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直流激励轴快流CO2激光器非正常放电研究

2013-03-12 01:58
木中君
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  3.3、清洁后设备工作情况采样

  清洁后,当放电电流达到最大值80 mA时,放电管放电有轻微拉丝现象,但不是湍流放电;当电流降到70mA时,放电拉丝现象消失。进行模式微调后,最大功率能达到2060W,经模式比对,与2009年10月的模式相似。表1为清洁前后不同放电电流下的放电情况。从表1可以看出,在清洁后,当电流达到70mA时才有轻微拉丝现象,当电流达到最大值80mA时,功率也达到最大,放电过程没有湍流,拉丝较少,能正常稳定工作。

  4、解决方案探讨

  NEL-A系列轴快流CO2激光器谐振腔结构与SM-2000系列轴快流CO2激光器谐振腔结构相同。在SM-2000系列轴快流CO2激光器部分产品中,有用铝代替铜作为电极基座材料的用法,经过多家客户多台设备的运行观察,发现谐振腔放电稳定性并无明显改善。虽然碱式碳酸铜的问题得到了解决,但新的物化反应也在进行,放电稳定性不如铜作为电极基座材料的激光器,选用铝作为电极基座材料对谐振腔放电的正面和负面影响还需进一步分析和研究。当然,也可以进行其他选择,如金属活动顺序表中比铜活动性更弱的金属、非金属、氧化物陶瓷等,但每一种选择都需要有大量的、长期的实验研究作支撑。在现有的技术基础之上,仍可认为阳极基座材料用铜是一个理想的选择,只是在激光器的设计上应做一些改进。

  由分析可知,水的存在是生成碱式碳酸铜的必要条件,于是首先可以通过选用纯度高而含水量低的气体来降低碱式碳酸铜的生成速度,进而减少设备非正常放电工作的几率;其次可以增加气体单元的吸湿干燥功能,降低工作气体的含水量;再次,可以对气体单元进行改进,把气体单元的整体工作气压稳定保持在标准大气压的1.1倍以上,这样,向谐振腔内漏气的可能漏点数就减少了,进而也减少了由于漏气而带入的水份。根据设备正常工作允许漏率与谐振腔允许换气速度计算,漏入气体所占谐振腔分压比小于1%,所以工作气体的含水量及其处理过程是工作的重点。

  5、结论

  采用铜基材作为阳极基座材料的直流激励轴快流CO2激光器,阳极附近铜基材内表面以碱式碳酸铜为主的腐蚀物是导致谐振腔非正常放电的主要原因,它对激光器放电的影响主要表现为湍流放电、输出功率下降、工作不稳等现象。在生产制造环节,应考虑谐振腔的防腐能力,为此在气体单元部分应加强对工作气体的干燥处理能力,同时也应在腔内部件基材的选择上进行研究,在不产生新的有害腐蚀物的情况下,尽力延缓或杜绝碱式碳酸铜的形成;在维护上,应把定期检查或更换干燥剂纳入设备日常维护和保养的范围,当谐振腔出现湍流放电、功率下降严重时,应首先考虑碱式碳酸铜的影响,必要时应清洗谐振腔。

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