Устройство и работа лазера
Технологический СО2-лазер МКТЛ-1500 является источником излучения с длиной волны 10,6 мкм.
Лазер МКТЛ-1500 - волноводный СО2-лазер с диффузионным охлаждением рабочей смеси. Режим генерации непрерывный и импульсный.
Для осуществления генерации рабочая смесь СО2, N2, Не при полном давлении 30 - 40торр возбуждается в стеклянных трубках тлеющим разрядом переменного тока. Каждая трубка разделена на 4 разрядных промежутка электродами, намотанными на поверхность трубки медной фольгой, к которым через алюминиевые сепараторы подведено высокое напряжение частотой 25-30 кГц.
В разрядной области газ нагревается до температуры 200 – 300 °С. Охлаждение разрядных трубок производится потоком трансформаторного масла. Формирование излучения лазера осуществляется в волноводном резонаторе, конструктивно выполненном единым блоком с разрядными трубками. Резонатор состоит из заднего зеркала и выходного окна, закреплённых в узлах крепления зеркал на плитах резонатора. Плиты резонатора соединены четырьмя трубами, являющимися несущими штангами резонатора. В выходном блоке излучение сужается с помощью телескопа до диаметра 50 мм. Мощность выходного излучения измеряется с помощью измерителя мощности на основе измерительного зеркала-приемника.
Система откачки предназначена для откачки лазера с атмосферного давления после проведения профилактических работ, откачки перед работой после перерывов, а также для поддержания рабочего давления смеси газов в лазере в процессе работы.
Система газообеспечения служит для подачи рабочей смеси газов в вакуумный контур и установки величины их расхода.
Прерывание выходного излучения осуществляется выключением возбуждающего разряда.
Управление работой лазера осуществляется системой управления, включающей в себя центральный компьютер с клавиатурой и дисплеем и локальными контроллерами.
Описание и работа составных частей лазера
1. Блок генерации луча.
Блок генерации луча (БГЛ) представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из электродного блока и узлов крепления зеркал (рис. 5.2). Электродный блок установлен на три точки на основании.
Электродный блок представляет собой совокупность 40 стеклянных разрядных трубок внешним диаметром 7 мм, собранных в пакет. Трубки изготовлены из специального термостойкого стекла с низким коэффициентом термического расширения. Внутренний диаметр трубок - 5мм. Каждая трубка вставлена в индивидуальный канал, образованный отверстиями в несущих фланцах и промежуточных перегородках. Эти отверстия выполнены с большой точностью относительно друг друга. На рис. 5.6. изображено пятно излучения на котором можно увидеть действие каждой трубки.
Четыре штанги соединяют несущие дюралевые фланцы в жесткую ферму. К фланцам крепятся узел переднего зеркала и узел заднего зеркала.
Лазерное излучение формируется в резонаторе, представляющем собой систему зеркал, расположенных в узлах переднем и заднем блока генерации луча. Система зеркал состоит из зеркала заднего и зеркала переднего (выходного окна).
Выходное окно выполнено из материала ZnSe (селенид цинка) с одной просветлённой поверхностью, а другой — отражающей, с коэффициентом отражения 60%. Заднее зеркало выполнено из полированного кремния с нанесенным на него защитно-отражающим покрытием.
|
| Рис. 5.6. Отпечаток пятна излучения на кирпиче |
Внутри трубок излучение распространяется в волноводном режиме, переотражаясь от внутренних стенок трубок. Чтобы волноводные потери были минимальны, трубки изготавливают с предельно гладкой внутренней поверхностью. Сборка в пакет производится на специальных стапелях с использованием набора каркасных кварцевых трубок.
Емкостной (бесконтактный) тлеющий разряд зажигается внутри стеклянных разрядных трубок между электродами. Электроды представляют собой намотку из медной фольги. Разрядные промежутки соединены согласно схеме электрической принципиальной. Количество разрядных промежутков 4. Кроме основных электродов на трубки намотаны также поджигающие электроды. Внутри каждого разрядного промежутка имеется по паре поджигающих электродов, электрически соединенных между собой. Напряжение для обеспечения разряда подводится к электродам через металлические перегородки. В каждой перегородке предусмотрены 3 проходные втулки для соединения эквипотенциальных электродов и поджигающих электродов. При подаче высоковольтного переменного напряжения на электроды тлеющий разряд сначала зажигается между основным электродом и поджигающим электродом, а затем полностью заполняет межэлектродный промежуток. Стенка стеклянной разрядной трубки служит емкостным балластным сопротивлением и стабилизирует ток разряда.
Охлаждение разрядных трубок производится потоком трансформаторного масла, который обеспечивает система охлаждения масла. Масло прокачивается последовательно через все разрядные секции, образованные электродными перегородками. При этом внутри секции масло обтекает разрядные трубки поперечно.
2. Выходной блок
Выходной блок включает в себя сужающий телескоп (рис. 5.7).
Пучок излучения 0,75мм выходит из блока генерации луча лазера (БГЛ) через выходное зеркало 1. Проходя через рассеивающую линзу 2, излучение выходит параллельным пучком 0,50мм.