Laser cu CO2 – cum funcţionează?

In articolul de mai jos vom analiza cum functioneaza teoretic un echipament laser cu tub CO2.

Compoziția undei de lumină

Un laser cu CO2 este un tip de laser cu gaz. În acest dispozitiv, energia electrică este trecută printr-un tub alimentat cu gaz, producând lumină. Capetele tubului sunt oglinzi; una dintre oglinzi este pe deplin reflectantă, iar celălaltă oglinda reflecta doar parțial, permițând luminii să treacă. Amestecul gazos este în general compus din dioxid de carbon, azot, hidrogen și heliu. Lumina produsă de laserele cu CO2 este invizibilă, se încadrează în intervalul infraroșu departe de spectrul luminos. Din acest motiv nu se recomanda ca sa se umble in zona tubului cu CO2 sau in interiorul echipamentului laser atata vreme cat modulul de generare unda laser este pornit si echipamentul laser este sub tensiune.

Producerea fasciculului laser

Schema de functionare a laserului cu tub CO2

Schema de functionare a laserului cu tub CO2

Atunci când sunt stimulate de un curent electric, moleculele de azot din amestecul gazos devin excitate, adică câștigă energie. Azotul este utilizat pentru că poate menține această stare excitată pentru perioade lungi de timp fără a descărca energia sub formă de fotoni sau lumină. Vibrațiile de energie ridicată ale azotului, la rândul său, excită moleculele de dioxid de carbon. În acest moment, laserul atinge o stare numită inversiune a populației, punctul în care un sistem are mai multe particule excitate decât cele ne-excitate. Pentru ca laserul să producă un fascicul de lumină, atomii de azot trebuie să-și piardă starea excitată eliberând energia sub formă de fotoni. Acest lucru se întâmplă atunci când atomii de azot excitați intră în contact cu atomii de heliu foarte reci, ceea ce face ca azotul să elibereze lumina.

Spectrul de radiatie luminoasa descompus in culori. Zona de infrarosu este cea exploatata in laserele CO2.

Spectrul de radiatie luminoasa descompus in culori. Zona de infrarosu este cea exploatata in laserele CO2.

 

 

Descărcarea de lumină laser

Lumina produsă este foarte puternică în comparație cu lumina normală, deoarece tubul de gaz este înconjurat de oglinzi, care reflectă cea mai mare parte a luminii care călătorește prin tub. Această reflectare a luminii face ca undele luminoase produse de azot să crească în intensitate. Lumina crește pe măsură ce se deplasează înainte și înapoi prin tubul laser, ieșind doar după ce a devenit suficient de luminoasă pentru a trece prin oglinda parțială reflectorizantă de la un capăt al tubului de sticlă. Apoi lumina este direcţionată printr-un sistem de oglinzi până este adusă în zona de prelucrare a materialului care trebuie gravat sau tăiat.

Puterea razei și lungimea de undă

Tubul laser cu CO2 in testare pe un banc de probe

Tubul laser cu CO2 in testare pe un banc de probe

Lumina de la un laser CO2 este suficient de puternică pentru a tăia multe materiale, inclusiv textile, lemn și hârtie. Cele mai puternice lasere de CO2 sunt folosite pentru prelucrarea oțelului și a altor metale. Cu toate că cele mai performante lasere cu CO2 au peste 1000 W, cele utilizate pentru prelucrare în ateliere mici sunt în general între 25 și 100 W; prin comparație, laserele de tip pointer au câteva miimi de watt. Deoarece este în spectrul infraroșu, raza laser are o lungime de undă foarte lungă, în jur de 10,6 micrometri. Ca o comparaţie, raza laser este mult mai lungă decât lumina vizibilă, care circulă între aproximativ 450 și 700 nanometri. Dintre toate tipurile de laser existente, laserul cu CO2 este cel mai puternic dintre cele utilizate în producție.

Dacă vă interesează prelucrări prin tehnologia laser va stăm la dispoziţie la Magnetic Promo SRL – pentru mai multe informaţii despre proiecte care se pot realiza cu această tehnologie şi exemple de lucrări puteţi intra aici.

Surse: