常用气体激光器讲解PPT格式课件下载.ppt

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4.Xe4.Xe的的电电离离电电位位低低，激激光光器器内内的的气气体体易易电电离离，使使COCO22分分子子能能量量转转换换效效率率提提高高10101515。

同同时时在在维维持持放放电电电电流流相相同同的的情情况况下，加入下，加入XeXe后可使后可使放电电压下降放电电压下降20203030。

5.H5.H22或或（H（H22OO蒸汽蒸汽）可促使低能粒子可促使低能粒子抽空抽空，HH22OO蒸汽有利于蒸汽有利于COCO22分分子的还原，可子的还原，可延长寿命延长寿命。

22、工作物质工作物质N2N2分子受到电子碰撞分子受到电子碰撞后被激发并和后被激发并和CO2CO2分子分子发发生碰撞生碰撞，N2N2分子把获得分子把获得的的能量传递能量传递给给CO2CO2分子，分子，使大量的使大量的CO2CO2分子被激发分子被激发到到001001能级时，能级能级时，能级001001和能级和能级100100之间形成之间形成粒子粒子数的反分布。

数的反分布。

33、CO2分子激发机理分子激发机理HeHe原子质量小，运原子质量小，运动速度快，频繁地碰撞动速度快，频繁地碰撞CO2CO2分子，分子，高效地抽运高效地抽运010010能级上的能级上的CO2CO2分子，分子，大大提高了粒子数反转大大提高了粒子数反转程度。

程度。

100100能级和能级和020020能级的能级的分子迅速跃迁到亚稳态分子迅速跃迁到亚稳态010010能级上。

因此必须把跃迁能级上。

因此必须把跃迁到到010010能级上的能级上的CO2CO2分子分子立立即抽空即抽空，否则不利于粒子，否则不利于粒子数的反转。

数的反转。

二、基本结构二、基本结构纵向电激励水冷内腔式封离型纵向电激励水冷内腔式封离型CO2CO2激光器的典型结构激光器的典型结构所谓封离型是指所谓封离型是指工作工作气体被密封气体被密封在放在放电管内电管内（由放电管、由放电管、水冷管和储气管三层水冷管和储气管三层结构组成结构组成）。

它的优点是结构它的优点是结构简单、紧凑。

但它的简单、紧凑。

但它的单位放电长度可输出单位放电长度可输出的的功率功率比其他结构的比其他结构的（如流动型和气动型）（如流动型和气动型）COCO22激光器要激光器要低低。

折叠式折叠式CO2CO2激光器（水冷套未画出）激光器（水冷套未画出）横向循环流动横向循环流动CO2CO2激光器激光器纵向流动纵向流动CO2CO2激光器激光器三三、输出特性、输出特性11、能量转换效率高、能量转换效率高：

202025%（25%（氦氖激光器的能量转换氦氖激光器的能量转换效率仅为千分之几效率仅为千分之几）；

22、常用的、常用的COCO22激光器输出波长为激光器输出波长为10.610.6，属于中红外区，属于中红外区，对人眼损害小；

对人眼损害小；

33、连续输出功率可达万瓦级，常用电激励、连续输出功率可达万瓦级，常用电激励；

44、温度效应温度效应转换效率最高也不会超过转换效率最高也不会超过4040，这就是说，这就是说有有6060以上的能量转换为气体的热能，气体温度的升高，将以上的能量转换为气体的热能，气体温度的升高，将引起引起CO2CO2分子的分解，降低放电管内的分子的分解，降低放电管内的CO2CO2分子浓度。

使激光分子浓度。

使激光器的输出功率下降，因此，器的输出功率下降，因此，冷却问题冷却问题是是CO2CO2激光器正常运转的激光器正常运转的重要技术问题。

重要技术问题。

原子或分子因某种原因失去电子或获得电子的原子或分子因某种原因失去电子或获得电子的过程称为过程称为电离电离。

若原子失去电子，称为正离子，。

若原子失去电子，称为正离子，反之则称为负离子。

反之则称为负离子。

利用离子的能级跃迁所获得的激光器件称为利用离子的能级跃迁所获得的激光器件称为离子激光器离子激光器。

氖、。

氖、氩、氪、氙、镉蒸气、硒蒸气氩、氪、氙、镉蒸气、硒蒸气等均能作离子激光器的工作物质。

它们的激光输等均能作离子激光器的工作物质。

它们的激光输出功率比原子气体激光器要高，达几十瓦，可连出功率比原子气体激光器要高，达几十瓦，可连续或脉冲输出。

续或脉冲输出。

氩离子激光器氩离子激光器一、工作原理一、工作原理激发过程一般分激发过程一般分两步两步：

气体放电后，放电管中的气体放电后，放电管中的高速电子与中性氩离子碰高速电子与中性氩离子碰撞，从氩离子中打出一个撞，从氩离子中打出一个电子，使之电离，电子，使之电离，形成处形成处在基态上的氩离子在基态上的氩离子；

该基；

该基态态ArAr+再与高速电子碰撞，再与高速电子碰撞，被激发到高能态被激发到高能态，当激光，当激光上下能级间产生粒子数反上下能级间产生粒子数反转时，即可产生氩离子激转时，即可产生氩离子激光。

光。

因此，氩离子激光器因此，氩离子激光器的激活粒子是的激活粒子是ArAr+。

采取两次电子碰撞采取两次电子碰撞将氩原子激发到将氩原子激发到3p3p444P4P态要比直接碰撞、一次态要比直接碰撞、一次将氩原子激发到将氩原子激发到3p3p444P4P态态的电子能量要小，后者的电子能量要小，后者只能在低气压放电中才只能在低气压放电中才有如此大的能量有如此大的能量（35.5eV35.5eV）。

）。

由于由于3p3p444P4P和和3p3p444S4S能级上有许多不能级上有许多不同的电子态，所以氩同的电子态，所以氩离子激光输出由丰富离子激光输出由丰富的谱线。

最强的谱线的谱线。

最强的谱线波长是波长是488.0nm488.0nm、514.5nm514.5nm。

二、基本结构二、基本结构氩离子激光器包括：

氩离子激光器包括：

放电管、电极、回气管、谐振腔、轴向磁场等。

氩离子激光器分段石墨放电管国产的氩离子激光管三、输出特点三、输出特点11、是一种、是一种惰性气体离子激光器惰性气体离子激光器，在离子激光器中输出效率，在离子激光器中输出效率最高；

最高；

22、其输出波长较多，主要有、其输出波长较多，主要有514.5nm514.5nm和和488.0nm488.0nm两个蓝绿色两个蓝绿色的谱线，是的谱线，是可见光区域中最强可见光区域中最强的激光器。

的激光器。

；

33、一般连续输出几瓦到十几瓦，甚至上百瓦。

、一般连续输出几瓦到十几瓦，甚至上百瓦。

44、输出波长易输出波长易被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物止血效果最好止血效果最好。

在临床上主要用于外科手术，用它作在临床上主要用于外科手术，用它作“光刀光刀”，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用光，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用光纤导人内镜进行止血等非手术治疗。

目前它广泛用于眼科凝纤导人内镜进行止血等非手术治疗。

目前它广泛用于眼科凝固、皮肤科、内科等综合治疗领域。

固、皮肤科、内科等综合治疗领域。

表表氩离子激光的可见光光谱线氩离子激光的可见光光谱线激光跃迁能级波长（nm）或率（W）4P2S01/24S2P1/2457.90.354P2D03/24S2P3/2472.70.304P2P03/24S2P1/2476.50.754P2D05/24S2P3/2488.01.504P2D03/24S2P1/2496.50.704P4D05/24S2P3/2514.52.004P4D03/24S2P3/2528.70.34准分子激光器准分子激光器一、工作物质一、工作物质“准分子准分子”：

