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二氧化碳在激光器中的应用

发布日期:2022-07-14 作者: 点击:

二氧化碳在激光器中的应用


特殊气体包括单一气体和混合气体,以满足特定用途。特殊气体(Specialtygases)种类繁多,一般可分为电子气体、标准气体、环保气体、医疗气体、焊接气体、杀菌气体等。广泛应用于电子、电力、石化、采矿、钢铁、有色金属冶炼、热工程、生化、环境监测、医学研究与诊断、食品保鲜等行业。那么激光器中特殊气体的应用是怎样的呢?


激光器是一种可以发射激光的设备。激光器分为固体激光器.气体激光器.染剂激光器.半导体激光器.光纤激光器和自由电荷激光器有6种。气体激光器是一种使用气体作为增益介质的激光器,通常用于气体放电的泵。常见的气体类型包括原子气体.惰性气体离子激光器.金属蒸汽激光器).分子气体(N2激光器.二氧化碳激光器).准分子气体,也有独特的气体激光器,根据化学变化提供泵能。下面主要介绍二氧化碳在激光器中的应用。

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一.二氧化碳激光器是什么?

CO2激光器是气体分子激光器,工作材料是CO气体,辅助气体有N2、氦、氙、氢等。由于这种类型的激光器传热效率高达25%。因此制成高功率输出的激光器。CO激光器的波长为10.6μm,它是一种看不见的红外线,当它与生物组织一起工作时,它几乎被生物组织200μm表面吸收,稳定性好,医学上应用广泛。


二.二氧化碳激光器的工作原理

在CO2激光放电管内充满激光CO2.N2.He等混合气体,其配制和总气压可在一定范围内改变(一般为:CO2:N2:He=1:0.5:2.5总气压为1066.58Pa)。任何分子都有三种不同的运动形式:一种是分子中的电子运动,它决定了电子能量状态;第二种是分子中的原子振动,即原子围绕其平衡位置不断进行周期性振动。这种运动取决于分子的振动能量状态;第三,分子的旋转决定了分子的旋转能量状态。


CO2激光就是使用CO2分子的振动和旋转能级之间的移动产生激光,激光波长为10.6μm。气体放电泵的使用CO2气体分子向放电管中注入动能CO直流电压的两个输出端接收到放电管的两个电级。当没有电压或电压很低时,两个电级之间的气体完全绝缘,内阻无限,没有电流;随着电压的升高,气体中的带电粒子开始移动,气体的内阻开始降低。


当达到一定电压值时,内阻急剧降低,电流迅速增加.气体被穿透.放电开始时,该电压值称为火灾电压;放电管中的气体通过放电后,电流增加.气体中载流提升.激光放电管的内阻降低.这进一步导致了电流的增加一过程反复进行,放电管显示负电阻效应。为了使放电管的电流-电压特性曲线在放电管的某一点上平稳工作,在放电管的供电电路中采用了流量限制对策。


放电管放电时,在混合气体中,N分子与电子碰撞.获得的电子能量受到刺激,但在N2分子与CO当分子被击中时,它从电子中获得的能量被转移到CO2分子,使CO分子被激起,有利于激光的产生;管内的He气有制冷作用,可以阻挡CO气体温度升高,还能降低激光下能级,提高激光器的效率。


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