Лазерные газы

Газовые лазеры  можно разделить на две группы: углекислотные и эксимерные.  Каждый генерирует лазерное излучение в невидимом спектре. Существует также ряд маломощных газовых лазеров. Гелий(HeNe), например, генерирует видимый лазерный луч, который используется для выравнивания материала на системе обработки CO2-лазером.

 Лазерные газы для CO2 лазеров

Лазерная газовая смесь содержит двуокись углерода, а также  гелий и азот. В зависимости от типа лазера, смесь может содержать так же небольшие количества других газов, например кислород (O2), углерод монооксид (CO), водород (H2) или ксенон (Xe).

Лазерные газы для эксимерных лазеров

Эксимерные лазеры являются многогазовыми лазерами.  Типичным примером  является криптон-фторовый (Kr-F) лазер, генериру

ющий излучения при 248 нм. А так же ксенон-хлорный (Xe-Cl) лазер, дающий излучение при 308 нм. Редкие газы —  аргон, криптон или ксенон, буферные газы, гелий и неон, а также фтор или хлор, представляющий собой галоген, так же могут быть составляющими  газов для эксимерных лазеров.Фтор и хлор являются токсичными и сильно коррозионными (особенно, при конлазертакте с водой) и требуют специальных процессов и процедур для системы подачи газа и обращении с отработанным лазерным газом.

Чистота лазерных газов

Влияние примесей на производительность лазера

Нестабильность электрического разряда. Отрицательные ионы, такие как NO2 -, H- или OH- вызывают увеличение числа тепловых неустойчивостей в электрическом разряде. Это может привести к сжатию обычного тлеющего разряда до нежелательного дугового разряда (дуги) или колебаний тока и напряжения. Таким образом, электроды или другие части лазера могут быть повреждены.

Загрязнения на зеркалах. Частицы пыли и диссоциация в электрическом разряде углеводородного соединения (такие как пары масел) будут вызывать осадки на зеркалах, влияющие на их отражательную способность. Загрязнения на зеркалах поглощают лазер, вызывая прерывистый перегрев и нанося серьезный ущерб зеркальному покрытию.

Потеря мощности лазера. Некоторые примеси поглощают лазерное излучение 10,6 мкм. Они могут расходиться и реагировать с другими присутствующими элементами. Другие примеси могут столкнуться с молекулами СО2, возбужденными до верхнего уровня. Эти возбужденные молекулы СО2 теряют свою энергию без излучения лазерного излучения. Это называется лазерным расслаблением от верхнего лазерного уровня.

Критичные примеси в лазерных газах  

Водяной пар. Примеси водяного пара (H2O) могут разлагаться в электрическом разряде и генерировать отрицательные ОН- и Н-ионы, так что разряд становится неустойчивым. Проблема особенно важна для мощных лазеров, потому что они всегда работают в экстремальных условиях. Активный кислород, генерируемый при разложении, может создать дополнительную реакцию, в том числе повреждение хрупкого зеркала и выходных оконных поверхностей.

Углеводороды. Углеводороды разлагаются в электрическом разряде и могут образовывать углеродные или полимерные отложения на зеркалах, которые также могут уменьшить коэффициент усиления лазера. Коэффициент усиления является мерой способности лазера усиливать лазерное излучение, влияющее на выходную мощность и производительность лазера.

Кислород. Кислород образуется, когда СО2 диссоциирует в электрическом разряде, концентрация кислорода может достигать нескольких тысяч частей на миллион. Он действует как примесь в быстрых осевых проточных CO2-лазерах и может иметь катастрофический эффект на оптику даже в количествах менее 1000 ppm. Отрицательный эффект кислородных загрязнений на оптике является результатом создания озона в электрическом разряде, вызывая эрозию в оптике. Осевые проточные лазеры обычно более чувствительны к кислороду, чем лазеры с поперечным потоком.

К некритичным примесям, не влияющим на процесс генерации, относятся: азот (сам лазерный газ), окись углерода, аргон, оксиды азота.  В случае повышения концентрации более 1000 ppm они влияют на баланс лазерной газовой смеси.   

Источники загрязнения

Часто предполагается, что примеси поступают из газовых баллонов. Как правило, это не так, поскольку газовые баллоны подвергаются ряду проверок перед отправкой. Потенциальные источники примеси в газовой смеси лазерного резонатора могут быть:

→→ Отсоединенные шланги во время замены баллона

→→ Газопровод

→→ Утечка газа

→→ Процесс генерации пучка, где примеси могут быть созданы в электрический разряд путем диссоциации, разложения и реакций между диссоциированными элементами, образующими вторичные соединения

→→ Частицы, образованные распылением с внутренних электродов (дуги)

Во многих случаях система газоснабжения представляет собой самый высокий риск загрязнения чистых лазерных газов на пути от источника до резонатора.

Получить бесплатную консультацию по подбору оптимальной системы газоснабжения для вашего лазера можно по тел.: +7 (925) 482-30-01 или по почте sale@gas-solutions.ru.

Буклет_ лазерная резка металла скачать