Газовые CO2 лазеры продольной накачки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Институт новых материалов и технологий

Кафедра технологии сварочного производства

Оценка:                                

Члены комиссии:                        

Дата сдачи:                                

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Основы лазерной техники»

на тему: «Газовые CO2 лазеры продольной накачки»

Выполнил:

Студент группы

Принял:

Уймин А.А.

Екатеринбург 2018

Содержание

Введение        3

1.        Принцип работы газовых CO2 лазеров        4

1.1.        История        4

1.2.        Принцип работы        5

1.2.1.        Длина волны, частотный спектр и лазерный луч        5

1.2.2.        Оптическая система        5

1.2.3.        Мощностные характеристики        6

1.2.4.        Охлаждение        6

2.        Области применения газовых CO2 лазеров        7

2.1.        Виды CO2 лазеров        7

2.1.1.        Продольная быстрая прокачка        7

2.1.2.        Продольная медленная прокачка        9

2.1.3.        Поперечная прокачка TE        11

2.1.4.        Поперечная прокачка TEA        12

2.2.        Промышленные модели CO2 лазеров        12

2.1.1.        Лазерный маркер CO2-T500/T300        12

2.1.2.        TruFlow 7000        13

3.        Расчет параметров лазерной сварки и резки        15

3.1.        Оценка возможности сварки пластины никеля        16

3.2.        Оценка возможности резки пластины никеля испарением        16

Заключение        18

Список литературы        19

Введение

Лазер — это устройство, создающее узкий пучок интенсивного света. В работе лазера используется свойство электронов атома занимать только определенные орбиты вокруг своего ядра. Когда атом получает квант энергии, он может перейти в возбужденное состояние, которое характеризуется перемещением электронов с самой низкой энергетической орбиты (так называемый основной уровень) на орбиту с более высоким энергетическим уровнем.

CO2 Лазер – молекулярный лазер, активной средой которого являются молекулярные газы. Основой принципа работы СО2 лазера - является передача энергии накачки при помощи молекул Азота N2 к молекулам газа CO2. Данный принцип основан на свойстве переходов между колебательными и вращательными уровнями молекулы CO2. Молекулы азота N2, в свою очередь, под давлением в несколько десятков тысяч Па, возбуждаются электронами электрического разряда в газовой среде, смеси из газов CO2N2He.

Газовая смесь может иметь различные пропорции, в зависимости от специфики задач и применения CO2 лазера.

Актуальность темы заключается в возможности многопрофильного применения углекислотных лазеров в промышленности, а именно в сфере резания, сварки, маркировки, а также обработки поверхностей.

Поэтому цель моей работы - изучить газовые CO2 лазеры.

А задачи:

- Изучить принцип работы газовых CO2 лазеров

- Изучить область применения газовых CO2 лазеров

- Рассчитать параметры сварки и резки

1. Принцип работы газовых CO2 лазеров

1.  История

В 1980-1985 гг. группой сотрудников Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (конструкторы - Ю.А.Егоровым, В.В.Сумериным, физик - В.А.Ульяновым и др., нач.отдела -Ф.В.Лебедев) был создан первый экспериментальный быстропроточного лазер замкнутого цикла ТЛ-10, с мощностью непрерывного излучения до 10 кВт. Опыт создания и эксплуатации этого лазера и результаты проведенных на нем НИР и НИОКР были впоследствии использованы при разработке опытных образцов и создании различных модификаций промышленного технологического СО2 лазера ТЛ-5 с мощностью непрерывного излучения 5-10 кВт[1].