Τι είναι ένας λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα (CO2)

Κατά την κρίσιμη περίοδο μεταβολής και αναβάθμισης στη βιομηχανία κατασκευών, η Jiangpin Technology επέλεξε τους λέιζερς διοξειδίου άνθρακα ως την εγχειριστική της κατεύθυνση ανάπτυξης. Αυτό γίνεται όχι μόνο λόγω του εξαιρετικού μεγέθους και ρυθμού αύξησης της τρέχουσας αγοράς, αλλά και επειδή συμφωνεί με τις κύριες τάσεις του μέλλοντος της βιομηχανίας προς ακρίβεια, ευελιξία και οικολογικότητα. Ειδικά στη διαδικασία μετατροπής της Κίνας από έναν "γιγάντα κατασκευών" σε μια "δύναμη κατασκευών", η ανεξάρτητη έλεγχος υψηλής ακρίβειας και προηγμένων συσκευών επεξεργασίας με λέιζερ έχει γίνει ένας κλειδιασμός σύνδεσης για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια της βιομηχανικής αλυσίδας. Τώρα ας τον δούμε μαζί τον λέιζερ διοξειδίου άνθρακα:

Αρχή λειτουργίας:

Παρά το γεγονός ότι οι μόλεκυες διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να ενεργοποιηθούν άμεσα σε υψηλά ενεργειακά επίπεδα, πολλές μελέτες έχουν αποδείξει ότι η αναστροφική μεταφορά ενέργειας των μολεκύλων αζώτου είναι η πιο αποτελεσματική. Τα μόλεκυλα αζώτου ενεργοποιούνται από απόπεμψη σε μεταστατικά βραβυτικά ενεργειακά επίπεδα και μεταφέρουν την ενεργειακή τους ενέργεια στα μόλεκυλα διοξειδίου του άνθρακα όταν συγκροτούνται με αυτά. Στη συνέχεια, τα ενεργοποιημένα μόλεκυλα διοξειδίου του άνθρακα συμμετέχουν κυρίως σε λαζερ μεταβάσεις. Το ήλιο μπορεί να μειώσει τον αριθμό των σωματιδίων με χαμηλή ενέργεια στα λαζερ και επίσης να μεταφέρει το θερμότητα. Άλλα συστατικά, όπως το υδρογόνο ή το ατμοστιγματικό νερό, μπορούν να βοηθήσουν στην επανοξείδωση του μονοξειδίου του άνθρακα (CO, που δημιουργείται κατά την απόπεμψη) σε διοξείδιο του άνθρακα.

Οι λέιζερς CO2 είναι τυπικά ικανοί να εκπέμπουν μακθήματα 10.6 μm, αλλά υπάρχουν δεκάδες άλλες φασματικές γραμμές λέιζερ στην περιοχή 9-11 μm (ειδικά 9.6 μm). Αυτό συμβαίνει επειδή οι δύο διαφορετικές ταλαντωτικές δυνάμεις των μορίων διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χαμηλά επίπεδα ενέργειας και κάθε ταλαντωτική δύναμη αντιστοιχεί σε μεγάλο αριθμό περιστροφικών δυνάμεων, παράγοντας έτσι πολλά υποεπίπεδα ενέργειας. Οι περισσότερες εμπορικές εκδόσεις λέιζερ CO2 εκπέμπουν το τυπικό μακθήματα 10.6 μm, αλλά υπάρχουν και κάποιες συσκευές που είναι ειδικά βελτιωμένες για άλλα μακθήματα (όπως 10.25 μm ή 9.3 μm), και αυτές οι συσκευές είναι πιο κατάλληλες για ορισμένες εφαρμογές, όπως η επεξεργασία υλικών με λέιζερ, επειδή απορροφούνται πολύ πιο εύκολα όταν υποβάλλονται σε έντονη ακτινοβολία σε ορισμένα υλικά (όπως τα πολυμερή). Για την κατασκευή αυτών των λέιζερ και τη χρήση τους για εναντιαστικό φωτισμό, μπορεί να απαιτηθούν ειδικάοπτικά συστατικά, καθώς τα τυπικά διαφανή συστατικά για 10.6 μm μπορεί να έχουν υπερβολικά ισχυρές ανακατευθύνσεις.

