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二氧化碳在激光器中的应用是怎样的?

2021/3/27 14:53:096次浏览

特种气体是为满足特定用途的气体包含单一气和混合气体。特种气体(Specialtygases)门类繁多,通常可区分为电子气体,标准气,环保气,医用气,焊接气,杀菌气等,广泛用于电子,电力,石油化工,采

特种气体是为满足特定用途的气体包含单一气和混合气体。特种气体(Specialtygases)门类繁多,通常可区分为电子气体,标准气,环保气,医用气,焊接气,杀菌气等,广泛用于电子,电力,石油化工,采矿,钢铁,有色金属冶炼,热力工程,生化,环境监测,医学研究及诊断,食品保鲜等领域。那么特种气体在激光器上的应用是怎样的?

激光器就是一种能发射激光的装置。激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器6种。而气体激光器是利用气体作为增益介质的激光器,一般是对气体放电进行泵浦。常见的气体种类有原子气体(氦氖激光器、惰性气体离子激光器、金属蒸汽激光器)、分子气体(氮气激光器、二氧化碳激光器)、准分子气体,还有通过化学反应提供泵浦能量的特殊气体激光器。下面就主要讲讲二氧化碳在激光器中应用的相关事项。

一、什么是二氧化碳激光器?

CO2激光器是气体分子激光器,工作物质是CO2气体,辅助气体有氮气,氦气,氙气和氢气等。由于这种激光器能量转换效率高达25%。故常做成高功率输出的激光器。CO2激光器的波长为10.6μm,是不可见的红外光,与生物组织作用时,几乎全被生物组织200μm内的表层吸收,稳定性较好,医学上应用广泛。

二、二氧化碳激光器的工作原理

在CO2激光器的放电管内充有CO2、N2、He等混合气体,其配比和总气压可以在一定范围内变化(一般是: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:一是分子里的电子运动,决定着电子能态;二是分子里的原子振动,即原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动,这种运动决定了分子的振动能态;三是分子的转动,决定着分子的转动能态。

CO2激光器就是利用CO2分子的振动和转动能级间的跃迁来产生激光的,激光波长为10.6μm。利用气体放电泵的方法向CO2气体分子注入能量,使放电管中CO2分子达到反转分布状态:将直流电压的两输出端分别接到放电管的两电极上,当不加电压或电压很低时,两电极间的气体完全绝缘,内阻为无穷大,没有电流流过;随着电压的升高,气体中开始有带电粒子移动,气体的内阻开始减小,当达到某一电压值时,内阻急剧减小,电流迅速增加、气体被击穿、放电开始,这一电压值叫做着火电压;放电管中的气体被击穿放电后,电流增长、气体中载流增加、激光放电管的内阻下降、又进一步引起电流的增加,这一过程反复进行,放电管呈现负阻效应,为了使放电能够稳定地工作在放电管电流—电压特性曲线的某一点上,在放电管的供电电路中采取了限流措施。

放电管放电时,在混合气体中,N2分子与电子碰撞、获得的电子能量而被激发,而在N2分子与CO2分子碰撞时又把它从电子获得的能量转移给CO2分子,使CO2分子被激发,有利于激光的产生;管中的He气有冷却作用,可以阻止CO2气体温度上升,同时还可以使激光下能级减少,提高激光器的效率。

气体激光器在许多领域中被广泛地应用,都有着至关重要的作用。以上主要就是对二氧化碳在激光器中应用的相关事项的介绍,希望对大家有所帮助。大丰专注公司、工厂和实验室的气体供应,目前已成为深圳地区大型的专业气体生产、运输、供应、压力容器和压力管道安装和技术服务为一体的工业气体公司。

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