كيف يعمل ليزر ثاني أكسيد الكربون؟

ليزر ثاني أكسيد الكربون هو نوع من أنواع ليزر الغاز. في هذا الجهاز ، يتم تشغيل الكهرباء من خلال أنبوب مملوء بالغاز ، مما ينتج عنه ضوء. نهايات الأنبوب مرايا. أحدهما عاكس تمامًا والآخر يسمح بمرور بعض الضوء. يتكون خليط الغاز بشكل عام من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيدروجين والهيليوم. الضوء الناتج عن ليزر ثاني أكسيد الكربون غير مرئي ، يقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة من طيف الضوء.

عندما يتم تحفيزها بواسطة تيار كهربائي ، تصبح جزيئات النيتروجين في خليط الغاز متحمسة ، مما يعني أنها تكتسب الطاقة. يستخدم النيتروجين لأنه يمكنه الاحتفاظ بهذه الحالة المثارة لفترات طويلة من الزمن دون تفريغ الطاقة في شكل فوتونات أو ضوء. الاهتزازات عالية الطاقة للنيتروجين بدورها تثير جزيئات ثاني أكسيد الكربون. في هذه المرحلة ، يحقق الليزر حالة تسمى الانعكاس السكاني ، وهي النقطة التي يكون فيها النظام به جسيمات أكثر إثارة من الجسيمات غير المثارة. لكي ينتج الليزر شعاعًا من الضوء ، يجب أن تفقد ذرات النيتروجين حالتها المثارة عن طريق إطلاق الطاقة على شكل فوتونات. يحدث هذا عندما تتلامس ذرات النيتروجين المثارة مع ذرات الهيليوم شديدة البرودة ، مما يتسبب في إطلاق النيتروجين للضوء.

يعتبر الضوء الناتج قويًا جدًا مقارنة بالضوء العادي لأن أنبوب الغازات محاط بمرايا تعكس معظم الضوء الذي يمر عبر الأنبوب. يتسبب هذا الانعكاس للضوء في زيادة شدة موجات الضوء التي ينتجها النيتروجين. يزداد الضوء أثناء انتقاله ذهابًا وإيابًا عبر الأنبوب ، ولا يخرج إلا بعد أن يصبح ساطعًا بدرجة كافية ليمر عبر المرآة العاكسة جزئيًا.

الضوء المنبعث من ليزر ثاني أكسيد الكربون قوي بما يكفي لقطع العديد من المواد ، بما في ذلك القماش والخشب والورق ؛ تستخدم أقوى أنواع ليزر ثاني أكسيد الكربون لتصنيع الفولاذ والمعادن الأخرى. على الرغم من أن ليزرات ثاني أكسيد الكربون عالية الطاقة تعمل بأكثر من 1000 واط ، فإن تلك المستخدمة في المعالجة تتراوح بين 25 و 100 واط ؛ بالمقارنة ، مؤشرات الليزر هي بضعة آلاف من واط. نظرًا لوجودها في الأشعة تحت الحمراء ، لها طول موجي طويل جدًا ، حوالي 10.6 ميكرومتر ؛ إنه أطول بكثير من الضوء المرئي ، والذي يمتد بين 450 و 700 نانومتر. مع استمرار الليزر المستمر ، يعتبر نوع ثاني أكسيد الكربون هو الأقوى في الإنتاج.