استكشاف أهم 5 تطبيقات لتقنية ليزر ثاني أكسيد الكربون ومستقبلها

ثاني أكسيد الكربون (CO₂) الليزر من اختراع سي كومار ن. باتل في عام 1964 في مختبرات بيل. ويشار إليه أيضًا باسم أنبوب الليزر الزجاجي وهو منتج ليزر ذو طاقة خرج عالية ومستمرة، ويستخدم على نطاق واسع في صناعات النسيج والطب ومعالجة المواد والصناعات التحويلية الصناعية. وله تطبيقات فريدة من نوعها في مجالات ترميز التغليف والترميز والقطع غيرمواد معدنيةوالتجميل الطبي.

ثاني أكسيد الكربون₂ تقدمت تكنولوجيا الليزر في ثمانينيات القرن الماضي واستُخدمت على نطاق واسع في المعالجة الصناعية لأكثر من عقدين. وهي تُستخدم لقطع المعادن ووسم ونقش مختلف المواد واللحام ومعالجة الكسوة في صناعات مثل صناعة السيارات وبناء السفن والفضاء الجوي.

ثاني أكسيد الكربون الصناعي₂ يعمل الليزر بطول موجة 10.64 ميكرومتر وينتج ضوء الأشعة تحت الحمراء. وتتراوح كفاءة التحويل الكهروضوئية بشكل عام بين 15% إلى 25%، وهي ميزة كبيرة مقارنة بأشعة ليزر YAG ذات الحالة الصلبة.

نظرًا لنطاق الطول الموجي، فإن CO₂ يمكن امتصاص شعاع الليزر بفعالية بواسطة مجموعة متنوعة من المواد بما في ذلك المعادن الفولاذية والمعادن غير الحديدية والمعادن الثمينة وغير المعدنية.

قراءة ذات صلة: المعادن الحديدية مقابل المعادن غير الحديدية

كما أن نطاق المواد القابلة للتطبيق أوسع من الليزر الليفي.

على الرغم من أن ليزر الألياف قد أحدث طفرة في معالجة المواد المعدنية منذ عام 2010، لا سيما في استبدال بعض أجهزة الليزر الليفي₂ سوق القطع، أهم تطبيق للتيار المعالجة بالليزر لا تزال معالجة المواد المعدنية.

ومع ذلك، فقد أدى ذلك إلى بعض المفاهيم الخاطئة، حيث يعتقد بعض الأشخاص خطأً أن ثاني أكسيد الكربون₂ أصبحت أجهزة الليزر قديمة الآن وفائدتها محدودة.

هذا المفهوم غير صحيح على الإطلاق.

ثاني أكسيد الكربون₂ أشعة الليزر هي أكثر أنواع مصادر الضوء نضجًا واستقرارًا وموثوقية من الناحية التقنية ولها تاريخ طويل من تطوير العمليات. ولا تزال تُستخدم على نطاق واسع في أوروبا والولايات المتحدة في تطبيقات مختلفة.

تتمتع العديد من المواد الطبيعية والاصطناعية بخصائص امتصاص قوية في النطاق الطيفي 9-12 ميكرومتر، وهو النطاق الذي يغطيه ثاني أكسيد الكربون₂ الليزر. وهذا يجعلها مثالية لمعالجة المواد والتحليل الطيفي.

خواص شعاع ثاني أكسيد الكربون₂ كما أن أشعة الليزر تجعلها مثالية للتطبيقات الفريدة، حيث توفر إمكانات فريدة من نوعها.

في هذه المقالة، سنركز على العديد من التطبيقات الشائعة لثاني أكسيد الكربون₂ الليزر

معالجة المواد المعدنية

قبل ظهور ليزر الألياف الليزرية المستمرة، كان ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة₂ هيمنت أجهزة الليزر على صناعة معالجة الألواح المعدنية. أذكر أن إحدى الشركات المصنعة عرضت جهاز ليزر 4KW CO₂ آلة القطع في أحد المعارض في عام 2012، والتي كانت قادرة على قطع الألواح التي يزيد سمكها عن 20 مم، وأحدثت تأثيرًا كبيرًا على الصناعة في ذلك الوقت.

واليوم، تُستخدم أشعة الليزر الليفي بقوة تزيد عن 10000 واط لقطع الألواح فائقة السماكة. على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون₂ تم استبدال القطع في الغالب بقطع الألياف في قطع الفولاذ، لم تختف تمامًا.

إن ليزر الألياف أسهل في القطع بسبب دقة بقعة الليزر العالية ولكن هذا يصبح عيبًا في اللحام. عندما يتعلق الأمر بوصل الألواح السميكة، فإن ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة₂ الليزر ميزة على ليزر الألياف.