不是稳定分子。

它是：

它是混合气体混合气体受到外来受到外来能量激发所引起的一系列物理和化学的反应中能量激发所引起的一系列物理和化学的反应中曾经形成曾经形成但但转转瞬即逝瞬即逝的分子，其寿命仅为的分子，其寿命仅为几十毫秒几十毫秒。

这类激光器的工作物质是受激的气体原子这类激光器的工作物质是受激的气体原子（如如ArAr、KrKr、XeXe，用，用RgRg表示表示）和卤元素和卤元素（例如例如FF、ClCl，用，用XX表示表示）结合而成的结合而成的准分子，准分子，如氟化氩如氟化氩（ArFArF）、氯化氪、氯化氪（KrClKrCl）、氟化氙、氟化氙（XeFXeF）等等;

二、工作原理二、工作原理通常情况下，基态的稀有气体原子化学性质稳定，因此呈通常情况下，基态的稀有气体原子化学性质稳定，因此呈两种气体两种气体混合状态（混合状态（Rg+XRg+X）。

但当它们受到激发时，如。

但当它们受到激发时，如电子电子束的轰击或高压激励束的轰击或高压激励等，稀有气体原子就可能从基态跃迁到激等，稀有气体原子就可能从基态跃迁到激发态，甚至被电离，这时很容易和发态，甚至被电离，这时很容易和另一个原子另一个原子形成一个形成一个寿命极寿命极短的分子（短的分子（RgXRgX），这种处于激发态的分子称受激二聚物，简，这种处于激发态的分子称受激二聚物，简称称准分子准分子。

RgXRgX基态分子寿命极短，为基态分子寿命极短，为1010-13-13ss量级，它沿着自己的势能量级，它沿着自己的势能曲线想核间距增大的方向移动，曲线想核间距增大的方向移动，直至最终直至最终离解成独立的原子离解成独立的原子Rg+XRg+X。

激发态。

激发态RgXRgX*能级寿命为能级寿命为1010-8-8ss量级，比基态稳定，因此量级，比基态稳定，因此很很容易形成粒子数反转容易形成粒子数反转。

三、基本结构三、基本结构准分子激光器的结构准分子激光器的结构1功率特性：

功率特性：

准分子基态的电子迅速排空造成激光准分子基态的电子迅速排空造成激光下能级总下能级总是空的是空的，这样有利于离子数反转的形成，即使，这样有利于离子数反转的形成，即使在超短脉冲下运转，从而可以获得在超短脉冲下运转，从而可以获得较高的输出较高的输出功率（功率（1010瓦量级）瓦量级）。

2.输出波长输出波长:

从真空紫外到可见光区域从真空紫外到可见光区域。

3脉冲特性：

脉冲特性：

由于基态寿命短，即使是超短脉冲情况下，由于基态寿命短，即使是超短脉冲情况下，基态也可被认为是空的，因此准分子激光对基态也可被认为是空的，因此准分子激光对产生巨脉冲产生巨脉冲特别有利。

特别有利。

4.4.能够精确聚焦和控制，其切能够精确聚焦和控制，其切削精度非常高，每个光脉冲切削深削精度非常高，每个光脉冲切削深度为度为0.20.2微米，能够在人的头发丝微米，能够在人的头发丝上刻出各种花样来。

上刻出各种花样来。

近视眼由于眼球的前后径近视眼由于眼球的前后径太长，眼角膜前表面太凸，外太长，眼角膜前表面太凸，外界光线不能准确会聚在眼底所界光线不能准确会聚在眼底所致。

致。

准分子激光矫正近视是用准分子激光矫正近视是用电脑精确控制的准分子激光，电脑精确控制的准分子激光，根据近视度数和有无散光在根据近视度数和有无散光在瞳瞳孔区孔区的角膜基质层进行刻蚀，的角膜基质层进行刻蚀，使眼角膜前表面稍稍变平。

从使眼角膜前表面稍稍变平。

从而使外界光线能够准确地在眼而使外界光线能够准确地在眼底视网膜上会聚成像，达到矫底视网膜上会聚成像，