Ինչ է CO₂ լազերային մարկավորման սարքի գործողության սկզբունքը

CO₂ լազերի ստեղծում. Գազի դասական ակտիվացում և 10,6 մկմ ֆոտոնների ճառագայթում

CO–N–He գազային խառնուրդի դերը բնակչության ինվերսիայի ձեռքբերման մեջ

Բնակչության ինվերսիան, որը հիմնականում հնարավորում է լազերների աշխատանքը, տեղի է ունենում, երբ գազերի միջև տեղի է ունենում այս հատուկ տեսակի էներգիայի փոխանցում՝ ճիշտ խառնուրդում: Երբ ազոտի մոլեկուլները հարվածվում են էլեկտրականությամբ, նրանք իրենց լրացուցիչ էներգիան փոխանցում են ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլներին այն մանր մոլեկուլային բախումների ժամանակ, որոնք մենք անվանում ենք բախումներ: Սա բարձրացնում է CO2-ը մինչև գիտնականների կողմից անվանված «վերին լազերային մակարդակ», այսինքն՝ 00°1 վիճակ: Հելիումը այստեղ կատարում է երկու կարևոր դեր: Առաջինը՝ այն օգնում է CO2 մոլեկուլներին ավելի արագ սառչել իրենց ստորին էներգիական վիճակից (այսինքն՝ 10°0 մակարդակից), որպեսզի համակարգում չլինեն կուտակումներ կամ կանգառներ: Երկրորդը՝ հելիումը իրականում ջերմությունն հեռացնում է լազերային խողովակի ներսում տեղի ունեցող այդ ամբողջ գործընթացի կենտրոնից: Սա ապահովում է ջերմաստիճանի կայունությունը և նշանակում է, որ ամբողջ համակարգը երկար ժամանակ է աշխատում՝ մինչև փոխարինման անհրաժեշտությունը: Շատ լազերային համակարգերում օգտագործվում է մոտավորապես 10–20 % CO2, 10–20 % ազոտ և մնացած մասը լրացվում է հելիումով՝ որը կազմում է խառնուրդի 60–80 %-ը: Այս համադրությունը շատ լավ է աշխատում՝ ապահովելով բարձր որակի լազերային ելք և միաժամանակ երկար աշխատաժամանակ իրական կիրառություններում՝ համաձայն Միջազգային էլեկտրատեխնիկական հանձնաժողովի (IEC) սահմանած արդյունաբերական ստանդարտների՝ իր IEC 60825-1 ուղեցույցների համաձայն:

Էլեկտրական վարձանքի ազդեցությամբ առաջացած ակտիվացում և ստիմուլացված ճառագայթում 10,64 մկմ-ում

Երբ բարձր լարման մեկուսացված կամ RF պարպումը անցնում է գազային խառնուրդի միջով, այն ստեղծում է էներգիայով հագեցած էլեկտրոնների մի խումբ: Այդ էլեկտրոնները սովորաբար բախվում են ազոտի մոլեկուլների հետ՝ դրանք վերածելով v=1 տատանման վիճակի, որը շատ երկար է տևում: Ի՞նչ է տեղի ունենում հետո: Նյութի այդ ակտիվացված ազոտի և ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլների բախումների ընթացքում էներգիան փոխանցվում է մինչև ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլների 00°1 էներգիական մակարդակի բնակեցումը: Երբ այդ CO₂ մոլեկուլները իջնում են 10°0 մակարդակի, դրանք արձակում են ֆոտոններ մոտավորապես 10,64 մկմ ալիքի երկարությամբ: Այս հատուկ ալիքի երկարությունը ընդհանրապես պատահական չէ, այլ առաջանում է մոլեկուլի տատանումների և պտույտների փոխազդեցությունից: Լազերային խցիկի ներսում երկու ծայրերում տեղադրված հայելիները այդ ֆոտոնները արտացոլում են առաջ ու հետ, ինչը առաջացնում է լրացուցիչ ճառագայթում և մեծացնում լույսի ինտենսիվությունը: Լազերների հետ աշխատող մասնագետների մեծ մասը նկատում է, որ 9,2–10,8 մկմ միջակայքում 10,6 մկմ-ի գծը առանձնանում է մյուսներից: Ինչու՞: Որովհետև սովորական շահագործման պայմաններում այս հատուկ ալիքի երկարությունն ունի ամենամեծ գերազանցման գործակիցը: Դա այն դարձնում է արդյունավետ արդյունաբերական նշանակման աշխատանքների համար, հատկապես այն դեպքում, երբ աշխատում ենք օրգանական նյութերի հետ, որոնք այս ալիքի երկարության լույսը լավ կլանում են:

Ճառագայթի մատակարարում և ճշգրտությամբ կենտրոնացում CO₂ լազերային մարկիրավորման մեքենաներում

Գալվանոմետրային սկանավորման համակարգերը և ֆիքսված օպտիկան. արագություն, ճշգրտություն և կիրառման համապատասխանություն

Գալվանոմետրային համակարգերը օգտագործում են սերվոշարժիչներով կառավարվող հայելիներ՝ լազերային ճառագայթները աշխատանքային մակերևույթների վրա 10 մետր վայրկյանում արագությամբ և այդ սահմանից բարձր շարժելու համար: Սա հնարավորություն է տալիս արագ նշել բարդ դիզայններ և խիտ DataMatrix կոդեր՝ առանց նյութի հպման: Համակարգը կարող է կրկնել դիրքերը 0,01 մմ-ի ճշգրտությամբ, ինչը այն դարձնում է հարմար էլեկտրոնիկայի արտադրության, մարմնի մեջ տեղադրվող բժշկական սարքերի և նուրբ ֆիլմային տարաների համար անհրաժեշտ փոքր նշումների համար: Ֆիքսված օպտիկան ընդհանրապես այլ մոտեցում է օգտագործում: Այս մեքենաները իրականում շարժում են առարկան ստատիկ լազերային ճառագայթի տակ, ինչը ապահովում է լավ մեխանիկական կայունություն ավելի դժվար աշխատանքների համար, ինչպես օրինակ՝ մետաղական լիցքավորված մասերի խորը գրավորագրումը կամ մեծ ցուցանակների ստեղծումը: Երբ առավել կարևոր են արագությունն ու բազմակի կիրառելիությունը, գալվանոմետրային համակարգերը անկասկած առաջատար են, սակայն ֆիքսված օպտիկան ավելի լավ է պահպանում ֆոկուսավորման խորությունը այն մակերևույթների վրա, որոնք ամբողջովին հարթ կամ կայուն չեն լինում ջերմաստիճանի փոփոխությունների պատճառով: Դա է պատճառը, որ շատ արտադրողներ դեռևս նախընտրում են ֆիքսված օպտիկան այն կիրառումների համար, որտեղ ճշգրիտ դիրքավորումը ավելի կարևոր է, քան աշխատանքի կատարման արագությունը:

F-Theta լենսի դիզայն և բծի չափի օպտիմալացում 10,6 մկմ ալիքի երկարության համար

F-Theta լենսը կարևոր դեր է խաղում գալվանոմետրային CO2 լազերային համակարգերի օգտագործման ժամանակ մշակման ամբողջ մակերեսում հավասարաչափ ֆոկուսավորում ստանալու համար: Այս մասնագիտացված լենսերը վերացնում են դաշտի կորացման և ձևաբեկման խնդիրները, քանի որ դրանք պահպանում են համաչափ կապ հայելիների թեքման աստիճանի և լույսի կենտրոնացման կետի միջև մշակվող մասի վրա: Սա նշանակում է, որ լազերային բիծը մոտավորապես նույն չափսն ու ուժը պահպանում է՝ անկախ նրանից, թե այն գտնվում է մշակման մակերեսի կենտրոնում թե եզրին: Դրանք ստեղծվել են հիմնականում 10,6 մկմ ինֆրակարմիր ալիքի երկարությունների հետ աշխատելու համար, իսկ ժամանակակից մեծամասնության բազմաշերտ կառուցվածքը կազմված է ցինկի սելենիդից կամ գալիումի արսենիդից: Դրանք նաև պատված են հատուկ ծածկույթներով, որոնք նվազեցնում են անցանկալի արտացոլումները և ջերմային պայմանավորված ձևաբեկումները շահագործման ընթացքում: Երբ ամենայն ինչ ճիշտ է աշխատում, այս լենսերը կարող են ստեղծել մոտավորապես 90 մկմ տրամագծով բիծ: Այս ճշգրտության մակարդակը շատ կարևոր է փոքր 2D կոդերի կարդալու, բարդ սխեմաների և մեկ միլիմետրից փոքր տեքստի մշակման համար՝ առանց թարթող բիծերի կամ այն անհաճելի հալո էֆեկտների, որոնք վնասում են պատկերի բացատրելիությունը:

Նյութի փոխազդեցություն. Ինչպես են CO2 լազերային մակնշման մեքենաները փոխում մակերևույթները

Ուժեղ ինֆրակարմիր կլանում օրգանական նյութերում (պոլիմերներ, փայտ, կաշի, մանրաթելեր)

CO2 լազերները, որոնք աշխատում են 10,6 մկմ ալիքի երկարության վրա, հիասքանչ համապատասխանում են տարածված օրգանական միացությունների հիմնական տատանման օրինակներին՝ մասնավորապես C=O, O-H և C-O կապերին, որոնք հանդիպում են բոլոր ածխածնային նյութերում: Այդ պատճառով էլ այս լազերները շատ ուժեղ կլանվում են նյութերի կողմից: Օրինակ՝ պոլիմերների դեպքում՝ ակրիլ, ABS պլաստիկ և պոլիպրոպիլեն կլանում են այս ալիքի երկարության վրա մուտք կատարող լազերային էներգիայի 60 %-ից մինչև գրեթե ամբողջը: Իսկ բնական նյութերի դեպքում արդյունքները նույնիսկ ավելի լավ են: Փայտը, կожանյութը և բամբակե գործվածքները իրականում կլանում են 80 %-ից ավելին, քանի որ դրանք հարուստ են ցելյուլոզով և սպիտակուցներով: Հաջորդ փուլում տեղի է ունենում իսկապես հիասքանչ երևույթ: Լազերը ստեղծում է ինտենսիվ ջերմություն այն տեղում, որտեղ հարվածում է նյութին, երբեմն ջերմաստիճանը մի քանի հազարերորդային վայրկյանում գերազանցելով 3000 °C-ը: Սակայն այստեղ կա մեկ խելացի առանձնահատկություն. այդ ջերմության մեծ մասը մնում է շատ բարակ շերտում, որը սովորաբար մոտավորապես 0,1–0,5 մմ հաստությամբ է: Դա նշանակում է, որ արտադրողները կարող են փոխել մակերևույթների տեսքը կամ քիմիական հատկությունները՝ առանց ֆիզիկական ճնշում կիրառելու: Արդյունքը՝ մաքուր և մշտական նշանակումներ բարդ մասերի վրա, որոնք սովորաբար վնասվում են ավանդական մեթոդներով:

Ջերմային մշակման ռեժիմներ՝ գրավորագրում, ջերմային մշակում, փրփրացում և գույնի փոփոխություն

CO2 լազերային նշանակման մեքենաները ստանում են բազմազան տեսողական և ֆունկցիոնալ արդյունքներ՝ կարգավորելով հզորության խտությունը, իմպուլսի տևողությունը և սկանավորման արագությունը՝ ակտիվացնելով տարբեր ջերմային մեխանիզմներ.

