Који је принцип рада ласерске машине за обележавање CO2?

СО2 ласерска генерација: узбуђење гаса и емисија фотона 10,6 мкм

Улога CONHe гасне смеше у постизању инверзије популације

Инверзија популације, која је у основи оно што чини ласере да раде, се дешава када постоји посебан вид преноса енергије између гасова у самој правој мешавини. Када молекуле азота погоди електрична струја, они преносе своју додатну енергију молекулима угљен-диоксида током тих малих молекуларних удара које називамо сукобима. Ово повећава СО2 до оног што научници називају горњи ниво ласера, посебно 00°1 стање. Хелијум овде игра две важне улоге. Прво, помаже молекулима СО2 да се брже охладе из нижег енергетског стања (то је ниво од 10°0), тако да ствари не буду заглављене или заглављене. Друго, хелијум заправо односи топлоту од места где се све ово дешава унутар ласерске цеви. То одржава температуре стабилним и значи да цео систем траје дуже пре него што је потребно заменити. Већина ласерских уређаја користи око 10 до 20 посто СО2, још 10 до 20 посто азота, а остатак испуњава хелијем који чини 60 до 80 посто мешавине. Ова комбинација заиста добро ради за добивање добре ласерске снаге док и даље траје дуго у реалним апликацијама у складу са индустријским стандардима које су поставили људи из Међународне електротехничке комисије у складу са њиховим смерницама ИЕЦ 60825-1.

Електрични испуштај узбуђење и стимулисана емисија на 10,64 мкм

Када високонапонски ток или радиоfrekvenчни пуњење прође кроз гасну смешу, ствара се куп енергичних електрона. Ови електрони имају тенденцију да ударе молекуле азота до њиховог вибрационог стања v=1 које траје прилично дуго. Шта ће се догодити? Па, током тих сукоба између узбуђених азотних и угљен-диоксидних молекула, енергија се пролази док не видимо да ЦО2 популише ниво енергије 00°1. Како се ови молекули СО2 спуштају до нивоа 10°0, они ослобађају фотоне око 10,64 микрометра. Ова специфична таласна дужина уопште није случајна, већ долази директно од тога како вибрације и ротација молекула интеракционишу. У ласерској шупљини, огледала на оба краја одбијају ове фотоне напред и назад, што изазива више емисије и повећава интензитет светлости. Већина људи који раде са овим ласерима примећује да се линија од 10,6 микрометра истиче међу осталим у опсегу од 9,2 до 10,8 микрометра. Зашто? -Не знам. Зато што у нормалним условима рада, ова таласна дужина има највећи коефицијент добитка. То га чини супер ефикасним за индустријске маркирање, посебно када се ради о органским материјалима који заиста апсорбују светлост на овој таласној дужини.

Достављање зрака и прецизно фокусирање у ласерским машинама за обележавање ЦО2

Галванометријски системи за скенирање и фиксна оптичка: брзина, тачност и прикладност

Галванометри се ослањају на огледала која се управљају серво-уређајима како би усмерили ласерске зраке преко радних површина брзином изнад 10 метара у секунди. Ово омогућава брзо обележавање сложених дизајна и густих кодова ДатаМатрикс без додирвања материјала. Систем може да понавља позиције у оквиру од 0,01 мм, што га чини одличним за мале ознаке потребне у производњи електронике, имплантабилним медицинским уређајима и деликатним апликацијама за паковање филмова. Фиксирана оптика има сасвим другачији приступ. Ове машине заправо померају објекат под статичним ласерским зраком, пружајући бољу механичку стабилност за теже послове као што је дубоко гравирање на ливеним металима или креирање великих знакова. Галванометри дефинитивно побеђују када је брзина и свестраност најважније, али фиксна оптика има тенденцију да одржава бољу дубину фокуса на површинама које нису савршено равне или стабилне због промена температуре. Због тога многи произвођачи и даље воле фиксну оптику за примене у којима је тачно позиционирање важније од брзине како се нешто уради.

Дизајн Ф-тета леће и оптимизација величине тачке за 10,6 мкм таласне дужине

Ф-тета сочива играју веома важну улогу у постизању равномерне фокусе широм целе области обележавања када раде са галванометријским ласерским системима ЦО2. Ове специјалне сочиве решавају проблеме са кривином поља и искривљењем јер одржавају прави однос између нагиба огледала и места на које се светло фокусира на радни комад. То значи да ласерска тачка остаје приближно исте величине и снаге било да је у средини или на ивицама онога што треба обележавати. Специјално изграђена за управљање инфрацрвеним таласним дужинама од 10,6 микрометра, већина модерних верзија има више слојева направљених од цинк селенида или галијум арсенида. Такође се снабдевају посебним премазима који смањују нежељене одражаје и деформације које се односе на топлоту током рада. Када све функционише исправно, ове сочиве могу да производе мрље до око 90 микрометра у дијаметру. Овај ниво прецизности је веома важан за читање малих 2Д кодова, сложених дијаграма кола и текста мањих од милиметара без замагљених тачака или тих досадних ефекта ореола који уништавају јасноћу.