Έξιδρα ενέργειας και αποτελεσματικότητα:

Σε περισσότερες περιπτώσεις, η μέση έξιδρα ενέργειας εκτείνεται από δεκάδες χιλιόστα των βατ για να φθάσει σε πολλά κιλοβάτ. Η αποτελεσματικότητα μετατροπής ενέργειας είναι περίπου 10%-20%, που είναι υψηλότερη από εκείνη των περισσότερων αερίων λέιζερ και των λάμπων-ενεργοποιούμενων στερεών λέιζερ, αλλά χαμηλότερη από εκείνη πολλών διόδων-ενεργοποιούμενων λέιζερ. Λόγω της υψηλής έξιδρας ενέργειας και μεγάλου μήκους κύματος εκπομπής, οι λέιζερ CO2 απαιτούν υψηλής ποιότητας οπτικά συστατικά στον άχρωμο θέρμανσης, τα οποία συνήθως φτιάχνονται από υλικά όπως ο ζινκ σεληνιού (ZnSe) ή ζινκ σουφίδιο (ZnS). Οι λέιζερ CO2 έχουν υψηλή έξιδρα ενέργεια και υψηλήτερο ισχυρό φορτίο, το οποίο προκαλεί σοβαρά ζητήματα ασφαλείας λέιζερ. Ωστόσο, λόγω του μεγάλου μήκους κύματος εργασίας, είναι σχετικά ασφαλή για τον ανθρώπινο μάτι σε χαμηλές έντασης.

Τύποι λέιζερ CO2:

Για ισχύ λέιζερ από μερικά βατ τα και μέχρι δεκάδες εκατοντάδες βατ, χρησιμοποιούνται συνήθως κλειστές φωλιές ή λέιζερ χωρίς ροή, όπου και η καβένα λέιζερ και η προμήθεια αερίου βρίσκονται μέσα στην κλειστή φωλιά. Το υπερβάλλον θερμότυπο μεταφέρεται στο τοιχοδιάστημα μέσω διάχυσης (κυρίως από τον απολογισμό του ελιού) ή αργής ροής αερίου. Αυτός τύπος λέιζερ είναι συμπαγής σε δομή, αξιόπιστος και βιώσιμος, και η διάρκεια λειτουργίας του μπορεί εύκολα να φτάσει χιλιάδες ώρες ή ακόμη και περισσότερες. Κατ' αυτήν τη στιγμή, πρέπει να υιοθετηθεί ο τρόπος συνεχούς αναγεννήσεως αερίου, ειδικά καταλύτως επανοξειδωνούντας το μονοξείδιο του άνθρακα για να αντισταθεί στην αποσύνθεση του διοξειδίου του άνθρακα. Η ποιότητα ακτινοβολίας μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Οι υψηλής ισχύος λέιζερ με ψύξιμο μέσω διάχυσης μπλοκ τοποθετούν το αέριο στο διάστημα μεταξύ ενός ζευγαριού επιπέδων ροφημένων με νερό ηλεκτρόδων RF. Εάν το διάστημα των ηλεκτρόδων είναι μικρότερο από το πλάτος των ηλεκτρόδων, το υπερβάλλον θερμότυπο θα μεταφερθεί αποτελεσματικά στις ηλεκτρόδες μέσω διάχυσης. Για να αντληθεί ενέργεια αποτελεσματικά, συνήθως χρησιμοποιείται ένας μη σταθερός αναπαραγωγικός αναπήδησης, και η έξω σύνδεση πραγματοποιείται στην πλευρά του υψηλού ανακαταπρισμού. Με λογική ποιότητα ακτινοβολίας, μπορεί να επιτευχθεί ισχύς εξόδου μερικών κιλοβατ. Οι γρήγοροι λέιζερ με αξιαία ροή και οι γρήγοροι λέιζερ με διαμετακόμβουσα ροή είναι επίσης κατάλληλοι για συνεχή ισχύ εξόδου μερικών κιλοβατ και υψηλή ποιότητα ακτινοβολίας. Το υπερβάλλον θερμότυπο μεταφέρεται από το γρήγορα ρέον μεικτό αέριο, το οποίο στη συνέχεια επαναχρησιμοποιείται για απόσβεση μετά τη διέλευση μέσω εξωτερικού ψυγειού (ανταλλαγέα θερμότητας). Το μείκτο αέριο μπορεί να αναγεννάται συνεχώς και να αντικαθιστάται περιοδικά. Οι λέιζερ με διαμετακόμβουσα ροή μπορούν να επιτύχουν την υψηλότερη ισχύ εξόδου, αλλά η ποιότητα ακτινοβολίας είναι συνήθως χαμηλή.

