اخترع سي. كومار ن. باتيل ليزر ثاني أكسيد الكربون عام 1964. يُعرف أيضًا باسم أنبوب زجاجي لثاني أكسيد الكربون، وهو مصدر ليزر ذو قدرة خرج مستمرة عالية. يُستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في مجالات النسيج، والطب، ومعالجة المواد، والتصنيع الصناعي، وغيرها. ويلعب دورًا رئيسيًا في وسم العبوات، وقطع المواد غير المعدنية، ومستحضرات التجميل الطبية.
في ثمانينيات القرن الماضي، كانت تقنية ليزر ثاني أكسيد الكربون قد بلغت مرحلة النضج، وخلال العشرين عامًا اللاحقة، استُخدمت في قطع المعادن، وقطع/نقش أنواع مختلفة من المواد، ولحام السيارات، والتكسية بالليزر، وغيرها. يتميز ليزر ثاني أكسيد الكربون المستخدم حاليًا في الصناعة بطول موجي يبلغ 10.64 ميكرومتر، ويُصدر ضوءًا تحت أحمر. تصل نسبة التحويل الكهروضوئي لليزر ثاني أكسيد الكربون إلى 15-25%، مما يجعله أكثر كفاءة من ليزر YAG ذي الحالة الصلبة. يُتيح طول موجة ليزر ثاني أكسيد الكربون امتصاص ضوء الليزر بواسطة الفولاذ، والفولاذ الملون، والمعادن الدقيقة، والعديد من أنواع اللافلزات. كما أن نطاق المواد التي يُمكن استخدامه فيها أوسع بكثير من نطاق ليزر الألياف.
في الوقت الراهن، تُعدّ معالجة المعادن بالليزر بلا شكّ أهمّ عمليات المعالجة بالليزر. مع ذلك، ونظرًا للانتشار الواسع لليزر الألياف في الأسواق المحلية والعالمية، فقد استحوذ على جزء من حصة السوق التي كانت تُهيمن عليها تقنية قطع المعادن باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون. قد يُؤدّي هذا إلى بعض المفاهيم الخاطئة، كالقول بأنّ ليزر ثاني أكسيد الكربون قديم وغير مُجدٍ. في الواقع، هذا غير صحيح على الإطلاق.
يُعدّ ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2) من أكثر مصادر الليزر نضجًا واستقرارًا، كما أنه يتمتع بنضج كبير في تطوير العمليات. وحتى اليوم، لا تزال العديد من تطبيقاته مستخدمة في الدول الأوروبية والولايات المتحدة. تستطيع العديد من المواد الطبيعية والاصطناعية امتصاص ضوء ليزر ثاني أكسيد الكربون بكفاءة عالية، مما يتيح فرصًا واسعة لاستخدامه في معالجة المواد والتحليل الطيفي. وتُؤكد خصائص ضوء ليزر ثاني أكسيد الكربون على إمكاناته الفريدة في التطبيقات. فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة لهذا الليزر.
قبل شيوع استخدام ليزر الألياف، كانت معالجة المعادن تعتمد بشكل أساسي على ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة. أما الآن، فيُفضّل استخدام ليزر الألياف بقدرة 10 كيلوواط أو أكثر لقطع الصفائح المعدنية فائقة السماكة. ورغم أن ليزر الألياف يحل جزئيًا محل ليزر ثاني أكسيد الكربون في قطع الصفائح الفولاذية، إلا أن ليزر ثاني أكسيد الكربون لا يزال يُستخدم على نطاق واسع. فحتى الآن، لا تزال العديد من الشركات المصنعة المحلية لآلات الليزر، مثل HANS YUEMING وBAISHENG وPENTA LASER، تُوفر آلات قطع المعادن باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون.
بسبب صغر بقعة الليزر، يُعدّ ليزر الألياف أسهل في القطع. لكن هذه الميزة تُصبح نقطة ضعف في لحام المعادن. في لحام الصفائح المعدنية السميكة، يتفوق ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة على ليزر الألياف. ورغم أن الجهود المبذولة منذ بضع سنوات بدأت تتغلب على نقاط ضعف ليزر الألياف، إلا أنه لا يزال غير قادر على التفوق على ليزر ثاني أكسيد الكربون.
يمكن استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في معالجة الأسطح، وهو ما يُعرف بالتكسية الليزرية. ورغم إمكانية استخدام ليزر أشباه الموصلات في التكسية الليزرية اليوم، إلا أن ليزر ثاني أكسيد الكربون كان الأكثر استخدامًا قبل ظهور ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة. وتُستخدم التكسية الليزرية على نطاق واسع في مجالات صناعية متنوعة، منها التشكيل، والتصنيع المعدني، وآلات التعدين، والفضاء، والمعدات البحرية، وغيرها. ويتميز ليزر ثاني أكسيد الكربون بانخفاض تكلفته مقارنةً بليزر أشباه الموصلات.
في مجال معالجة المعادن، يواجه ليزر ثاني أكسيد الكربون تحديات من ليزر الألياف وليزر أشباه الموصلات. لذا، من المرجح أن تعتمد التطبيقات الرئيسية لليزر ثاني أكسيد الكربون في المستقبل على مواد غير معدنية مثل الزجاج والسيراميك والأقمشة والجلود والخشب والبلاستيك والبوليمرات وغيرها.
تُتيح جودة ضوء ليزر ثاني أكسيد الكربون إمكانية كبيرة للتطبيقات المُخصصة في مجالات مُحددة، مثل معالجة البوليمرات والبلاستيك والسيراميك. كما يُمكن لليزر ثاني أكسيد الكربون إجراء عمليات قطع عالية السرعة على مواد مثل ABS وPMMA وPP وغيرها من البوليمرات.
في تسعينيات القرن الماضي، تم اختراع جهاز طبي نبضي عالي الطاقة يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون فائق النبض، وقد لاقى رواجاً كبيراً. وازدادت شعبية مجال التجميل بالليزر بشكل خاص، وله مستقبل واعد للغاية.
يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون غاز ثاني أكسيد الكربون كوسيط. وسواءً كان تصميمه يعتمد على تجويف معدني بترددات الراديو أو أنبوب زجاجي، فإن مكوناته الداخلية حساسة للغاية للحرارة. لذا، يُعد التبريد عالي الدقة ضروريًا لحماية جهاز ليزر ثاني أكسيد الكربون وإطالة عمره.
تُكرّس شركة S&A Teyu جهودها لتطوير وتصنيع معدات التبريد بالليزر منذ 19 عامًا. وفي سوق التبريد بالليزر CO2 المحلي، تستحوذ S&A Teyu على الحصة الأكبر وتتمتع بأكبر قدر من الخبرة في هذا المجال.جهاز التبريد المائي المحمول CW-5200T من شركة S&A Teyu هو جهاز جديد موفر للطاقة ومُصمم خصيصًا لأجهزة الليزر. يتميز بثبات درجة حرارة يصل إلى ±0.3 درجة مئوية، ويعمل بتردد مزدوج 220 فولت 50 هرتز و220 فولت 60 هرتز. يُعد هذا الجهاز مثاليًا لتبريد أجهزة ليزر ثاني أكسيد الكربون ذات القدرة المتوسطة والصغيرة. للمزيد من المعلومات حول هذا الجهاز، تفضل بزيارة الرابط التالي: https://www.chillermanual.net/sealed-co2-laser-tube-water-chiller-220v-50-60hz_p234.html
