Πώς λειτουργούν τα λέιζερ CO2;

Ένα λέιζερ CO2 είναι ένας τύπος λέιζερ αερίου. Σε αυτήν τη συσκευή, η ηλεκτρική ενέργεια διοχετεύεται μέσω ενός σωλήνα γεμάτου με αέριο, παράγοντας φως. Τα άκρα του σωλήνα είναι καθρέφτες. ένα από τα οποία είναι πλήρως ανακλαστικό και το άλλο που αφήνει λίγο φως. Το μείγμα αερίων αποτελείται γενικά από διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο και ήλιο. Το φως που παράγεται από τα λέιζερ CO2 είναι αόρατο, πέφτοντας στο πολύ υπέρυθρο εύρος του φάσματος φωτός.

Όταν διεγείρονται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα, τα μόρια αζώτου στο μείγμα αερίων γίνονται ενθουσιασμένα, που σημαίνει ότι κερδίζουν ενέργεια. Το άζωτο χρησιμοποιείται επειδή μπορεί να διατηρήσει αυτήν την διεγερμένη κατάσταση για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να εκφορτίζει την ενέργεια με τη μορφή φωτονίων ή φωτός. Οι δονήσεις υψηλής ενέργειας του αζώτου με τη σειρά τους διεγείρουν τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα. Σε αυτό το σημείο, το λέιζερ επιτυγχάνει μια κατάσταση που ονομάζεται αντιστροφή πληθυσμού, το σημείο στο οποίο ένα σύστημα έχει πιο διεγερμένα σωματίδια από ό, τι τα μη διεγερμένα. Για να παράγει το λέιζερ μια ακτίνα φωτός, τα άτομα αζώτου πρέπει να χάσουν την ενθουσιασμένη τους κατάσταση απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Αυτό συμβαίνει όταν τα διεγερμένα άτομα αζώτου έρχονται σε επαφή με τα πολύ κρύα άτομα ηλίου, γεγονός που προκαλεί το άζωτο να απελευθερώνει φως.

Το παραγόμενο φως είναι πολύ ισχυρό σε σύγκριση με το κανονικό φως, επειδή ο σωλήνας των αερίων περιβάλλεται από καθρέφτες, οι οποίοι αντανακλούν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που διασχίζει τον σωλήνα. Αυτή η αντανάκλαση του φωτός προκαλεί την αύξηση της έντασης των κυμάτων φωτός από το άζωτο. Το φως αυξάνεται καθώς ταξιδεύει μπρος-πίσω μέσω του σωλήνα, βγαίνει μόνο αφού γίνει αρκετά φωτεινό για να περάσει από τον μερικώς ανακλαστικό καθρέφτη.

Το φως από ένα λέιζερ CO2 είναι αρκετά ισχυρό για να κόβει πολλά υλικά, όπως ύφασμα, ξύλο και χαρτί. Τα πιο ισχυρά λέιζερ CO2 χρησιμοποιούνται για την κατεργασία χάλυβα και άλλων μετάλλων. Αν και τα λέιζερ CO2 με την υψηλότερη ισχύ λειτουργούν πάνω από 1.000 W, αυτά που χρησιμοποιούνται για μηχανική κατεργασία είναι γενικά μεταξύ 25 και 100 W. Συγκριτικά, οι δείκτες λέιζερ είναι μερικές χιλιοστά του Watt. Επειδή βρίσκεται στο υπέρυθρο, έχει πολύ μεγάλο μήκος κύματος, περίπου 10,6 μικρόμετρα. είναι πολύ μεγαλύτερο από το ορατό φως, το οποίο κυμαίνεται μεταξύ περίπου 450 και 700 νανόμετρα. Καθώς συνεχίζονται τα λέιζερ, ο τύπος CO2 είναι ο πιο ισχυρός στην παραγωγή.