على الرغم من إدخال تذبذب الشعاع قبل بضع سنوات لمعالجة قيود ليزر الألياف، إلا أنه لا يزال غير قادر على مضاهاة أداء ليزر ثاني أكسيد الكربون₂ أشعة الليزر.

بالإضافة إلى مواد لحام الفولاذ، في الآونة الأخيرة، مواد مثل الكروم المنغنيز المنغنيز سبائك الصلب وبدأت تظهر سبائك الألومنيوم وسبائك الألومنيوم التي يصعب لحامها. تتميز بعض هذه المواد بدرجات انصهار عالية وانعكاسية عالية للضوء، وهو ما يتطلب درجة عالية من طاقة الليزر للحام

معالجة سطح المادة

ثاني أكسيد الكربون₂ تُستخدم أشعة الليزر بشكل أساسي في معالجة السطح من خلال الكسوة الليزرية. على الرغم من أنه يمكن القيام بذلك أيضًا باستخدام ليزر أشباه الموصلات، قبل ظهور ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة, الكسوة بالليزر إلى حد كبير مجال ثاني أكسيد الكربون₂ الليزر

تُستخدم الكسوة بالليزر على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية، مثل القوالب، والأجهزة، وآلات التعدين، والمغازل الميكانيكية، والفضاء، والمعدات البحرية، وحتى المنتجات المدنية الجديدة.

ثاني أكسيد الكربون₂ تتميز أشعة الليزر بميزة كبيرة من حيث التكلفة مقارنة بأشباه الموصلات الليزرية، مما يجعل ليزر CO₂ الكسوة بالليزر خيار شائع.

في معالجة المعادن، ثاني أكسيد الكربون₂ تواجه أشعة الليزر منافسة من ليزر الألياف وليزر أشباه الموصلات. ونتيجة لذلك، فإن التطبيق المستقبلي لليزر ثاني أكسيد الكربون₂ من المرجح أن تركز أشعة الليزر على المواد غير المعدنية، بما في ذلك الزجاج والسيراميك والنسيج والجلود والخشب والبلاستيك والبوليمرات.

تطبيقات مخصصة للمناطق الخاصة

طبيعة ثاني أكسيد الكربون₂ يوفر شعاع الليزر إمكانات كبيرة لتطبيقات خاصة مخصصة، مثل معالجة البوليمرات والبلاستيك والسيراميك، إلخ. ثاني أكسيد الكربون₂ يمكن لأجهزة الليزر تحقيق قطع عالي السرعة لمواد البوليمر مثل ABS، وPMMA، وPP، وما إلى ذلك.

باستخدام ثاني أكسيد الكربون المتقدم₂ الليزر مع الأنماط البصرية المحسّنة وتصميمات المسار البصري، من الممكن تشكيل بقعة أكثر مثالية، مما يقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة ويقطع منتجات أغشية الهواتف المحمولة عالية الجودة مثل الأغشية الواقية من PET ولوحات العرض.

المزايا الفريدة لثاني أكسيد الكربون₂ تقنية القطع بالليزر تجعلها أكثر ملاءمة للقطع الدقيق للأفلام من تقنية القطع بالليزر بالأشعة فوق البنفسجية وتلبي احتياجات المعالجة الدقيقة في صناعة تكنولوجيا المعلومات بشكل أفضل.

الطب الباطني aالتطبيقات

في تسعينيات القرن العشرين، كانت الأجهزة الطبية النبضية عالية الطاقة، مثل أجهزة ثاني أكسيد الكربون فائقة النبض₂ ظهرت آلات العلاج بالليزر، وتم تطبيقها بنجاح في التطبيقات الصعبة، لا سيما في مجال التجميل بالليزر. هذا التطور له مستقبل واعد للغاية.

ثاني أكسيد الكربون₂ استئصال الصلبة العميق بمساعدة الليزر، أو CLASS اختصارًا، هو إجراء غير ثاقب وغير معتمد على الجريبات تحت الملتحمة يقلل الضغط داخل العين من خلال الشبكة التربيقية والصلبة العميقة والصلبة المشيمية وتصريف السائل المائي.

يحتوي هذا الإجراء المبتكر على القليل من المضاعفات أثناء الجراحة وما بعد الجراحة، ولا يعتمد على الترشيح الجراحي ولا يؤدي إلى تندب بعد الجراحة. كما أنها بسيطة وذات منحنى تعليمي قصير وسهلة الإتقان وفعالة للغاية في الممارسة السريرية.