Գրավորագրումը իրականացվում է մատերիալի սուբլիմացիայի միջոցով, որը ստեղծում է այն համապարփակ խորությունները, որոնք հաճախ երևում են արտադրանքներում՝ երբեմն հասնելով մոտավորապես 1 մմ խորության: Այնուհետև կա անիլացումը, որի ժամանակ վերահսկվող օքսիդացում է տեղի ունենում մակերևույթի տակ: Այս տեխնիկան բավականին տարածված է ստայնլես պողպատի կամ տիտանի նման նյութերի վրա աշխատելիս, հատկապես այն դեպքում, երբ անհրաժեշտ է ստեղծել կոռոզիայի նկատմամբ դիմացկուն և տեսանելի նշաններ: Փրփրացման գործընթացները ընդարձակում են պոլիմերային մատրիցները, ինչի արդյունքում ստացվում են այս բաց գույնի, բարձրացված տարրերը, որոնք հաճելի են մեր մատների համար և ապահովում են հիասքանչ համապարփակ հակազդեցություն: Գույնի փոփոխությունների դեպքում արտադրողները հիմնվում են նյութերի մեջ գտնվող ներկերի կամ լրացուցիչ նյութերի լուսաքիմիական փոփոխությունների վրա: Այս մոտեցումը մակերևույթից նյութ չհեռացնելով ապահովում է մշտական բրենդավորում օրինակ՝ մահուդների կամ ինժեներական պլաստմասսաների վրա: Բոլոր այս տարբեր մեթոդները ունեն մեկ ընդհանուր բան՝ դրանք բոլորը աշխատում են նույն 10,6 մկմ ֆոտոնային աղբյուրի հետ: Սակայն դրանց յուրահատկությունը կայանում է նրանում, որ յուրաքանչյուր նյութ տարբեր կերպ է արձագանքում ջերմային սահմաններին: Հենց դրա համար է այս համակարգը մնում այսքան բազմակի օգտագործման հնարավորություն ունեցող տարբեր ոլորտներում, որտեղ ամենաշատը կարևորվում է ճշգրտությունը՝ սկսած բժշկական սարքավորումների արտադրությունից մինչև ավիատիեզերական բաղադրիչների արտադրություն:

FAQ բաժին

Ինչ է բնակչության ինվերսիան CO₂ լազերում?

Բնակչության ինվերսիան վիճակ է, երբ գերազանցապես շատ մասնիկներ գտնվում են ակտիվացված վիճակում, քան ցածր էներգիայի վիճակներում: CO₂ լազերում սա ձեռք է բերվում էներգիայի փոխանցման միջոցով՝ օգտագործելով CO-N-He գազային խառնուրդ, որը հնարավորություն է տալիս արդյունավետ լազերային ակտիվություն իրականացնել:

Ինչու՞ է 10,6 մկմ ալիքի երկարությունը կարևոր CO₂ լազերներում?

10,6 մկմ ալիքի երկարությունը կարևոր է, քանի որ այն ունի ամենաբարձր գերազանցման գործակիցը, ինչը այն արդյունավետ դարձնում է արդյունաբերական կիրառումների համար, հատկապես այն դեպքերում, երբ օրգանական նյութերը կլանում են լույսը այդ ալիքի երկարության վրա:

Ինչպե՞ս են գալվանոմետրային սկանավորման համակարգերը տարբերվում ֆիքսված օպտիկայից CO₂ լազերային մարկիրավորման մեքենաներում:

Գալվանոմետրային սկանավորման համակարգերը օգտագործում են կառավարվող հայելիներ՝ լազերային ճառագայթները ուղղելու համար՝ արագ և բարդ մարկիրավորումներ կատարելու համար: Ի հակադրություն դրան, ֆիքսված օպտիկայի դեպքում առարկան շարժվում է ստատիկ ճառագայթի տակ, ինչը ավելի լավ կայունություն է ապահովում փորագրման աշխատանքների համար:

Որ նյութերն են կարող արդյունավետ կլանել CO₂ լազերային էներգիան:

Նյութեր, ինչպես օրինակ՝ պոլիմերները (ակրիլ, ABS պլաստմասսա), փայտը, կաշին և մանրաթելերը, ունեն բարձր կլանման ցուցանիշներ CO₂ լազերային էներգիայի համար՝ իրենց օրգանական միացությունների կառուցվածքի շնորհիվ, որը համապատասխանում է լազերի ալիքի երկարությանը:

Ի՞նչ ջերմային մշակման ռեժիմներ են հասանելի CO₂ լազերային մարկիրավորման մեքենաներում:

Հիմնական ջերմային մշակման ռեժիմներն են՝ փորագրումը, ջերմային մշակումը (աննեալինգը), փրփրացումը և գույնի փոփոխությունը, որոնք յուրաքանչյուրը տալիս են տեսանելի և ֆունկցիոնալ արդյունքներ՝ կախված հզորության խտությունից և ջերմային մեխանիզմներից: