CO2 лазердик белгилөө машинасынын иштөө принциби эмне?

CO2 лазердин генерациясы: газдын жарыктыруусу жана 10,6 мкм фотондун чыгарылышы

Популяциянын инверсиясын камсыз кылууда CO–N–He газ аралашмасынын ролу

Лазерлердин иштешине шарт түзгөн калктын инверсиясы газдардын ортосунда энергиянын өзгөчө түрү туура аралашма менен өткөрүлүп берилиши менен болот. Азот молекулалары электр тогу менен кагышканда, алар көмүр кычкыл газынын молекулаларына кошумча энергиясын өткөрүп беришет. Бул CO2ди окумуштуулар жогорку лазердик деңгээлге чейин, тактап айтканда 00°1 абалына чейин көтөрөт. Гелий бул жерде эки маанилүү ролду ойнойт. Биринчиден, бул көмүр кычкыл газынын молекулаларынын төмөнкү энергиялык абалынан тез муздашына жардам берет (бул 10°0 деңгээли) ошондуктан нерселер тыгылып калбайт же тыгылып калбайт. Экинчиден, гелий ысыкты лазер түтүгүнүн ичиндеги бардык иш-аракеттерден алып кетет. Бул температураны туруктуу кармап турат жана бул системаны алмаштыруу керек болгонго чейин узакка созушу мүмкүн дегенди билдирет. Көпчүлүк лазердик орнотуулар 10-20% көмүр кычкыл газы, 10-20% азотту жана калганын гелий менен толтурат. Бул айкалыштыруу жакшы лазердик чыгууну алуу үчүн абдан жакшы иштейт, бирок чыныгы дүйнөдө колдонууда узак убакытка чейин иштейт, эл аралык электротехникалык комиссиянын IEC 60825-1 көрсөтмөлөрүнө ылайык.

10,64 мкмде электр разряды менен уялтуу жана стимулдун таасири менен чыгарылуу

Жогорку кернештүү туруктуу ток же РЧ-разряд газдын аралашмасы аркылуу өткөндө, энергиялыу электрондордун чоң тобу пайда болот. Бул электрондор азот молекулаларын алардын v=1 тербелмелүү кыяжына чейин көтөрүп, бул кыяж олдун узак убакыт сакталат. Андан кийин эмне болот? Негизинде, тездетилген азот менен көмүрт диоксиди молекулаларынын ортосундагы соқкулар учурунда энергия өтөт да, натыйжада CO₂ молекулалары 00°1 энергетикалык деңгээлинэ көтөрүлөт. Бул CO₂ молекулалары 10°0 деңгээлинэ түшкөндө, алар 10,64 микрометрге жакын фотондарды чыгарышат. Бул белгилүү толкун узундугу ар дайым кездейсоок эмес, башкача айтканда, бул молекуланын тербелмелүү жана айлануучу кыяжынын өз ара аракеттешүүсүнөн пайда болот. Лазердик кавитация ичинде эки учуна орнотулган ойноктор бул фотондорду алга-артка чагылдырып, андан кийинки излучениелерди көбөйтүп, жарыктын интенсивдүүлүгүн күчөтөт. Бул лазерлер менен иштеген көпчүлүк адамдар 9,2–10,8 микрометр диапазонундагы башка сызыктардын ичинен 10,6 микрометрлик сызыктын айрыкча байкалышын байкашат. Бул эмнеден? Себеби, нормалдуу иштөө шарттарында бул белгилүү толкун узундугу эң жогорку күчөтүү коэффициентине ээ. Бул органикалык материалдарга бул толкун узундугунда жарыктын жакшы сиңирилиши салтанып, өнөрөттүк белгилөө иштеринде айрыкча эффективдүүлүк берет.

CO2 лазердик белгилөө машиналарында нурду тапшыруу жана так фокусдоо

Гальванометрдик сканерлөө системалары менен туруктуу оптика: ылдамдык, тактык жана колдонуу үчүн ыңгайлуулук

Гальванометрдик системалар лазер нурларын иштөө бетине 10 метрден ашык секундасына өтүштөрдүн үстүнөн жылдыруу үчүн сервомоторлор менен башкарылган ойнокторго таянат. Бул материалга тийгендиксиз кыйынчылыгы жогорку дизайндарды жана тыгыз DataMatrix коддорун тез белгилөөгө мүмкүндүк берет. Система 0,01 мм ичинде оңой позицияларды кайталай алат, бул электроника өндүрүшүндө, имплантталган медициналык куралдарда жана жумшак пленкалык оролуулардын колдонулушунда кичинекей белгилерди түзүү үчүн өтө жакшы. Туруктуу оптика башка ыкма менен иштейт. Бул машиналар лазер нурларын туруктуу калтырып, объектти статик лазер нурунун астында жылдырат, бул чоң көлөмдүү металлдарды терең гравирлоо же чоң белгилерди түзүү сыяктуу катуу иштер үчүн механикалык туруктуулукту жакшыртат. Гальванометрлер ылдамдык жана көп функциялуулук маанилүү болгондо аныкталат, бирок туруктуу оптика температура өзгөрүштөрүнө байланыштуу идеалдуу тегиз же туруктуу эмес беттерде фокус тереңдигин жакшы сактайт. Ошондуктан бир нече өндүрүшчүлөр так позициялаштыруу иштөөнүн канчалык тез аткарылышына караганда маанилүүрөөк болгондо туруктуу оптикага ишенишет.

F-Theta линзасынын конструкциясы жана 10,6 мкм толкун узундугу үчүн даракча өлчөмүн оптималдаштыруу

F-Theta линзасы гальванометрлүү CO2 лазер системаларында белгилөө аймагынын бардык жеринде бирдей фокус түзүү үчүн чыныгы мааниге ээ. Бул арнайы линзалар оптикалык талаа ичеги жана башкаруу искерчилигин туура келтирет, анткени алар ойноктордун чейрөөсү менен нурдун иштеп жаткан детальга түшүү орду ортосундагы түз сызыктык мамилени сактайт. Бул лазердик даракча ортосунда же белгилөө аймагынын четинде болгондо да, диаметри жана күчү дээрлик бирдей калат. Алар 10,6 микрометр инфракызыл толкун узундугун иштетүүгө арнанган, ал эми көпчүлүк заманбап моделдеринде цинк селенид же галлий арсенид материалдарынан жасалган көп катмарлуу линзалар колдонулат. Ошондой эле алар иштегенде керексиз чагылыштарды жана жылуулукка байланыштуу искерчиликтерди кемитүү үчүн арнайы жабык түзүштөрү бар. Бардыгы туура иштегенде, бул линзалар диаметри 90 микрометрге чейинки даракчаларды түзүшөт. Бул талаа тапшырмалардын тактыгы 2D коддорду окуу, татаал электрондук схемаларды белгилөө жана миллиметрден кичине текстти белгилөө үчүн өтө маанилүү, анткени бул учурда даракчалар туманданбайт же ачыктыкты бузган тоскоолдуктар — «ореол» эффекттери пайда болбойт.

Материалдардын өз ара аракеттешүүсү: CO2 лазердик белгилөө машиналары үстүнкү беттерди кандай өзгөртөт

Органикалык материалдарда (полимерлер, урчак, тери, тоңкоолор) күчтүү инфракызыл сиңирүү

10,6 микрондогу CO2 лазерлары органикалык бирикмелердин негизги тербелүү өрнөктөрүнө – атап айтканда, карбондук заттардын бардыгында кездешүүчү C=O, O-H жана C-O байланыштарына – чыныгы баарынан жакшы ылайык келет. Ошондуктан бул лазерлер материалдар тарабынан ошол узундукта өтө күчтүү сорулуп алынат. Мисалы, полимерлерге келсек: акрил, ABS пластик жана полипропилен бул толкун узундугунда кирген лазер энергиясынын 60% дан баарынан жогору гана сорулуп алат. Ал эми табигый материалдарга келсек, иштер дагы да жакшыраат. Ут, жылкы териси жана хлопок ткандары целлюлоза жана протеиндерди көп камтыгандыктан, алар 80% дан ашык сорулуп алат. Андан кийинки процесс чыныгы баарынан таң калдырарлык. Лазер материалга тийгендеги жерде интенсивдүү жылуулукту түзөт, анда температура бир нече мыңдын бир бөлүгүндө 3000 градус Цельсийден жогору болушу мүмкүн. Бирок аңгеме турган негизги жагы: бул жылуулуктун көпчүлүгү өтө жупа катмарда – адатта 0,1–0,5 миллиметр тереңдүктө – сакталат. Бул производстводо беттин сырткы көрүнүшүн же химиялык өзгөрүшүн физикалык басым колдонбостон өзгөртүүгө мүмкүндүк берет. Натыйжа? Традициялык ыкмалар менен кадимкиден зыян көргөн нежил бөлүктөрдө таза, туруктуу белгилер.

Жылуулук иштетүү режими: Гравирлоо, Термиялык иштетүү, Көпүрөлөштүрүү жана Түс өзгөрүшү

CO2 лазердик белгилөө машиналары күчтүн тыгыздыгын, импульстун узактыгын жана сканердөө ылдамдыгын өзгөртүү аркылуу ар түрлүү көрүнүштүк жана функционалдык натыйжаларга жетет — бул ар түрлүү жылуулук механизмдерин ишке ашырат:

Гравирлоо иштери сублимация аркылуу материалды алып салуу аркылуу жүрөт, бул кэпилдиктеги тактильдик тереңдүктөрдү түзөт, алардын тереңдүгү кэдээдэ 1 мм чейин жетиши мүмкүн. Андан соң аннейлинг бар, бул үстүнөн тез арада контролдолгон оксидденүү өтөт. Бул техника негизинен коррозияга төзүмдүү белгилерди түзүү үчүн, айрыкча кооз челик же титан сыяктуу материалдар менен иштегенде кеңири колдонулат, бирок визуалдык түрдө да башка материалдардан айырмаланат. Көбүрөк иштөө процесси полимердик матрицаларды кеңейтүү аркылуу жүрөт, натыйжада жарык түстөгү, көтөрүлгөн элементтер пайда болот, алар баш бармагыбызга жакшы сезилет жана тактильдик кайтаруу (фидбэк) берет. Түс өзгөрүштөрүнө келгенде, өндүрүүчүлөр материалдардын ичиндеги боёктордун же толтуруучулардын фотохимиялык өзгөрүштөрүнө таянат. Бул ыкма беттен материалды алып салбай, тканьдар жана инженердик пластмассалар сыяктуу заттарга туруктуу бренддик белгилерди түзүп калтарат. Бул ар кандай ыкмалардын бир гана орток өзгөчөлүгү бар — алар баарысы бирдей 10,6 микрометр фотондук булакта иштейт. Алардын айырмачылыгы — ар бир материал жылуулук чегине ар кандай жооп берет. Ошондуктан бул система медициналык курал-жабдыктарды өндүрүүдөн аэрокосмостук компоненттерди өндүрүүгө чейин, тактык маанилүү болгон ар кандай өнөрөлөрдө ошончолук көп тараптуу калат.

Көп берилүүчү суроолор

CO₂ лазеринде калкындын тескерилиши деген эмне?

Калкындын тескерилиши — бул башкача айтканда, көп санда бөлөкчөлөр төмөнкү энергиялык деңгээлдөрдөн жогоруда болгон күй. CO₂ лазеринде бул күй CO-N-He газ аралшынысын камтыган энергиянын өтүшү аркылуу ишке ашырылат, бул лазердик активдүүлүктү тиимдүүлүк менен камсыз кылат.

CO₂ лазерлеринде 10,6 микрометр толкун узундугу неге маанилүү?

10,6 микрометр толкун узундугу эң жогорку күчөтүү коэффициентине ээ болгондуктан маанилүү, бул аны органикалык материалдардын бул толкун узундугунда жакшы сиңирүүсүнө байланыштуу өнөрөсөлдөгү колдонулуштар үчүн өтө тиимдүү кылат.

CO₂ лазердик белгилөө машиналарында гальванометрдик сканерлео системалары туруктуу оптикалык системалардан кандай айырмаланат?

Гальванометрдик сканерлео системалары лазер шооласын чуркундургуучу ойнокторду пайдаланат, бул тез жана татаал белгилөөлөрдү жасоого мүмкүндүк берет. Ал эми туруктуу оптикалык системаларда объект статикалык шоола астында жылдырылат, бул гравюра иштери үчүн туруктуулукту жакшыртат.

Кайсы материалдар CO₂ лазердик энергияны жакшы сиңирет?

Полимерлер (мисалы, акрил, ABS пластик), урмат, жылкы териси жана тканьдардын CO2 лазер энергиясын жутуу көрсөткүчү башкача айтканда органикалык бирикмелеринин курамына байланыштуу жогорку деңгээлде болот, анткени алар лазердин толкун узундугуна ылайык келет.

CO2 лазер маркировка машиналарында кандай термалдык иштетүү режими мүмкүн?

Негизги термалдык иштетүү режимдери — гравюра, токтотуу, көпүрөлүү жана түс өзгөрүшү. Алар бардыгы күчтүүлүк тыгыздыгы жана термалдык механизмдерге негизделген визуалдык жана функционалдык натыйжаларды берет.