Η πίεση του μετέπιπεδα ανακλωμένου λέιζερ στην ατμόσφαιρα είναι πολύ υψηλή (περίπου μια ατμόσφαιρα). Επειδή η ένταση που χρειάζεται για κατακόρυφη απόχυση είναι πολύ υψηλή, μια σειρά ηλεκτρών μέσα στον τύβο χρησιμοποιείται για οριζόντια εξαίρεση. Αυτός ο λέιζερ λειτουργεί μόνο σε δειγματικό κύμα, επειδή η απόχυση αερίου είναι ασταθής υπό υψηλή ένταση. Το μέσο εξαγωγικό τους δύναμη είναι συνήθως λιγότερο από 100 βατ, αλλά μπορεί επίσης να φθάσει και σε δεκάδες χιλιάδες βατ (συνδυασμένο με υψηλή ταχύτητα επανάληψης δειγμάτων).
Οι λέιζερ με κατάσταση αλληλους είναι λέιζερ που βασίζονται σε μέσα ενίσχυσης σε κατάσταση αλληλους (όπως κρύσταλλοι ή γυαλιά που καταλαμβάνονται με σπάνια γη ή μεταλλικά ιόντα μετάβασης), τα οποία μπορούν να παράγουν δύναμη εξόδου από δεκάδες μιλιβατ ανά ως και δεκάδες κιλοβατ. Πολλοί λέιζερ με κατάσταση αλληλους χρησιμοποιούν φωτιστικά φαρδέλια ή φωτιστικά φωτεινά φαρδέλια για την επιφορά φωτός. Αυτές οι πηγές επιφοράς είναι σχετικά θερμοκρατικές και μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλή δύναμη, αλλά η αποτελεσματικότητά τους είναι αρκετά χαμηλή, η ζωή τους είναι μέση, και υπάρχουν ισχυρές θερμικές επιπτώσεις στο μέσο ενίσχυσης, όπως ο θερμικός φακός. Οι λέιζερ διόδων χρησιμοποιούνται συχνά για να επιφορούν λέιζερ με κατάσταση αλληλους, και αυτοί οι λέιζερ που επιφορούνται από λέιζερ (DPSS λέιζερ, επίσης γνωστοί ως λέιζερ με κατάσταση αλληλους) έχουν πολλά προβάδια, όπως συμπαγή εγκατάσταση, μεγάλη ζωή και εξαιρετική ποιότητα ακτινοβολίας. Το λειτουργικό τους κύκλος μπορεί να είναι συνεχής κύμας, δηλαδή να παράγει συνεχή έξοδο λέιζερ, ή τύπου παλμού, δηλαδή να παράγει μικρή διάρκεια υψηλής δύναμης λέιζερ παλμούς.

Οι λαζέρς διοξειδίου θάνελλου, με τις ειδικές προνομιακές μακρογενέιες και την ευρεία συμβατότητα με υλικά, έχουν επιδείξει αναλογιστική αξία στρατηγικής σημασίας σε παγκόσμια επιπεδά σε βιομηχανικές επεξεργασίες, ιατρική καλλωσύνη και τομείς νέας ενέργειας. Παρά την ανταγωνιστική πίεση από τους οθόνιους λαζέρς στον τομέα της επεξεργασίας μετάλλων, η τεχνολογία λαζέρ διοξειδίου θάνελλου διατηρεί πυρήνια ανταγωνιστικά προνόμια και ευρύ χώρο καινοτομίας σε ειδικευμένες περιοχές όπως η επεξεργασία μη μεταλλικών υλικών, υψηλής ακρίβειας απομάχησης ζάχαρης και βαθιάς μεταχείρισης του δέρματος.

Για την Jiangpin Technology, πρέπει να καταλάβει τις ιστορικές ευκαιρίες που προσφέρονται από την αναβάθμιση της βιομηχανίας της Κίνας και την παγκόσμια μετάβαση στην ενέργεια, επικεντρώνοντας την προσοχή σε τρία μεγάλα κεντρικά κεφάλαια: διασφάλιση προόδων στην υψηλή δύναμη σταθερότητα (όπως η αντιμετώπιση του «φαινομένου μείωσης θερμοκρασίας»), ανάπτυξη ειδικών σεναρίων (επεξεργασία νέων ενεργειακών συσκευών) και προσαρμοσμένες λύσεις για μικρομεσαίος επιχειρήσεις. Με την κατασκευή ενός συνεργασιακού συστήματος καινοτομίας «βιομηχανία-πανεπιστήμιο-έρευνα-εφαρμογή» και την ολοκλήρωση στο οικοσύστημα της περιφερειακής βιομηχανικής ομάδας, η Jiangpin Technology αναμένεται να επιτύχει μια στρατηγική μετατροπή από επιστημονικό ακολουθητή σε ηγέτη καινοτομίας κατά την κρίσιμη περίοδο της τεχνολογικής επανάστασης και της αναδιαμόρφωσης της αγοράς των διοξειδίων άνθρακα.