Mitä on hiilidioksidilaseri (CO2)

Kriittisessä muutospäiväydessä teollisuuden uudistamisessa ja parantamisessa on Jiangpin Technology valinnut hiilidioksidilaserit strategisen kehityskannattensa. Tämä johtuu ei vain sen huomionlaytavasta nykyisestä markkina-koosta ja kasvunopeudesta, vaan myös siitä, että se sopeutuu tarkasti tulevan teollisuuden ydinkehityksiin kohti tarkkuutta, joustavuutta ja vihreää tuotantoa. Erityisesti Kiinan prosessissa muuttua "teollisuuden jätikkeeksi" "teollisuuden voimaksi", korkean tarkkuuden ja edistyksellisten laseriprosessointilaitevarusteiden itsenäinen hallinta on tulossa avainasemaksi teollisuusketjun turvallisuuden varmistamiseksi. Nyt katsoimme hiilidioksidilasereita yhdessä:

Toimintatapa:

Vaikka hiilidioksidimolekyylejä voidaan herättää suoraan korkeisiin energiatasoille, monet tutkimukset ovat osoittaneet, että typpimolekyylien resonanssisen energiansiirron on oltava tehokkain. Typpimolekyylit herätetään metastabiileihin värähtelyenergiasitasoihin päästöllä ja siirtävät herätetyn energian hiilidioksidimolekyylieihin, kun ne törmäävät niiden kanssa. Seuraavaksi herätyt hiilidioksidimolekyyliet osallistuvat pääasiassa laserkulkuun. Helium voi vähentää määrää alhaisia energiaa sisältäviä osittain laserissa ja myös poistaa lämpöä. Muita komponentteja, kuten vetyä tai vesiparvia, voidaan käyttää auttamaan hiilimonoksidiin (CO, joka muodostuu päästöllä) uudelleenoksidoidessa hiilidioksidiksi.

CO2-laserit pystyvät tyypillisesti lähettämään aalto-pituutta 10,6 μm, mutta on olemassa kymmeniä muita laserin spektraalirivejä alueella 9-11 μm (erityisesti 9,6 μm). Tämä johtuu siitä, että hiilidioksidimolekyylien kaksi erilaista vibratiivista voimaa voidaan käyttää matalina energiatasoina, ja jokainen vibratiivinen vahva vastaa suurta määrää rotaatiivisia voimia, mikä tuottaa monia ala-energiatasoja. Useimmat kaupalliset CO2-laserit lähettävät standardiaalto-pituuden 10,6 μm, mutta on olemassa myös joitakin laitteita, jotka on erityisesti optimoitu muihin aalto-pituuksiin (kuten 10,25 μm tai 9,3 μm), ja nämä laitteet ovat sopivia tietyille sovelluksille, kuten laser-materiaalinkäsittelyyn, koska ne absorboituvat helpommin, kun certain materiaaleja (kuten polymeereja) sädettäessä. Erityisiä optisia komponentteja saattaa vaadita näiden laserien valmistuksessa ja niiden käytössä valaistuksen yhteydessä, koska standardit läpäisemättömät 10,6 μm optiset komponentit saattavat aiheuttaa liian voimakkaita heijastuksia.

Tulostusvoima ja tehokkuus:

Useimmissa tapauksissa keskimäärinen tulostusvoima vaihtelee muutamasta wattista useisiin kilowattuihin. Voimanmuunnos tehokkuus on noin 10-20 %, mikä on korkeampaa kuin useimpien kaasulaserien ja lamppupumppuiden kiinteän aineen laserien, mutta alempaa kuin monien diodipumppuiden laserien. Korkean tulostusvoiman ja pitkän säteilyaallon pituuden takia CO2-laserit vaativat korkealaatuisia infrapunaoptiikka komponentteja, jotka tehdään yleensä materiaaleista kuten sinkkiseleniidistä (ZnSe) tai sinkkisulfidista (ZnS). CO2-laserilla on suuri voima ja korkea ajovoltio, mikä aiheuttaa vakavia laseriturvallisuusongelmia. Kuitenkin sen pitkä työaallon vuoksi se on suhteellisen turvallinen ihmisilmälle matalissa intensiteeteissä.

CO2-laserityypit:

Laseritehojen muutamasta wattista useita satoja watteja asti käytetään yleensä suljettuja putkia tai virtausvapaita lasereita, joissa sekä laserikaari että kaasulähde sijaitsevat suljetussa putkessa. Jättilämpö siirtyy putken seinälle diffuusiokauttaen (pääasiassa heliumpaineksen vaikutuksesta) tai hitaan kaasuvirtauksen kautta. Tämän tyyppinen laser on rakenteeltaan kompakti, vahva ja kestävä, ja sen toimintaelämä voi helposti saavuttaa tuhansia tunteja tai jopa enemmän. Tällöin on käytettävä jatkuvaa kaasun uudelleenergoitusta, erityisesti hiilimonoksidin katalyyttistä uudelleenoksidointia, jotta vastustetaan hiilidioksidin hajottumista. Säteen laatu voi olla erittäin korkea. Korkeatehoiset diffuusiokylmennyslaserit asettavat kaasun keskelle paria vesikylmennys RF-elektroonia. Jos elektroiden väliaine on pienempi kuin elektroiden leveys, ylimääräinen lämpö siirtyy tehokkaasti elektroideihin diffuusiokauttaen. Energian tehokas poisto tapahtuu yleensä epäsäännöllisen tilan resonaatoreilla, ja ulostuskytkentä tapahtuu korkean peilaajan puolella. Hyvän säteen laadun varmistuksella voidaan saavuttaa useita kilowatteja tulostehoa. Nopeat akssiaalivirtauslasrit ja nopeat risti-virtauslasirit ovat myös soveltuvia jatkuvan aaltotehon muodostamiseen useita kilowatteja ja korkeaa säteen laatua varten. Ylijäänylämpö vietiin pois nopeasti virtaavan sekoituksen kaasun avulla, jota käytettiin sitten uudelleen päästöön ulkoisen jäähdytin (lämpövaihtimen) kautta. Sekoituskaasu voidaan uudelleenergoittaa jatkuvasti ja korvata harjoittain. Ristivirta-laserit voivat saavuttaa suurimman tulosteon, mutta säteen laatu on yleensä matala.

Myöhempään ilmakehölaseriin reagoitessa paine on erittäin korkea (noin yksi ilmakeholl). Koska pitkittäiseen virtauskytkenteeseen tarvittava jännite on liian korkea, sarjan sähködelejä on käytettävä putkien sisällä ristiin herättämiseksi. Tämä laser toimii vain pulssitilassa, koska kaasuvirtaus on epästabiili korkealla jännitteellä. Niiden keskimääräinen tulostuskyky on yleensä alle 100 wattia, mutta ne pystyvät myös saavuttamaan useita kilowattia (yhdistettynä korkeaan pulssin toistojuhlioon).
Kiinteän tilan laserteknologia perustuu kiinteään tilaan pohjautuviin voimennuskeskuksiin (kuten harvinaismetalleja tai siirtymämetalliyliöitä sisältäviin kristalleihin tai lasiin), jotka voivat tuottaa tehoa muutamasta milliwattista muutamiin kilowattiin. Monet kiinteän tilan laserit käyttävät salalampuja tai kaarilampuja valonpumppausta varten. Nämä pumppulähteet ovat suhteellisen edullisia ja kykenevät tarjoamaan erittäin korkeaa tehoa, mutta niiden tehokkuus on melko alhainen, elinkaari keskimääräinen, ja voimennuskeskuksessa esiintyy voimakkaita termalisia vaikutuksia, kuten termistäsuurten optisten lentokuplien aiheuttamat häiriöt. Laserdiodit ovat yleisimmin käytettyjä kiinteän tilan laserien pumppaamiseen, ja näitä laserpumppaukseen perustuvia kiinteän tilan laserit (DPSS-laserit, myös tunnettuja nimellä täyskiinteät laserit) tarjoavat monia etuja, kuten kompaktin asennuksen, pitkän elinkaarrin ja erinomaisen säteenlaadun. Niiden toimintatila voi olla jatkuvan aaltopituuden (CW), mikä tarkoittaa jatkuvaa laseriputoa, tai pulssitila, mikä tarkoittaa lyhytaikaisia korkeatehoisia laserpulssseja.

Hiilidioksidilaserit, joilla on ainutlaatuisia aalto pituuden etuja ja laajaa materiaalikelpoisuutta, ovat osoittaneet korkean strategisen arvon maailmanlaajuisesti teollisessa käsittelyssä, lääketieteellisessä estetiikassa ja uuden energian aloilla. Vaikka kiinteän säteilyn lasereista onkin kilpailupaineita metallin käsittelyssä, hiilidioksidilasertechnologia säilyttää ytimen kilpailuetuksiaan ja laajan innovointiavaruuden erikoisaloilla, kuten ei-metallien käsittelyssä, korkean tarkkuuden maalariputoonissa ja syvällisessä ihoa koskevassa hoidossa.

Jiangpin Technologylle tulisi ottaa haltuunsa Kiinan valmistusteollisuuden päivityksen ja maailmanlaajuisen energiasiirtymän historialliset mahdollisuudet ja keskittyä kolmeen pääasialliseen suuntaukseen: läpimurto korkean teho-stabiilisuudessa (esimerkiksi "lämpötilan tukahduttava" vaikutuksen ratkaiseminen), erikoisskenaarioiden kehittäminen (uusiutuvan energian laitteiston käsittely) sekä mukautettujen ratkaisujen tarjoaminen pienille ja keskisuurille yrityksille. Yhteistyö-innovaatiotelmalla, joka yhdistää "teollisuuden, yliopistojen, tutkimuslaitosten ja käytön" sekä integroimalla alueellisen teollisuuskärkien ekosysteemiin, Jiangpin Technology odotetaan saavuttavan strateginen muutos teknologian seuraajasta innovaation johtajaksi hiilidioksidilaseritekniikan vallankumouksen ja markkinoiden uudelleenrakentamisen keskeisessä vaiheessa.