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各种激光气体特性大揭秘!

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-09-28 10:22:00【

  气体激光所采用的工作物质,可以是原子气体、分子气体、电离化的离子气体以及金属蒸汽等,因此可相应的称为原子激光气体(如:氦氖激光)、分子激光气体(如:二氧化碳激光)、离子激光气体(如:氩气激光)、金属蒸汽激光(如:铜蒸汽激光)。一般说来,激光气体由于其物态固有的特性,所以有些因此而产生的特徵;优点方面是:气体分子分布均匀、能阶较单纯,所以激光气体的光品质在均匀性和同调性方面都较佳,干涉或精密量测用要求高品质的激光气,通常才用;另外气体分子对流、循环较快速,容易作冷却处理,所以在需要高功率且连续运转的应用,如激光切割、銲接等,也大都才用激光气体。缺点上则有:因为气体密度最低,要得到瞬间的脉衝高峰值功率比较难,所以用在金属上的雕刻比较少。
 

 

激光气体在工作

 


  不同的激光气体有不同的特性!
  氦气是一种惰性工业气体,具有高导热性,在金属如铝、不锈钢、铜及一些镁合金的焊接过程中,需要提高热量输入时,可以保护焊接熔池并防止氧化。
  氩气用于建立一种惰性气体屏蔽,通常与其它工业气体混合使用如二氧化碳、氧气、氢气及氮气,可强化气体保护金属弧焊的电弧稳定性和特性,此外还是钨极电弧焊(GTAW)工艺的主要保护气体。
  高纯二氧化碳气体常与氩气混合形成一种保护气体,在电弧焊(GTAW)过程中防止熔融金属受到空气污染。
  氧气可用作等离子切割气体以及激光切割辅助气体,还可少量添加用作保护气体,用于碳及不锈钢焊接。
  氢气是所有气体中最轻的一种。用于提高等离子焊接及切割作业,由于氢气可以减少氧化物,通常与氩气混合用于不锈钢焊接。
  高纯氮气可用作激光切割或等离子切割的辅助气体,还可作为不锈钢焊接的保护气体。
  乙炔是目前所有市售可燃气体中火焰温度最高的气体,可为氧燃料焊接和切割以及钎焊作业提供理想的燃烧环境。



  激光气体大概可分为:
  1.氦氖激光(He-Ne Laser) - 是第一步问世的激光气体,介质是氖,但在氦氖混合气中氦远比氖多,才能使氖产生激光作用。,虽然它的运转效率很低,输出功率不高,一般只有几毫瓦或数十毫瓦,但是它的光束品质极佳,又为可见光波段的红光(波长以0.6328 微米为主),製造和结构上也算是简单,最能示范激光光以及光波的特性,用途普及,被广泛应用在:标定、准直、教学实验、展示、精密量测、干涉术、全像术、检测、热感应输出、医疗、…等等。

  2.二氧化碳激光(CO2激光) - 是以放电方式激发的高功率激光。这种激光中的气体,以氦及氮为主,介质气体二氧化碳反而最少,原因是大量的氦和氮,才能帮助少量的二氧化碳进入群数反转。波长较长可证明爱因斯坦长波长介质较容易发生受激放射的理论。二氧化碳激光是一种分子激光气体,系以二氧化碳气体分子为工作介质,利用CO2气体分子的两个振动能阶(对称振动和屈折振动)态形成的居量反转而引出激光光来。因为气体分子的振动能阶态能量很低,容易激发,再加上激光产生的量子效率高达百分之五十左右,所以CO2激光的运转效率很高,作为高功率输出的激光最为恰当。它的输出波长在10.6 微米的中红外线波段,是水分子极容易吸收的波段,所以对人体表层组织烧切或磨皮方面效果很好,但是这个波段光束需要使用比较特别材料的光学元件。因为它输出功率高,热效应明显,用途极广,所以一直是国际激光市场产值最高的激光种类,也因此CO2激光的发展很快,因应不同的用途、不同的功率,市面上CO2激光种类很多。

  3.卤化惰性气体 - 是优秀的紫外线激光介质,其种类有氟化氩、氟化氪、氟化氙、氯化氙等,都输出紫外线,且效率可达 1%。

  4.惰性气体 - 氩、氪和氙气等,是优秀的可见光激光光源。氩离子和氪离子激光,分别输出紫、蓝、天蓝、绿和黄、橙、红等波长的激光。这些激光以高输入和输出为特色,把这两种气体混合,激光光看似白色但又可把各色光分离,在舞台效果方面甚受重用。

 

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