Интеракција материјала: Како машине за ласерско обележавање СО2 мењају површине

Силна инфрацрвена апсорпција у органским материјалима (полимери, дрво, кожа, текстил)

Ласери СО2 који раде на 10,6 микрона веома добро се подударају са основним вибрационим обрасцима који се налазе у уобичајеним органским једињењима - посебно онима C=O, O-H и C-O веза које су свуда у материјама на бази угљеника. Зато се ласери тако снажно апсорбују материјалима. Узмите на пример полимере: акрил, АБС пластик и полипропилен ће усичати између 60% и скоро сву улазну ласерску енергију на овој таласној дужини. А када је реч о природним материјалима, ствари постају још боље. Дрво, кожа и памучни тканини заправо апсорбују више од 80% јер садрже много целулозе и протеина. Оно што се догодило затим је прилично невероватно. Ласер ствара интензивну топлоту тамо где удари материјал, понекад повећавајући температуру преко 3.000 степени Целзијуса за само неколико хиљадатих секунда. Али ово је паметни део: већина те топлоте остаје у врло танком слоју, обично само 0,1 до 0,5 милиметра дубине. То значи да произвођачи могу да промене изглед или хемијско понашање површина без физичког притиска. Шта је било резултат? Чисте, трајне ознаке на деликатним деловима који би обично били оштећени традиционалним методама.

Модови топлотне обраде: гравирање, одгајање, пеновање и промена боје

Машине за ласерско обележавање ЦО2 постижу различите визуелне и функционалне резултате модулисањем густине снаге, трајања пулса и брзине скенирањаактивисањем различитих топлотних механизама:

Гравирање ради тако што се материјал уклања путем сублимације, што ствара тактилне дубине које често видимо у производима, понекад достижу дубину од око 1 мм. Затим постоји и одгајање, где се контролисана оксидација дешава испод површине. Ова техника је прилично уобичајена када се ради са материјалима као што су нерђајући челик или титанијум, посебно за стварање трагова који се издрже корозије док се визуелно истичу. Процеси пенирања проширују полимерске матрице, што резултира светлим, подигнутим карактеристикама које се одлично осећају под нашим прстима и пружају одличну тактилну повратну информацију. Када је реч о промени боја, произвођачи се ослањају на фотохемијске промене боја или пунила у материјалима. Овај приступ оставља трајно обележавање на стварима као што су тканине и инжењерске пластике без уклањања било каквог материјала са површине. Све ове различите методе имају једну заједничку ствар. Све раде са истим 10.6 микрометровим фотонским извора. Оно што их чини посебним је то што сваки материјал другачије реагује на топлотне прагове. Зато је овај систем остао тако свестраан у различитим индустријама где је прецизност најважнија, од производње медицинских уређаја до производње ваздухопловних компоненти.

Подела за често постављене питања

Шта је инверзија популације у ласеру СО2?

Инверзија популације је стање у којем више честица постоји у узбуђеном стању него у нижим енергетским стањима. У ласеру СО2, ово се постиже преносом енергије која укључује смешу гаса СО-Н-Хе, што олакшава ефикасну ласерску активност.

Зашто је таласна дужина од 10,6 микрометра значајна у ласерима СО2?

Такав је значајан зато што има највећи коефицијент добитка, што га чини изузетно ефикасним за индустријске апликације, посебно оне које укључују органске материјале који апсорбују светлост на овој таласној дужини.

Како се системи за галванометријско скенирање разликују од фиксне оптике у машинама за ознаку ласера ЦО2?

Галванометрични системи за скенирање користе контролисана огледала за управљање ласерским зрацима за брзе и сложене обележавања. За разлику од тога, фиксна оптика помера објекат под статичним зраком, пружајући бољу стабилност за гравирање.

Који материјали могу да у великој мери апсорбују енергију ласера СО2?

Материјали као што су полимери (нпр. акрил, АБС пластика), дрво, кожа и текстил имају високу стопу апсорпције за ласерску енергију ЦО2 због њихове структуре органских једињења, које се усклађују са таласном дужином ласера.

Који су модови топлотне обраде доступни у машинама за ласерско обележавање ЦО2?

Главни начини термичке обраде укључују гравирање, одгајање, пене и промену боје, од којих сваки нуди карактеристичне визуелне и функционалне резултате засноване на густини снаге и топлотним механизмима.