Fluidmechanisch und elektrophysikalisch optimierte Entladungsstrecken für CO2-Hochleistungslaser

در صنعت پردازش مواد، لیزر گازی دی اکسید کربن (CO2) رایج ترین نوع لیزر مورد استفاده است. با وجود این استاندارد صنعتی که به دست آمده است، نیاز به تحقیق و توسعه به ویژه با توجه به کارایی سیستم، توانایی تمرکز بر تابش و فشردگی سیستم وجود دارد. - کار از این نقطه شروع می شود. کیفیت نوری بالایی از محیط فعال لیزری را می توان با طراحی مناسب جریان گاز در ترکیب با طراحی الکترود متناسب با آن به دست آورد. این نیاز اساسی برای فوکوس خوب تابش باعث می شود در عین حال بازدهی بالاتر و چگالی توان بالاتر، یعنی فشردگی نیز تحقق یابد. دانش دقیق فرآیندهای سیال مکانیکی و الکتروفیزیکی مربوطه برای طراحی بهینه مسیرهای تخلیه گاز ضروری است. بنابراین، روش های تداخل سنجی برای تعیین هدایت حرارتی، چرخش و توزیع چگالی گاز در مسیرهای تخلیه گاز با فرکانس بالا با جریان طولی سریع ارائه شده است. - برای جبران یا تأثیرگذاری هدفمند این فرآیندها، تنظیمات خاصی از کنترل جریان و شکل الکترود پیشنهاد شده است. این اجازه می دهد تا مسیرهای تخلیه گاز اجرا شود که تخلیه گاز پایدار با کیفیت نوری بالا در بالاترین سرعت جریان ممکن و چگالی توان بالا ایجاد می کند. از مطالب: فهرست نمادهای استفاده شده / مقدمه / مبانی سیال-مکانیکی لیزرهای دی اکسید کربن / معادلات وضعیت جریان شبه یک بعدی / تداخل سنجی به عنوان روش اندازه گیری نوری / فرآیندهای جریان در لوله های سریع جریان بدون تخلیه گاز / تلاطم و چرخش در جریان لوله / انتقال حرارت در لوله های تخلیه گاز / تغییر شکل فاز در مسیر تخلیه گاز / محدوده عملیاتی تخلیه گاز / Bemer

In der materialbearbeitenden Industrie ist der Kohlendioxid-(CO2)-Gaslaser der am häufigsten eingesetzte Lasertyp. Trotz dieses erreichten Industriestandards verbleibt ein Forschungs- und Entwicklungsbedarf insbesondere hinsichtlich Systemwirkungsgrad, Fokussierbarkeit der Strahlung sowie Systemkompaktheit. - Die Arbeit setzt an dieser Stelle ein. Durch eine geeignete Gestaltung der Gasströmung in Kombination mit einem darauf abgestimmten Elektrodendesign kann eine hohe optische Qualität des laseraktiven Mediums realisiert werden. Diese Grundvoraussetzung für eine gute Fokussierbarkeit der Strahlung erlaubt zugleich einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Leistungsdichte zu realisieren, also auch Kompaktheit. Für eine optimale Gestaltung der Gasentladungsstrecken ist eine genaue Kenntnis der relevanten fluidmechanischen und elektrophysikalischen Vorgänge unerläßlich. Es werden deshalb interferometrische Verfahren zur Bestimmung von Temperaturleitfähigkeit, Drall sowie der Gasdichteverteilung in schnell längsgeströmten hochfrequenzangeregten Gasentladungsstrecken vorgestellt. - Für eine gezielte Kompensation bzw. Beeinflussung dieser Vorgänge werden konkrete Gestaltungen von Strömungsführung und Elektrodenform vorgeschlagen. Damit können Gasentladungsstrecken realisiert werden, die bei höchstmöglichen Strömungsgeschwindigkeiten und hohen Leistungsdichten stabile Gasentladungen bei hoher optischer Qualität produzieren. Aus dem Inhalt: Liste der verwendeten Symbole / Einleitung / Fluidmechanische Grundlagen der Kohlendioxidlaser / Zustandsgleichungen der quasi-eindimensionalen Strömung / Die Interferometrie als optisches Meßverfahren / Strömungsvorgänge in schnellgeströmten Rohren ohne Gasentladung / turbulenz und Drall bei Rohrströmungen / Wärmedurchgang bei Gasentladungsrohren / Phasendeformation in einer Gasentladungsstrecke / Betriebsbereiche von Gasentladungen / Bemer