Tất cả danh mục

Get in touch

Laser dioxide carbon là gì

2025-06-18 16:00:10
Laser dioxide carbon là gì

Trong giai đoạn then chốt của quá trình chuyển đổi và nâng cấp trong ngành công nghiệp sản xuất, Công nghệ Giang Phẩm đã chọn laser dioxide carbon làm hướng phát triển chiến lược. Điều này không chỉ do quy mô thị trường hiện tại nổi bật và tốc độ tăng trưởng, mà còn vì nó phù hợp với các xu hướng cốt lõi của sản xuất tương lai hướng tới sự chính xác, linh hoạt và thân thiện với môi trường. Đặc biệt trong quá trình Trung Quốc chuyển đổi từ một "đại quốc sản xuất" thành một "quốc gia sản xuất mạnh", việc kiểm soát độc lập thiết bị chế biến laser chính xác cao và tiên tiến đã trở thành một khâu then chốt để đảm bảo an ninh chuỗi công nghiệp. Bây giờ hãy cùng nhau tìm hiểu về laser dioxide carbon:

Nguyên tắc hoạt động:

Mặc dù các phân tử dioxide carbon có thể bị kích thích trực tiếp lên các mức năng lượng cao, nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng sự chuyển giao năng lượng cộng hưởng của các phân tử nitơ là hiệu quả nhất. Các phân tử nitơ bị kích thích bởi phóng điện lên các mức năng lượng dao động ổn định và chuyển giao năng lượng đã được kích thích này cho các phân tử dioxide carbon khi chúng va chạm với nhau. Sau đó, các phân tử dioxide carbon bị kích thích chủ yếu tham gia vào quá trình chuyển đổi laser. Heli có thể làm giảm số lượng các hạt năng lượng thấp trong laser và cũng mang nhiệt độ đi xa. Các thành phần khác, như hydro hoặc hơi nước, có thể giúp tái oxi hóa monoxit carbon (CO, hình thành trong quá trình phóng điện) thành dioxide carbon.

d0ece0d46cd8ce4edd68c6055264f14.png

Tia laser CO2 thường có khả năng phát ra bước sóng 10.6 μm, nhưng có hàng chục đường phổ laser khác trong vùng 9-11 μm (đặc biệt là 9.6 μm). Điều này là do hai lực dao động khác nhau của phân tử dioxide carbon có thể được sử dụng làm mức năng lượng thấp, và mỗi lực dao động tương ứng với một số lượng lớn các lực quay, từ đó tạo ra nhiều mức năng lượng phụ. Hầu hết các máy laser CO2 thương mại đều phát ra bước sóng chuẩn là 10.6 μm, nhưng cũng có một số thiết bị được tối ưu hóa đặc biệt cho các bước sóng khác (chẳng hạn như 10.25 μm hoặc 9.3 μm), và những thiết bị này phù hợp hơn cho một số ứng dụng nhất định như gia công vật liệu bằng laser vì chúng dễ dàng hấp thụ hơn khi chiếu vào một số vật liệu nhất định (như polymer). Có thể cần đến các thành phần quang học đặc biệt khi sản xuất các loại laser này và sử dụng chúng để chiếu sáng, vì các thành phần quang học truyền dẫn chuẩn ở 10.6 μm có thể gây phản xạ quá mạnh.

Công suất đầu ra và hiệu suất:

Trong hầu hết các trường hợp, công suất đầu ra trung bình dao động từ vài chục watt đến hàng kilowatt. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng khoảng 10%-20%, cao hơn so với hầu hết các laser khí và laser rắn bơm bằng đèn, nhưng thấp hơn so với nhiều laser bơm bằng điốt. Do có công suất đầu ra cao và bước sóng phát xạ dài, các laser CO2 cần các thành phần quang học hồng ngoại chất lượng cao, thường được làm từ các vật liệu như selen kẽm (ZnSe) hoặc sunfua kẽm (ZnS). Các laser CO2 có công suất cao và điện áp điều khiển cao, gây ra những vấn đề an toàn nghiêm trọng liên quan đến laser. Tuy nhiên, do bước sóng làm việc dài, nó tương đối an toàn cho mắt người ở cường độ thấp.

Các loại laser CO2:

