Tuburi laser DC și RF - o comparație tehnică

Dacă intenționați să cumpărați un laser cu CO ₂ , vă recomandăm să vă acordați câteva minute pentru a vă informa cu privire la diferențele dintre laserele CO ₂ operate cu curent continuu (DC) și cele operate cu frecvență radio (RF) și să întrebați care tipul va fi instalat în noul dumneavoastră sistem. Ambele tipuri au propriile lor avantaje și dezavantaje specifice (și diferențe semnificative de preț). Mai jos este o prezentare generală a diferențelor dintre cele două tipuri, inclusiv punctele forte și punctele slabe ale fiecăruia și îndrumări despre cum să selectați tipul potrivit pentru nevoile dvs.

Sursele laser DC sunt de obicei conținute într-un tub laser din sticlă. În tubul de sticlă al laserului DC, există un amestec de diferite gaze: azot (de departe cea mai mare proporție a amestecului de gaze), dioxid de carbon (ca mediu activ pentru laser), heliu (pentru a disipa eficient pierderile de căldură) și de multe ori hidrogen și xenon. Prin aplicarea unei tensiuni ridicate electrozilor din tub, curentul începe să circule. Electrozii trebuie să fie proiectați ca treceri prin corpul de sticlă. Aceste treceri sunt puncte slabe ale laserului, iar pe măsură ce temperaturile fluctuează, impermeabilitatea tubului laser este dificil de asigurat. Acest lucru se datorează faptului că metalele se extind mai mult decât sticla atunci când temperatura crește. Sticla și metalul exercită astfel o presiune crescândă la temperaturi mai ridicate din cauza expansiunii termice. Prin urmare, etanșarea este supusă unor forțe mai mari și poate prezenta o scurgere în timpul răcirii (după multe cicluri de încărcare termică).

Curentul care curge duce la o descărcare de gaz sau la excitarea azotului. Acesta este întotdeauna primul pas (și cu laserele RF CO ₂ ) în generarea fasciculului laser. Fiecare laser CO ₂ are, de asemenea, o oglindă de capăt și o oglindă de cuplare de ieșire și este construit ca un rezonator.

Odată cu transferul de energie în funcționarea unui laser CO2, o moleculă este formată din atomi care sunt legați prin arcuri. CO ₂ este o moleculă triatomică - adică este formată din trei atomi. În acest caz, este format din doi atomi de oxigen și un atom de carbon. O moleculă de azot este formată din doi atomi de azot. Primul pas este aplicarea tensiunii înalte la electrozi (lasere DC) SAU controlul antenelor (lasere RF). Toate procesele ulterioare sunt identice pentru DC și RF.

Mașinile laser DC sunt răcite cu apă, ceea ce oferă câteva avantaje. În primul rând, răcirea cu apă permite o funcționare extrem de silențioasă a dispozitivelor. Răcirea cu apă realizează, de asemenea, un control constant al temperaturii laserului - ceea ce prelungește semnificativ durata de viață. Durata medie de viață a unui tub laser DC este de aproximativ 12000 ore, ceea ce este relativ scurt în comparație cu laserele RF. Un avantaj al sistemelor de curent continuu este costurile scăzute de investiții inițiale. Are o calitate mai scăzută a fasciculului în comparație cu laserele RF, dar încă poate tăia textile, piele și filme. Un dezavantaj de luat în considerare este că, dacă este utilizat sub 20% din puterea nominală, nu poate fi controlat sau emis în mod fiabil cu dispozitive DC. În acest domeniu, un laser RF din generația actuală are avantajul clar, permițând o putere de liniaritate ridicată de aproximativ 2% - 100%.

Laserele RF sunt alimentate cu energie din puterea radiată de antene. Deoarece frecvența de excitare este în intervalul frecvențelor radio (de obicei între 86 MHz și 48 MHz). Frecvența radio asigură excitarea moleculelor de azot (vibrație). Laserele RF pot fi operate la rate de repetiție mult mai mari (măsurate prin numărul de impulsuri livrate într-o secundă) decât laserele DC. Acest lucru permite gravarea/marcarea rapidă, unde fiecare pixel contrastant necesită un singur impuls laser. Dacă rezonatorul laser este proiectat ca oxid de aluminiu-ceramic, acest lucru oferă avantajul că acest material are o impedanță caracteristică neglijabilă pentru frecvența de excitație. Prin urmare, rezonatorul poate fi pompat cu pierderi reduse. Deoarece antenele sunt în afara rezonatorului, nu există treceri în rezonator care să fie problematice pentru impermeabilitatea la gaz.

Sursele laser RF pot funcționa la rate ridicate de repetiție și au o deriva de putere redusă în funcționare. În plus, au o calitate superioară a fasciculului.

De exemplu, dacă hârtia trebuie marcată, puterea este setată la o valoare scăzută. Durata medie de viață a tuburilor laser RF este de așteptat să fie de aproximativ șase ani. După aceea, este necesar un schimb pentru o sursă laser nouă sau actualizată. În cazul tuburilor ceramice, contaminarea amestecului de gaz cu aer care curge din exterior este rareori sau niciodată cazul. Adesea, puterea maximă a laserului poate fi obținută din nou prin ajustarea electronicii de putere (reajustarea frecvenței pentru driverul de antenă) sau prin înlocuirea unei plăci defecte (de obicei, un defect al amplificatorului de putere).

Depinde care sunt cerințele tale. Laserele DC sunt în mod clar cea mai ieftină opțiune dacă principala dvs. preocupare este costul inițial. Cu toate acestea, ele trebuie înlocuite după cca 12000ore de utilizare, în timp ce sursele laser RF pot fi folosite aproape de trei ori mai mult. (Deci, în cele din urmă, costurile dintre cele două ar putea să nu fie atât de diferite pe cât par.)

Motivul diferențelor izbitoare de durabilitate este materialul folosit în tuburile laser. Sistemele DC folosesc sticlă relativ casantă, care poate fi spartă, în timp ce sistemele RF folosesc o construcție mult mai robustă din metal și ceramică.

Pe lângă costurile de achiziție, scopul viitor joacă un rol important. Dacă materialele cu o cerință de precizie destul de scăzută sunt adesea tăiate, se recomandă un laser cu un sistem DC. Aceste sisteme s-au dovedit a fi eficiente pentru industria textilă din țările cu salarii mici, deoarece o tăietură mai mare (datorită calității mai scăzute a fasciculului) este irelevantă. Durata de viață scurtă și timpul de neprevăzut imprevizibil al mașinii fac ca sistemele de curent continuu să nu fie adecvate pentru liniile de producție automate.