لیزر کربن دی اکسید (Carbon Dioxide Laser - CO₂)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر کربن دی اکسید (Carbon Dioxide Laser - CO₂) :
Carbon Dioxide (CO₂) Laser یکی از پرتوان ترین و پرکاربردترین لیزرهای گازی صنعتی است. این لیزر در طول موج ۱۰٫۶ میکرون (مادون قرمز دور) کار می کند. محیط فعال آن مخلوطی از گازهای CO₂، نیتروژن (N₂) و هلیوم (He) است. CO₂ مولکول لیزری، N₂ برای انتقال انرژی به CO₂، و He برای خنک کاری و تخلیه تراز پایینی استفاده می شود. توان خروجی لیزرهای CO₂ می تواند از چند وات تا چند ده کیلووات در مد پیوسته (CW) و تا مگاوات در مد پالسی باشد.
مکانیزم عملکرد CO₂ مبتنی بر انتقال های ارتعاشی-چرخشی مولکول CO₂ است. مولکول N₂ توسط برخورد الکترون ها در تخلیه الکتریکی برانگیخته شده و انرژی خود را به مولکول CO₂ منتقل می کند. این انتقال، CO₂ را به تراز ارتعاشی نامتقارن (۰۰۱) می برد. گسیل القایی بین این تراز و ترازهای (۱۰۰) و (۰۲۰) منجر به تولید فوتون های ۱۰٫۶ میکرون (و ۹٫۶ میکرون) می شود. هلیوم با برخورد به مولکول های CO₂ در تراز پایینی، آنها را به تراز پایه برمی گرداند و وارونی جمعیت را حفظ می کند.
از لیزر CO₂ به طور گسترده در صنعت برای برش فلزات و غیرفلزات (چوب، اکریلیک، پارچه، چرم)، جوشکاری، حکاکی، و مارک زنی استفاده می شود. در پزشکی، برای جراحی (برش بافت، تبخیر، و انعقاد)، به ویژه در جراحی های پوست، گوش و حلق و بینی، و زنان کاربرد دارد. در نظامی، برای جنگ افزارهای لیزری و مسافت یاب ها استفاده می شود. همچنین در تحقیقات علمی برای طیف سنجی و برهم کنش لیزر با ماده کاربرد دارد.
انواع مختلف لیزر CO₂ وجود دارد: نوع محوری (با جریان گاز آرام یا سریع)، نوع عرضی (TEA CO₂ با فشار بالا برای پالس های قدرتمند)، و نوع بسته (sealed-off) با توان کم. مزایای لیزر CO₂ شامل توان بالا، بازده نسبتا خوب (۱۰-۲۰٪)، طول موج مناسب برای بسیاری از مواد، و قابلیت کار در مدهای پیوسته و پالسی است. معایب آن نیاز به گاز مصرفی (در انواع جریان دار)، اندازه بزرگ، و نیاز به خنک کاری است. با ظهور لیزرهای فیبری، CO₂ در برش فلزات نازک با رقابت مواجه شده است، اما در برش غیرفلزات و ضخامت های بالا هنوز برتری دارد. CO₂ یکی از مهمترین لیزرهای صنعتی تاریخ است.
