Faol muhiti karbonat angidrid (CO2) gazida ishlovchi va urta infraqizil

2.3.2.Gazodinamik CO2 lazer
Faol muhiti karbonat angidrid (CO2) gazida ishlovchi va urta infraqizil
10600 nm to’lqin uzunlikli diapazonda nurlanish beruvchi lazerdir. Uning
uzluksiz ish rejimdagi kogerent nurlanish quvvati yo’zlab qilovattga yetishi
mumkin va texnikaning turli sohalarida ishlatilishining imkoniyatlari keng.
Gazodinamik CO2 - lazerda invers bandlik yuqori haroratgacha kizdirilgan
gaz aralashmasining keskin ravishda kengayishi natijasida hosil qilinadi.
Gazodinamik lazerning ishlashini 2.13- rasm asosida tushuntirish mumkin.



2.13-rasm. Gazodinamik lazerning tuzilishi: 1 - yonish kamerasi, 2 - soploning
kritik yo’zasi, 3 - optik rezonator, 4- diffuzor; 5 - C02 gazi bilan ta’minlaydigan kamera.
Biror idishda yuqori temperatura (T=1400K) va bosimda (17 atm.) gaz
joylashgan bo’lsin. Gaz boshlangich holatda termodinamik muvozanatda
bo’lgani uchun CO2 molekulasining yuqori lazer sathi 001 yuqori bandlikka
(asosiy sath bandligining taxminan 10 % ega bo’ladi. Pastki sathning bandligi
undan ham yuqori bo’lib (25%), ular orasida invers bandlik mavjud bo’lmaydi.
Gaz aralashmasi ingichka tirqish - soplo orqali kengaya boshlasin.
Kengayish adiabatik ravishda bo’lgani uchun gazning kengaygandan keyingi
temperaturasi juda kichik bo’lib qoladi. Yuqori va pastki lazer sathlarining
bandligi yangi temperaturaga mos keladigan muvozanat holatga o’tishga
intiladi. Lekin, yuqori sathning yashash vaqti, pastki sathning yashash vaqtidan
katta bo’lgani uchun pastki sathning bandligi yangi muvozanat holatga mos
tushuvchi bandlikka tezrok o’tadi. Natijada, gazning kengayish sohasida, gaz
oqimi yo’nalishida yetarlicha keng bo’lgan sohada yuqori sathning bandligi
kattaroq bo’lib qoladi, ya’ni invers bandlik sodir bo’lishi kuzatiladi. Bu soha
uzunligi uyg’onish holatini azot molekulasidan CO2 molekulasiga uzatish uchun
ketgan vaqtga gaz oqimi bosib o’tgan masofaga teng bo’ladi. Gazning
kengayishi natijasida invers bandlikni hosil qilish gazning temperaturasi va

bosimi pasayishi vaqti yuqori sath yashash davridan kichik, pastki sath yashash

davridan katta bo’lgandagina samarador bo’ladi. Bu shartga bo’ysunush uchun
gaz tovush tezligidan katta bo’lgan tezliklarda kengayishi talab qilinadi.
Boshlangich gaz aralashmasining yuqori temperaturasi maxsus yoqilgining
yonishi natijasida hosil qilinadi. Masalan, CO va H2 yoki benzol C6H6 va H2O
yonishi natijasida talab qilingan temperaturaga erishiladi. Bunda CO2 /H2O ning
2:1 nisbatdagi aralashmasi hosil bo’ladi.

2.14-rasm. Gazodinamik CO2 lazerning tuzilish sxemasi: 1-yoqilg’i qabul
qilish kamerasi, 2 – issiqlik nurlanishi chiqaruvchi tuynuk, 3-yuqori
bosimli yonish kamerasi, 4 – nur qaytaruvchi ko’zgu, 5 – yarim shaffofli
shisha ko’zgu orqali lazer nurining chiqishi, 6- qo’shimcha nurlanishning
chiqishi.
Sunggi ma’lumotlarga ko’ra gazodinamik CO2 lazerda quvvati 100 kVt
gacha bo’lgan nurlanish hosil qilinib, uning kimyoviy foydali ish koeffitsienti
(f.i.k.) 1%ni tashqil etadi. Bunday lazerlar reaktiv dvigitelni eslatib, uzluksiz
maromda qisqa bir necha sekundda ishlaydi (2.14-rasm). Bunga sabab kizish
natijasida lazer rezanatori ko’zgularining ishdan chiqishidir.

(2.15-rasm) Mavjud barcha lazerlardan eng uzoq vaqt ishlaydigan CO2 lazerlari

eng kuchli hisoblanadi. CO2 lazerining samaradorligi 20% ga etishi mumkin
(individual CO2 lazerlarining namunalari 30% gacha samaradorlikka erishishi
mumkin), bu lazer texnologiyasini rivojlantirish davrida lazerlar orasida eng
yuqori samaradorlik ko’rsatkichidir. Boshqacha qilib aytganda: CO2 lazer – ko’p
sonli turli xil materiallar va sirtlarni minimal vaqt va arzon narxlarda kesish,
payvandlash, markalash va qayta ishlashga qodir bo’lgan ko’p qirrali qurilmadir.