Đối với công suất laser từ vài watt đến hàng trăm watt, thông thường sử dụng ống kín hoặc laser không lưu thông khí, trong đó cả khoang laser và nguồn khí đều nằm trong ống kín. Nhiệt thải được truyền tới thành ống qua quá trình khuếch tán (chủ yếu là tác động của heli) hoặc dòng khí chậm. Loại laser này có cấu trúc gọn nhẹ, chắc chắn và bền bỉ, thời gian hoạt động có thể dễ dàng đạt hàng nghìn giờ hoặc lâu hơn. Lúc này, cần áp dụng phương pháp tái sinh khí liên tục, đặc biệt là bằng cách xúc tác oxi hóa lại monoxit cacbon để chống lại sự phân ly của dioxide cacbon. Chất lượng tia có thể rất cao. Laser tấm làm mát bằng khuếch tán công suất cao đặt khí vào khoảng trống giữa một cặp điện cực RF dạng phẳng được làm mát bằng nước. Nếu khoảng cách giữa các điện cực nhỏ hơn chiều rộng của chúng, nhiệt dư thừa sẽ được truyền hiệu quả tới các điện cực qua quá trình khuếch tán. Để khai thác năng lượng hiệu quả, thường sử dụng cộng hưởng không ổn định, và việc ghép nối đầu ra được thực hiện ở phía phản xạ cao. Với chất lượng tia hợp lý, có thể đạt được công suất đầu ra vài kilowatt. Laser dòng trục nhanh và laser dòng ngang nhanh cũng phù hợp cho công suất sóng liên tục vài kilowatt và chất lượng tia cao. Nhiệt dư thừa được loại bỏ bởi khí hỗn hợp chảy nhanh, sau đó khí này được tái sử dụng cho phóng điện sau khi đi qua bộ làm mát ngoài (bộ trao đổi nhiệt). Khí hỗn hợp có thể được tái sinh liên tục và thay thế định kỳ. Laser dòng ngang có thể đạt công suất đầu ra cao nhất, nhưng chất lượng tia thường thấp.

Áp suất của tia laser khí quyển kích thích ngang rất cao (khoảng một khí quyển). Vì điện áp cần thiết cho phóng điện theo chiều dọc quá cao, một loạt các điện cực bên trong ống cần được sử dụng để kích thích ngang. Laser này chỉ hoạt động ở chế độ xung vì phóng điện khí không ổn định dưới điện áp cao. Công suất đầu ra trung bình của chúng thường nhỏ hơn 100 watt, nhưng chúng cũng có thể đạt đến hàng chục kilowatt (kết hợp với tần số lặp lại xung cao).
Laser rắn là các laser dựa trên môi trường khuếch đại dạng rắn (như tinh thể hoặc thủy tinh được pha tạp với ion đất hiếm hoặc kim loại chuyển tiếp), có thể tạo ra công suất đầu ra từ vài miliwatt đến vài kilowatt. Nhiều laser rắn sử dụng đèn flash hoặc đèn cung điện để bơm ánh sáng. Các nguồn bơm này tương đối rẻ và có thể cung cấp công suất rất cao, nhưng hiệu suất của chúng lại khá thấp, tuổi thọ trung bình, và có những tác động nhiệt mạnh trong môi trường khuếch đại, chẳng hạn như hiệu ứng thấu kính nhiệt. Điốt laser thường được sử dụng để bơm các laser rắn, và các laser rắn được bơm bằng laser này (DPSS lasers, còn được gọi là laser toàn rắn) có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như lắp đặt gọn nhẹ, tuổi thọ dài và chất lượng tia tuyệt vời. Chế độ hoạt động của nó có thể là sóng liên tục, nghĩa là có thể tạo ra đầu ra laser liên tục, hoặc dạng xung, nghĩa là có thể sản sinh các xung laser công suất cao trong thời gian ngắn.

Tia laser dioxide cacbon, với những ưu điểm độc đáo về bước sóng và khả năng thích ứng rộng rãi với nhiều loại vật liệu, đã thể hiện giá trị chiến lược không thể thay thế trong các lĩnh vực chế tạo công nghiệp toàn cầu, thẩm mỹ y khoa và năng lượng mới. Dù chịu áp lực cạnh tranh từ các tia laser sợi quang trong lĩnh vực chế biến kim loại, công nghệ laser dioxide cacbon vẫn giữ được lợi thế cạnh tranh cốt lõi và không gian sáng tạo rộng mở trong các lĩnh vực chuyên biệt như chế biến phi kim loại, bóc tách sơn độ chính xác cao và điều trị da sâu.

Đối với Jiangpin Technology, công ty nên nắm bắt các cơ hội lịch sử được tạo ra bởi việc nâng cấp ngành công nghiệp sản xuất của Trung Quốc và sự chuyển đổi năng lượng toàn cầu, và tập trung vào ba hướng chính: đột phá về độ ổn định công suất cao (chẳng hạn như giải quyết hiệu ứng "giảm nhiệt độ"), phát triển các tình huống chuyên biệt (xử lý thiết bị năng lượng mới), và cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho doanh nghiệp vừa và nhỏ. Bằng cách xây dựng hệ thống đổi mới hợp tác "công nghiệp-đại học-nghiên cứu-ứng dụng" và tích hợp vào hệ sinh thái cụm công nghiệp khu vực, Jiangpin Technology dự kiến sẽ đạt được sự chuyển đổi chiến lược từ một người đi sau về công nghệ thành một nhà lãnh đạo về sáng tạo trong giai đoạn then chốt của cuộc cách mạng công nghệ và tái cấu trúc thị trường đối với laser carbon dioxide.

Bảng nội dung