริมการสะสมของอนุภาคในระดับพลังงานที่สูงขึ้นของ CO2 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ได้กำลังเลเซอร์ที่สูงและทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ
• ฮีเลียม (He)— อีกหนึ่งก๊าซช่วยเสริมที่ทำหน้าที่เร่งการคลายตัวทางความร้อนของระดับพลังงาน 010 และช่วยระบายระดับพลังงานเลเซอร์ที่ต่ำกว่า (100 และ 020) เพื่อรักษาเสถียรภาพของสภาวะประชากรผกผัน (Population Inversion) ให้คงที่

1. การคายประจุไฟฟ้า กระแสตรงขนาดหลายสิบถึงหลายร้อยมิลลิแอมป์จะถูกจ่ายเข้าไปในหลอดคายประจุ ในระหว่างการคายประจุ อิเล็กตรอนจะเข้าปะทะและกระตุ้นโมเลกุลของไนโตรเจนในก๊าซผสม
2. การถ่ายโอนพลังงาน โมเลกุลของไนโตรเจนที่ถูกกระตุ้นจะเข้าปะทะกับโมเลกุลของ CO2 เพื่อถ่ายโอนพลังงาน ทำให้โมเลกุลของ CO2 เปลี่ยนจากระดับพลังงานต่ำไปสู่ระดับพลังงานสูง
3. สภาวะประชากรผกผัน เมื่อโมเลกุลของ CO2 ถูกยกระดับไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้นมากขึ้น จะเกิดสภาวะที่เรียกว่าประชากรผกผัน (Population Inversion) ซึ่งเป็นสภาวะที่มีโมเลกุลในสถานะกระตุ้นมากกว่าในสถานะพื้นฐาน
4. การแผ่รังสีแบบกระตุ้นและเอาต์พุตเลเซอร์ โมเลกุลของ CO2 ที่ถูกกระตุ้นจะลดระดับกลับลงมาสู่ระดับที่ต่ำกว่า พร้อมทั้งปลดปล่อยโฟตอนที่ความยาวคลื่น 10.6 µm (อินฟราเรด) โฟตอนเหล่านี้จะสะท้อนไปมาระหว่างกระจกสองบานที่ปลายหลอด ซึ่งบานหนึ่งสะท้อนแสงได้เต็มที่และอีกบานสะท้อนได้บางส่วน โดยจะมีการขยายสัญญาณในทุกครั้งที่สะท้อนผ่าน จนกระทั่งลำแสงเลเซอร์ที่สอดคล้องกันถูกส่งออกมาผ่านกระจกเอาต์พุต

หลอดเลเซอร์ CO2 มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงเลเซอร์เพียงประมาณ 10–15% เท่านั้น ส่วนที่เหลือจะเปลี่ยนเป็นความร้อน ดังนั้น การระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างต่อเนื่องผ่านปลอกหุ้มโดยรอบจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อป้องกันความร้อนที่สูงเกินไปและช่วยยืดอายุการใช้งานของหลอดเลเซอร์

ความยาวคลื่น 10.6 µm จะถูกดูดซับได้ดีเยี่ยมโดยวัสดุอินทรีย์และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ทำให้เลเซอร์ CO2 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดและแกะสลัก ไม้, อะคริลิก, ผ้า, หนัง, กระดาษ, แก้ว, ยาง และพลาสติก

• ใช้น้ำกลั่นหรือน้ำบริสุทธิ์ในการระบายความร้อนและควรเปลี่ยนน้ำอย่างสม่ำเสมอ
• หลีกเลี่ยงการใช้งานที่กำลังสูงสุดอย่างต่อเนื่อง
• หมั่นดูแลความสะอาดของกระจกและเลนส์อยู่เสมอ
• ควรวอร์มอัพหลอดด้วยกำลังไฟต่ำก่อนการใช้งานหนัก

เราจัดจำหน่ายหลอดเลเซอร์ CO2 คุณภาพสูงที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน CE/FDA/RoHS

ติดต่อเรา เพื่อเลือกสรรหลอดเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องจักรของคุณ