激光打標(biāo)機(jī)基本原理-wenkub
2023-07-11 21:46:01 本頁(yè)面
【正文】 勵(lì)而發(fā)射的情況，稱為原子的受激發(fā)射（）。正常情況下，原子吸收能量后會(huì)在上能級(jí)停留一段時(shí)間（這一時(shí)間被稱為原子的上能級(jí)壽命），然后向任意一個(gè)方向發(fā)射一個(gè)光子并返回基態(tài)。處在能級(jí)E0的原子稱為基態(tài)原子，其它能級(jí)稱為激發(fā)態(tài)（）。電子所具有的能量是不連續(xù)的，也就是說(shuō)原子的能級(jí)是量子化的?！〖す庠砦覀冎?，物質(zhì)是由原子組成的，而原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成的（）。人類發(fā)明了多種多樣的激光器。學(xué)習(xí)參考第一章 激光器原理可以肯定地說(shuō)：本世紀(jì)最后的偉大發(fā)明之一是激光技術(shù)。諸如：氣體激光器（HeNe激光器、CO2激光器等）、固態(tài)晶體激光器（紅寶石激光器、釹玻璃激光器等）、離子激光器（氪離子激光器、氬離子激光器等）、染料激光器（甲酚紫激光器、螢光素激光器等）、超輻射激光器（氮分子激光器等）以及半導(dǎo)體激光器（砷化鎵半導(dǎo)體二極管等）等等。每一個(gè)電子都沿著自己特定的軌道繞原子核高速旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)半徑?jīng)Q定于電子所處的能級(jí)。原子只有吸收了兩個(gè)能級(jí)之間差值的能量才會(huì)提高一個(gè)能級(jí)，電子在能級(jí)之間的變動(dòng)現(xiàn)象稱為躍遷。原子可以吸收光子來(lái)獲得能量，當(dāng)然這個(gè)光子必須具有與原子能級(jí)差相等的能量（例如：E1E0）原子只能吸收帶有幾個(gè)能量的光子。這一現(xiàn)象稱為原子的自發(fā)發(fā)射。原子受激發(fā)射所放出的光子與外來(lái)的激勵(lì)光子在能量、波長(zhǎng)、相位等方面完全相同?？v坐標(biāo)表示原子的能級(jí)，橫坐標(biāo)表示在各能級(jí)上原子的分布數(shù)量。這時(shí)再用激勵(lì)光子去激勵(lì)上能級(jí)原子，使其產(chǎn)生受激 原子在各能級(jí)上的分布發(fā)射。激光這個(gè)詞是從英文原文“LASER”一詞翻譯過(guò)來(lái)的，它的完整的英文原文是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (光輻射受激發(fā)射放大)，“LASER”是它的縮寫(xiě)。這些受激發(fā)射的光子又去激發(fā)其它原子，一個(gè)變兩個(gè)、兩個(gè)變四個(gè)、四個(gè)變八個(gè)、……，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，光強(qiáng)被雪崩似地放大。兩個(gè)反射鏡中的一個(gè)被有意作成可以透過(guò)一個(gè)很小百分比的光強(qiáng)（在激光器中被稱為前鏡，相應(yīng)的另外一個(gè)反射鏡被稱為后鏡），這就是激光輸出（）。Nd: YAG晶體一般被制作成棒狀，這種材料的制作是很困難的，且價(jià)格昂貴。由一個(gè)反射率為100％的反射鏡作后鏡，前鏡的反射率為精心設(shè)計(jì)的90％（透過(guò)率為10％），它們共同組成光學(xué)諧振腔，以實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振。第二種叫做反對(duì)稱振動(dòng)（），其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)能量叫做反對(duì)稱振動(dòng)能量，其能級(jí)相應(yīng)地被稱為反對(duì)稱振動(dòng)能級(jí)。建立CO2激光器能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，把分子激發(fā)到高能級(jí)，一般有以下幾個(gè)基本過(guò)程：⒈電子直接激勵(lì)：放電中具有一定動(dòng)能的電子同處于基態(tài)的CO2分子碰撞，把分子從基態(tài)直接激發(fā)到激光能級(jí)。這一類碰撞是諧振的，發(fā)生的幾率很大，對(duì)增加激光能級(jí)的粒子數(shù)有很大的貢獻(xiàn)。CO2激光器按激勵(lì)方式可分為橫向激勵(lì)激光器、氣動(dòng)激光器、化學(xué)激勵(lì)激光器、射頻激勵(lì)激光器，等等。這種打標(biāo)方式我們稱之為“工作臺(tái)式”。后照射在第二反射鏡上，第二反射鏡使激光束向下反射通過(guò)聚焦透鏡后在工件表面聚焦，該透鏡與第二反射鏡是固定在一起的。又由于在打標(biāo)過(guò)程中，兩個(gè)反射鏡帶著激光束做大范圍的運(yùn)動(dòng)，就象激光束在飛來(lái)飛去，所以又有人稱之為“飛行光學(xué)式”打標(biāo)機(jī)。由激光器射出的激光束順序投射到第一、第二振鏡掃描器上，它們分別使激光束在平面的X、Y兩個(gè)方向上掃描，在計(jì)算機(jī)的控制下，激光束經(jīng)聚焦透鏡聚焦后就會(huì)在平面上掃描出所要求的圖案（）。YAG系列激光打標(biāo)機(jī)屬于振鏡掃描式Nd: YAG打標(biāo)機(jī)，它采用的是Nd: YAG激光器。它是通過(guò)在光學(xué)反饋路徑上交替地開(kāi)啟和阻斷光路來(lái)形成激光脈沖的一種設(shè)備。當(dāng)沒(méi)有電信號(hào)時(shí)，Nd: YAG晶體中發(fā)出的光束可以直接通過(guò)聲光Q開(kāi)關(guān)，被后反射鏡反射后通過(guò)聲光Q開(kāi)關(guān)又回到晶體，Q開(kāi)關(guān)不起作用。當(dāng)射頻信號(hào)使Q開(kāi)關(guān)破壞了光學(xué)諧振腔的諧振條件從而阻斷激光輸出時(shí)，它的內(nèi)部仍然在吸收氪燈發(fā)出的光能而形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，由于較長(zhǎng)的上能級(jí)壽命，受激原子不會(huì)很快回到下能級(jí)。為了提高聲光Q開(kāi)關(guān)對(duì)Nd: YAG激光的透過(guò)率。達(dá)到縮小激光束輸出的輻射方向以及大幅度增加激光輸出的峰值功率的目的。Nd: YAG激光器所用的電源還必須包括一個(gè)能產(chǎn)生高壓?jiǎn)?dòng)脈沖的點(diǎn)燃電路，以
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1