CO2レーザー切断機の応用分野は何ですか?

CO2 レーザー切断機の動作原理は、活性媒体として二酸化炭素 (CO2) ガス混合物を使用し、さまざまな材料を切断できる高出力レーザー ビームを生成することです。次に、レーザー ビームを焦点に当ててワークピースに向け、さまざまな材料を切断または彫刻します。CO2 レーザー切断機の動作原理には、いくつかの重要な手順が含まれます。

• レーザー媒体: CO2 レーザー切断機の核となるのは、二酸化炭素 (CO2)、窒素 (N2)、ヘリウム (He) の混合物であるレーザー媒体です。このガス混合物は、レーザー管 (通常は両端にミラーが付いた長いガラス管) 内に密封されています。
• エネルギー入力: レーザー管内のガスに高電圧放電を適用することにより、ガス混合物が励起されます。この放電によりガス原子がイオン化され、反転分布が生じます。つまり、ガスにエネルギーを与えて、より高いエネルギー状態にします。
• 総反転: ガス原子が励起されると、一部の電子がより高いエネルギーレベルに持ち上げられます。これらの励起された電子は不安定な状態にあり、元のより低いエネルギーレベルに戻る傾向があり、その過程でフォトン（光の粒子）を放出します。この光子の放出により、反転分布が生じ、低エネルギー状態よりも高エネルギー状態の分子の方が多くなります。
• 光子の放出: 励起された電子がより低いエネルギーレベルに戻ると、光子が放出されます。これらの光子は、特定の波長 (通常は遠赤外線から中赤外線の範囲、CO2 レーザーの場合は約 10.6 ミクロン) のレーザー光の形です。
• 光共振器: レーザー管は、両端に 2 つのミラーが配置された光共振器として設計されています。 1 つのミラーは完全に反射し、もう 1 つは部分的に反射します。部分ミラーにより、生成されたレーザー光の一部がレーザービームとして逃げることができます。
• ズームイン: 反転分布中に放出された光子はミラー間を往復し、より多くの励起ガス分子を継続的に刺激してより多くの光子を放出します。これにより光エネルギーが増幅され、コヒーレントで強力なレーザービームが生成されます。
• レーザー ビーム形成: 部分反射ミラーにより、増幅されたレーザー光がレーザー チューブから高出力レーザー ビームの形で放出されます。CO2 ガス混合物の特性によってレーザーの波長が決まり、通常は赤外線スペクトルで約 10.6 ミクロンです。
• 集束光学系: レーザー ビームは、レンズやミラーなどの一連の集束光学系を介して導かれ、エネルギーを非常に小さなスポット サイズに集中させます。この集束ビームにより、材料の正確な切断が可能になります。
• 物質相互作用: 集中したレーザー ビームが物質表面と相互作用すると、強力なエネルギーによって局所的な加熱が発生します。この熱により、物質の特性と使用されるレーザー パラメータに応じて、物質は蒸発、溶解、またはアブレーションによって除去されます。
• 切断プロセス: レーザービームは、プログラムされた経路に沿って材料またはレーザービームを移動させることにより、材料を効果的に切断できます。材料はレーザーエネルギーを吸収し、急速に加熱し、層ごとに除去されます。
• コンピュータ制御: CO2 レーザー切断機はコンピュータによって制御され、レーザー ヘッドの動きを正確に指示し、レーザーの出力、速度、その他のパラメータを調整します。このコンピュータ制御により、さまざまな材料の複雑で正確な切断や彫刻が可能になります。