1.Описание конструкции лазера

1. Общее описание лазера.

СО₂ лазер ROFIN DC010

Рис 1. Общий вид лазера ROFIN DC010

Rofin DC 010 – технологический СО₂ slab-лазер с диффузионным охлаждением и высокочастотной накачкой – предназначен для промышленного применения в процессах резки и сварки.

Характерные особенности:

1. Диффузионное охлаждение / Высокочастотная накачка

2. Очень малый расход газов

3. Интегрированный газовый объем

4. Высокая стабильность выходной мощности

5. Оптимальная модовая структура

6. Линейная поляризация под углом 45⁰

7. Автоматическая калибровка мощности

8. Микропроцессорное управление

9. Простота в управлении

2. Исходные данные для расчета

Длина волны λ=10,6 мкм

Возбуждение высокочастотное

Рабочее напряжение на электродах U=10кВ

Номинальная мощность излучения Р=1кВт

Максимальная мощность излучения Р_max.изл=1,2 кВт

Максимальная вкладываемая мощность Р_max.вх=20кВА

Длительность импульсного излучения 0,026-125мс

Параметры рабочей смеси:

Состав О₂:Хе:СО₂:СО:N₂: He 3:3:4:6:19:65

Давление 18 кПа

Скорость прокачки υ=0м/с

Общее число разрядных промежутков n=1

Температура смеси на входе в ГРК Т=300К

Габаритные размеры

Длина анода и катода L=930 мм

Ширина анода и катод l=60мм

Накачка высокочастотная f=10Мгц

Межэлектродное расстояние h=15мм

КПД: полный ƞ= 5%

электрооптический ƞ_э.о. =8,3%

Расходимость излучения: ≤0,15 рад

Поляризация: линейная, 45⁰

относительно

горизонтальной

плоскости

3 Расчет удельных характеристик рабочей камеры

Рабочая смесь: О₂:Хе:СО₂:СО:N₂:Не=3:3:4:6:19:65 (ν_см=100)

Давление смеси P_см=18 кПа

Атмосферное давление примем равное P_атм=10⁵ Па

3.1. Определение парциального давления компонентов рабочей среды

3.2 Справочные данные по составу газов

Из табличных данных получаем значения плотности и изобарной теплоемкости компонентов рабочей смеси

	СО2	N2	He	О2	Хе	СО
Плотность, ρ, кг/см3	1,963	1,25	0,179	1,429	5,85	1,25
Теплоемкость, Ср, дж/кгК	1056	1069	5232	918	158	1040

3.3.Определение плотности рабочей смеси

3.4 Определение теплоемкости рабочей смеси

,где

;

;

;

Тогда,

3.5 Определение концентрации молекул

Из уравнения давления идеального газа получим формулу:

где - постоянная Больцмана

3.6.Определения мощности газоразрядной камеры

3.7 Определение удельной мощности рабочей камеры

3.8Определение напряженности электрического поля

3.9 Определение приведенной напряженности электрического поля.

Т.к. в рабочей камере горит самостоятельный разряд то значение приведенной напряженности не должно выходить из диапазона: (2-7)10^-20Вм², именно такие значения приведенной напряженности характерны для самостоятельного разряда.

4.Расчет уточненного значения приведенной напряженности электрического поля

4.1 Исходные данные для расчета

Для расчета уточненного значения приведенной напряженности электрического поля, воспользуемся табличными данными значений коэффициентов А, В

Компонента	А, (мПа)-1	В, (В/мПа)
CO2	15	350
N2	9	257
Hе	2.2	25.6

4.2.Расчет вспомогательных величин.

ν_CO2=4 доля CO₂ в рабочей смеси

ν_N2= 19 доля N₂ в рабочей смеси

ν_Hе=65 доля Hе в рабочей смеси

Тогда рассчитаем коэффициенты А, В, и коэффициент подвижности частиц