CO2 Laser İşarələmə Maşınının İş prinsipi Nədir?

CO2 Lazerinin Yaranması: Qazın Qızdırılması və 10,6 μm Foton Emissiyası

Populyasiya İnversiyasının Əldə Edilməsində CO–N–He Qaz Qarışığının Rolu

Lazerlərin işləməsinə əsas olan populyasiya inversiyası, əsasən, qazlar arasında xüsusi növ enerji keçirilməsi zamanı baş verir. Azot molekulları elektrik təsirinə məruz qaldıqda, onlar bu molekulyar toqquşmalar adlanan kiçik zərbələr zamanı əlavə enerjilərini karbon qazı molekullarına ötürürlər. Bu, CO2 molekullarını alimlərin «yüksək lazer səviyyəsi» adlandırdığı vəziyyətə – xüsusi olaraq, 00°1 vəziyyətinə – qaldırır. Helium burada iki vacib rol oynayır. Birincisi, helium CO2 molekullarının aşağı enerji səviyyəsindən (yəni 10°0 səviyyəsindən) daha sürətli soyumasına kömək edir; beləliklə, prosesdə gecikmə və ya bloklanma yaranmır. İkincisi, helium həqiqətən lazer borusu daxilində gedən bütün bu proseslərin baş verdiyi yerlərdən istiliyi uzaqlaşdırır. Bu, temperaturun sabit qalmasını təmin edir və sistemlərin əvəz olunmadan əvvəl daha uzun müddət işləməsinə imkan verir. Əksər lazer qurğularında təxminən 10–20% CO2, başqa 10–20% azot və qalan hissə isə 60–80% heliumdan ibarət olur. Bu qarışım real dünya tətbiqlərində yaxşı lazer çıxışı əldə etmək və eyni zamanda uzun müddət işləmək üçün çox yaxşı işləyir; bu, Beynəlxalq Elektrotexniki Komissiyası (IEC) tərəfindən təsdiqlənən IEC 60825-1 standartlarına uyğun olaraq sənaye tərəfindən müəyyən edilmiş tələblərə cavab verir.

Elektrik boşalması ilə qıcıqlandırma və 10,64 μm-də stimullaşdırılmış emissiya

Yüksək gərginlikli daimi cərəyan (DC) və ya radio tezlikli (RF) boşalma qaz qarışımından keçdikdə, yüksək enerjili elektronlar yaranır. Bu elektronlar azot molekullarını uzun müddət davam edən v=1 vibrasiya vəziyyətinə qaldırmağa meyllidir. Bundan sonra nə baş verir? Yaxşı, həyacanlanmış azot və karbon qazı molekulları arasındakı toqquşmalar zamanı enerji ötürülür və nəticədə CO₂ molekullarının 00°1 enerji səviyyəsinə keçdiyini müşahidə edirik. Bu CO₂ molekulları 10°0 səviyyəsinə enərkən təxminən 10,64 mikrometr dalğa uzunluğunda fotonlar yayır. Bu xüsusi dalğa uzunluğu heç də təsadüfi deyil, onun mənşəyi molekulun vibrasiya və fırlanma hərəkətlərinin qarşılıqlı təsirindən irəli gəlir. Laser kavitəsi daxilində iki ucda yerləşən güzgülr bu fotonları bir-birinə doğru geri-qayıtmaqla daha çox emissiya yaratmağa və işıq intensivliyini artırmağa səbəb olur. Bu laserlərlə işləyən insanların əksəriyyəti 9,2–10,8 mikrometr aralığında digər xətlər arasında 10,6 mikrometrlik xəttin aydın fərqləndiyini müşahidə edirlər. Niyə? Çünki normal iş şəraitində bu xüsusi dalğa uzunluğuna ən yüksək qazanc əmsalı uyğun gəlir. Bu da onu orqanik materiallarla işlədikdə, xüsusilə də bu dalğa uzunluğunda işığı çox yaxşı udan materiallarla işlədikdə, sənaye markerləmə kimi tətbiqlərdə son dərəcə effektiv edir.

Şüa Çatdırılması və CO2 Lazer İşarələmə Maşınlarında Dəqiq Fokuslaşma

Qalvanometr Tarama Sistemləri və Sabit Optika: Sürət, Dəqiqlik və Tətbiq Uyğunluğu

Qalvanometr sistemləri, iş səthləri üzərində 10 metr/saniyədən yuxarı sürətlə lazer şüalarını yönəltmək üçün servolar tərəfindən idarə olunan güzgüyə əsaslanır. Bu, materiala toxunmadan mürəkkəb dizaynların və sıx DataMatrix kodlarının tez işarələnməsinə imkan verir. Sistem 0,01 mm dəqiqliklə mövqeləri təkrarlaya bilir; bu da elektronika istehsalında, implantasiya edilə bilən tibbi cihazlarda və zərif film qablaşdırma tətbiqlərində tələb olunan kiçik işarələmələr üçün ideal haldır. Sabit optika isə tamamilə fərqli bir yanaşma tətbiq edir. Bu maşınlar əslində obyekti statik lazer şüası altına hərəkət etdirir və beləliklə, döyülmüş metallar üzərində dərin qazma kimi daha çətin işlər və böyük nişanlar yaratmaq üçün daha yaxşı mexaniki sabitlik təmin edir. Qalvanometrlər sürət və çoxtərəflilik ən vacib olduqda mütləq üstünlük qazanır, lakin sabit optika temperatur dəyişikliklərinə görə mükəmməl düz olmayan və ya sabit olmayan səthlərdə daha yaxşı fokus dərinliyi saxlamağa meyllidir. Buna görə də bir çox istehsalçı, dəqiq mövqeləndirmə sürətdən daha vacib olduğu tətbiqlərdə hələ də sabit optikadan istifadə etməyi üstün tutur.

F-Theta Lens Dizaynı və 10,6 μm Dalğa Uzunluğu Üçün Nöqtə Ölçüsünün Optimallaşdırılması

F-Theta lensi, qalvanometrik CO2 laser sistemləri ilə işlədikdə, bütün marker sahəsində bərabər fokuslaşma əldə etmək üçün çox vacib rol oynayır. Bu xüsusi lenslər sahə əyriliyi və distorsiyaya səbəb olan problemləri həll edir, çünki onlar güzgü sürüşmə bucağı ilə iş parçası üzərində işıqun fokuslanma nöqtəsi arasındakı düz xətti əlaqəni saxlayır. Bu, laser ləkəsinin marker sahəsinin mərkəzində və ya kənarlarında olduqda təxminən eyni ölçüdə və gücüdə qalmasını təmin edir. 10,6 mikrometrlik infraqırmızı dalğa uzunluğunu emal etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmış bu lenslərin müasir versiyalarının əksəriyyəti sink selenid və ya qallium arsenid materiallarından hazırlanmış çoxqatlı struktura malikdir. Həmçinin, onlar iş zamanı qeyri-lazımi əksilmələri və istiliklə əlaqəli distorsiyaları azaldan xüsusi örtüklərlə təchiz olunmuşdur. Bütün sistem düzgün işlədikdə bu lenslər təxminən 90 mikrometr diametrində ləkələr yarada bilir. Belə dəqiqlik, kiçik 2D kodların oxunması, mürəkkəb elektrik sxemlərinin çapı və millimetrdən kiçik mətnlərin işlənməsi kimi hallarda çox vacibdir; belə ki, bu dəqiqlik ləkələrin bulanıqlaşmasına və aydınlıq və nitq keyfiyyətini pozan bu narahat edici halo effektlərinə yol vermir.

Materiallarla Qarşılıqlı Təsir: CO2 Laser İşarələmə Maşınları Səthləri Necə Dəyişdirir

Organik Materiallarda (Polimerlər, Ağac, Dəri, Mətbuat) Güclü İnfragırmızı Sorulması

10,6 mikronda işləyən CO2 laserləri ümumi üzvi birləşmələrdə rast gəlinən əsas vibrasiya nümunələri ilə — xüsusilə karbon əsaslı maddələrdə hər yerdə olan C=O, O-H və C-O rabitələri ilə — çox yaxşı uyğunlaşır. Buna görə də bu laserlər materiallar tərəfindən çox güclü udulur. Məsələn, polimerlər: akrilik, ABS plastik və polipropilen bu dalğa uzunluğunda gələn laser enerjisinin 60% -dən demək olar ki, tamamına qədərini udur. Təbii materiallarla işlədikdə isə iş daha da yaxşı gedir. Ağac, dəri və pambıq parçaları selluloz və zülalların çoxluğundan dolayı 80%-dən artıq laser enerjisini udur. Bundan sonra baş verən şey olduqca möcüzəvi olur. Laser materiala toxunduğu yerdə intensiv istilik yaradır və bəzən yalnız bir neçə min saniyə ərzində temperaturu 3000 °C-dən artıq yüksəldə bilər. Lakin burada ağıllı hissə budur: bu istiliyin əksəriyyəti çox incə bir qatda, adətən yalnız 0,1–0,5 mm dərinlikdə saxlanılır. Bu, istehsalçıların heç bir fiziki təzyiq tətbiq etmədən səthlərin görünüşünü və ya kimyəvi davranışını dəyişdirə bilmələrini təmin edir. Nəticə? Ənənəvi üsullarla normalda zədələnə biləcək həssas detallarda təmiz və davamlı işarələmələr.

Termiki emal rejimləri: Qravir etmə, temperləmə, köpüklənmə və rəng dəyişikliyi

CO2 laser işarələmə maşınları güc sıxlığını, impuls müddətini və tarama sürətini modulyasiya edərək müxtəlif vizual və funksional nəticələr əldə edirlər — bu, fərqli termiki mexanizmlərin aktivləşdirilməsinə səbəb olur:

Gravür işləri, məhsullarda tez-tez gördüyümüz toxunulma hissi verən dərinlikləri yaratmaq üçün materialı buxarlaşma yolu ilə çıxarmaqla həyata keçirilir; bəzən bu dərinlik təxminən 1 mm-ə çatır. Sonra isə səthdən bir qədər aşağıda nəzarət olunan oksidləşmə baş verən anneyl etmə üsulu gəlir. Bu üsul, xüsusilə korroziyaya davamlı və vizual olaraq fərqlənən nişanlar yaratmaq üçün paslanmayan polad və titan kimi materiallarla işlənərkən olduqca geniş yayılmışdır. Qabarıqlaşdırma prosesləri isə polimer matrislərini genişləndirərək, barmaqlarımızla toxunanda gözəl hiss olunan, yüngül rəngli və qabarıq elementlər əmələ gətirir və mükəmməl toxunulma geri əlaqəsi təmin edir. Rəng dəyişiklikləri ilə bağlı olaraq, istehsalçılar materialların içindəki boyaların və ya dolquların foto-kimyəvi dəyişikliklərindən istifadə edirlər. Bu yanaşma səthin materialını çıxarmadan, parça və mühəndislik plastikləri kimi məhsullar üzərində davamlı brendinq izi buraxır. Bütün bu müxtəlif üsullar bir şeyi ortaq olaraq paylaşır: hamısı eyni 10,6 mikrometrlik foton mənbəyi ilə işləyir. Lakin onları xüsusi edən şey, hər bir materialın istilik həddinə fərqli cavab verməsidir. Buna görə də bu sistem dəqiqlik ən çox tələb olunan sahələrdə — tibbi cihazların istehsalından kosmik komponentlərin hazırlanmasına qədər — müxtəlif sənaye sahələrində belə çox yönlü qalır.

عمومی سواللار بؤلومو

CO₂ laserdə populyasiya inversiyası nədir?

Populyasiya inversiyası — daha çox sayda hissəcikin aşağı enerji səviyyələrindən daha yüksək enerji səviyyəsində olması halıdır. CO₂ laserdə bu, CO-N-He qaz qarışığı ilə baş verən enerji ötürülməsi vasitəsilə əldə olunur və beləliklə, effektiv lazer fəaliyyəti təmin olunur.

CO₂ laserdə 10,6 mikrometr dalğa uzunluğu nə üçün əhəmiyyətlidir?

10,6 mikrometr dalğa uzunluğu ən yüksək qazanc əmsalına malik olduğu üçün əhəmiyyətlidir; bu da onu xüsusilə bu dalğa uzunluğunda işıq udan üzvi materiallarla işləyən sənaye tətbiqləri üçün son dərəcə effektiv edir.

Galvanometr süpürmə sistemləri CO₂ lazer işarələmə maşınlarında sabit optikadan necə fərqlənir?

Galvanometr süpürmə sistemləri lazer şüasını sürətli və mürəkkəb işarələmələr üçün idarə olunan güzgü ilə yönləndirir. Əksinə, sabit optika statik şüa altında obyekti hərəkət etdirərək enqrafik işləmə tapşırıqları üçün daha yaxşı sabitlik təmin edir.

Hansı materiallar CO₂ lazer enerjisini yüksək dərəcədə udur?

Polimerlər (məsələn, akrilik, ABS plastik), ağac, dəri və tekstil kimi materiallar organik birləşmə strukturlarına malik olduqları üçün CO2 laser enerjisini yüksək dərəcədə udurlar; bu da laserın dalğa uzunluğuna uyğun gəlir.

CO2 laser işarələmə maşınlarında mövcud olan termiki emal rejimləri hansılardır?

Əsas termiki emal rejimlərinə qazma, temperləmə, köpüklənmə və rəng dəyişikliyi daxildir; hər biri güc sıxlığı və termiki mexanizmlərə əsaslanaraq fərqli vizual və funksional nəticələr verir.