CO2 Laser Durchflussbetrieb vs. statischer Betrieb

[tsar]

Hallo Laserfreunde,

Ich hab mal eine grundsätzliche Verständnissfrage: z.B. bei CO2 Lasern gibt es ja die fertig befüllten und verschlossenen Röhren in denen das richtige Gasgemisch schon drin ist, man muss sie halt nur noch an ein Netzteil hängen. Dann gibts es die Röhren im Durchflussbetrieb bei denen das Gasgemisch unter vermindertem Druck kontinuierlich dirch die Laserröhre geführt wird.
Welche Vor- und oder Nachteile hat das eine und andere und was sind Gründe für die Varianten.

tsar

[netzhaut]

Hi, das Gas ist gut eingeschlossen in der Entladungsröhre und wird nicht durchgeleitet. Wenn es mit der Zeit langsam entweicht, wird der Laser schwächer. Dann kann man es nachfüllen. Das ist jedoch ein einmaliger Vorgang, den man ab und an wiederholen kann/muss.
Durchfließen lässt man eigentlich nur Wasser, das dem Kühlen der Röhre dient, aber mit der Laserstrahlung nicht direkt etwas zu tun hat.

[lexa]

Hi Netzhaut.

Nicht so ganz richtig. Es gibt auch CO2 Laser die mit einem Gasgemisch "durchspült" werden.

Die Vorteile davon wüsste ich aber auch gerne

[netzhaut]

Hi, bei einigen Schneidlaseranlagen werden sogenannte Spülgase zur Strahlführung genutzt.
Quelle: http://www.linde-gase.de/produkte/down/ ... erline.pdf

Dass Gase zum Pumpen in den Laser gespült werden, habe ich noch nicht gehört.
Hast Du ein Beispiel, wo Gase zum Betrieb des Lasers eingespült werden?
Könnte mir auch vorstellen, dass dabei dann "Entladungsrückschlagventile" von Nöten wären...
Wenn es nicht so träge wäre, könnte man so ggf. die Farbe beeinflussen

[VDX]

... ich kenne sowas nur bei extremen Hochleistungslasern (Multi-kW- bis MW-Bereich), wo durch die Plasmaentladungen das Gas so schnell verunreinigt wird, daß es im Betrieb dauernd gewechselt weren muß

Viktor

[netzhaut]

Ok, kommen wir nun zurück zu Lasern, deren Anschaffungskosten nicht den Lebensverdienst mehrerer Durchschnittsmenschen um ein Vielfaches übersteigen...

[tsar]

Danke schonmal für die Antworten.
Gesehen hab ich diese Spülgas-Geschichte bei http://www.pulslaser.de unter dem Punkt CO2 Laser. Da wird das Gas halt durchgeleitet, aber der pulst den halt auch nur.
Wenn ich das richtig verstehe, dann muss man das Gas auch nicht wechsel, es sei denn nachfüllen falls es entweichen sollte.
Andere Sache: Die CO2 laser sehe ich immer/meistens mit Kühlmanteln um die Laseröhre zu kühlen. Wird die denn wirklich so heiss.
UND: Es geht bei Gaslasern doch immer darum das Gas zum leuchten anzuregen. Wie ich das im Endeffekt anstelle ist doch egal hauptsache es leuchtet, richtig?
Ich frage, weil es gibt ja tausend-und-eine Möglichkeit Gase anzuregen.

tsar

[Ironman]

Tach zusammen,
von soviel Halbwissen wird einem schlecht ...

Wenn ich das richtig verstehe, dann muss man das Gas auch nicht wechsel, es sei denn nachfüllen falls es entweichen sollte.
Andere Sache: Die CO2 laser sehe ich immer/meistens mit Kühlmanteln um die Laseröhre zu kühlen. Wird die denn wirklich so heiss.
UND: Es geht bei Gaslasern doch immer darum das Gas zum leuchten anzuregen. Wie ich das im Endeffekt anstelle ist doch egal hauptsache es leuchtet, richtig?
Ich frage, weil es gibt ja tausend-und-eine Möglichkeit Gase anzuregen.

tsar

dann sag doch mal die vielen hundert Möglichkeiten, ich kenne die tausendzweite : mit ner Taschenlampe reinleuchten ...
das Gas leuchtet, weil es PLASMA ist ... und mir ist kein Plasma bekannt, das nicht etliche tausend Grad heiss ist, soviel zur Frage der Kühlung.
Ein Gaslaser lasert nicht, weil das Gas leuchtet, sondern weil Atome oder Moleküle (entsprechend des jeweiligen Lasers) durch zufuhr von Energie aus ihrem Normalniveau in ein hoheres Niveau gezwungen werden, dort aber nicht verweilen können, und bei ihrem Rückfall Photonen abgeben.
Les dich erstmal ein, und an die Adresse von anderen, ausser VDX : bevor ich was nicht genau weiss schreib ich lieber garnix ...
http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlendioxidlaser
Schönen Tag noch

[murmeljoe]

Hallo Zusammen,

@Ironman/VDX: Danke!

Allen, die noch nie einen CO2-Laser aus der Nähe gesehen (geschweige denn aufgebaut und betrieben) haben, aber hier fröhlich uns Hilfesuchende unterstützen, gilt natürlich auch mein Dank. Endlich habe ich meinen Fehler gefunden. Ich habe immer meinen Gasmix durch den zweiten Anschluss gejagt und dabei war dass wohl nur die Wasserkühlung für die Spiegel!

CO2.jpg

Code: Select all

#include "Forumsregeln.h"
#include "Satiremode.h"

[...]

Hilfesuchender_stellt_Frage();
switch(Status_des_Lesers)
{
  case "Experte_mit_praktischer_Erfahrung":
     Frage_beantworten();
     Status_Hilfesuchender = "glücklich"
     break;

  case "Experte_mit_theoretischem_Wissen":
     Frage_beantworten();
     Auf_Experten_mit_Praxiserfahrung_verweisen();
     Status_Hilfesuchender = "glücklich"
     break;

  case "Exiltheoretiker" || "Glaub-ich und Hab-ich-mal-gehört-Fraktion":
     Finger_stillhalten();
     Status_Hilfesuchender = "muss sich noch gedulden"
     break;
}
[...]

Ja, ich weis - meine Antwort ist polemisch. Aber wer von denen, die hier im Brustton der Überzeugung "Hilfestellung" geben, hat jemals einen CO2-Laser aufgebaut? Keiner? Warum antwortet Ihr dann?!? (Ironman, VDX und Co: Ihr seid definitiv nicht angesprochen - ich kenne und schätze Eure hohe Kompetenz sehr!)

Hier ist das ja eigentlich egal. Im schlimmsten Fall wird tsar eben nicht geholfen. Aber den selben Effekt kann man regelmäßig im Sicherheits- und Anfängerbereich beobachten und das ist dann wirklich bedenklich.

Gruß
Joe

[tsar]

Also das das Gas nicht leuchten, sondern zum Plasam gemacht werden muss ist mir klar, war halt unglücklich formuliert. Zu den Möglichkeiten die man zum anregen hat: Einmal kann man es mit einem Stromfluss bewerkstelligen, wie bei den ganzen Lasern auch gemacht wird. Als nächstes kann man das Gas einem starken sich ändernden Magnetfeld ausetzen, oder einem starken sich ändernden E-Feld. Oder ganz was anderes: Man schiesst mit einem Magnetron in das Gas, oder lässt direkt Teilchen durch das Gas fliegen, bei ausreichenender Energie der Teilchen findet auch dabei eine plasmabildung statt.
All diese Möglichkeiten der Plasamheizung, wie man das so schön nennt, werden bei Fusionsreaktoren eingesetzt, um das Plasma zu erzeugen, und wenn ich euch jetzt nicht komplett missverstanden habe dann ist ein Plasma genau das was wir in einer Laserröhre wollen.

tsar

[goamarty]

Soweit ich weis, braucht der CO2 Laser eine Glimmentladung im Plasma und keine heiße Bogenentladung, sonst stimmen die Energieniveaus und die Besetzungsinversion nicht mehr - die Quantenenergie von 10,6µm ist schon recht gering. Ich habe mal von einer Grenztemperatur von 16°C gehört, aber bei den versiegelten Röhren wird es etwas mehr sein.
Jedenfalls ist es eine Möglichkeit, das Gas zu kühlen, indem man es mit hoher Geschwindigkeit durch die Röhre und dann gleich durch einen Wärmetauscher (Kühler) bläst, dann geht es wieder zurück in die Röhre. In diesem Fall wird nicht zusätzlich wassergekühlt.

[tsar]

@goamarty: Genau nach dem Prinzip kühlen die Leute von Trumpf den TruFlow-Resonantor. Die Saugen mit einer Axialturbine das Gas aus der Röhre, leiten es durch zwei Wärmetauscher und drücken es dann wieder in die Röhre zurück.

tsar

[rayman]

Um noch mal zur ursprünglichen Frage zurück zu kommen:
Ich kenne das so, dass Hochleistungs CO2 Laser >1000W immer vom Gas durchströmt werden und auch kontinuierlich neues Gas zugeführt wird.
Warum das allerdings so ist, weiß ich auch nicht.

Hier mal ein Link:
http://www.trumpf-laser.com/produkte/co ... 000-w.html

[VDX]

... das dürfte mit der schnellen Degradation des Prozeßgases zu tun haben - versiegelte Röhren mit kleinen Leistungen haben 'Lebensdauern' von einigen Hundert Stunden, dann geht die Leistung stärker zurück und die Füllung wird ausgewechselt.

Bei den viel höheren Energien bei den kW-Lasern erfolgt diese Degradation (bzw. Verunreinigung mit Reaktionsprodukten) des Gases vermutlich schon im Minutenbereich, so daß es kontinuierlich gewechselt oder regeneriert werden muß ...

Viktor

[tsar]

Also bei dem Trumpflaser wird das Gas zwar umgewälzt in der Röhre aber nicht ausgetauscht. Es wird legendlich bevor es in die Röhre wiedereintritt durch Kühler geleitet.
Und das obwohl der mehrer KW hat.
Ist also nix mit Gasaustausch.
tsar

[floh]

versiegelte Röhren mit kleinen Leistungen haben 'Lebensdauern' von einigen Hundert Stunden, dann geht die Leistung stärker zurück und die Füllung wird ausgewechselt.

Synrad spricht da von 45000 Stunden. Ein Refill macht dann wieder alles wie neu. Ich hatte am CH Treffen einen 48-5 dabei (allerdings ein etwas älteres Modell, die Tube wird aber wohl identisch sein).
http://www.synrad.com/48series/48.pdf

[VDX]

Synrad spricht da von 45000 Stunden. Ein Refill macht dann wieder alles wie neu. Ich hatte am CH Treffen einen 48-5 dabei (allerdings ein etwas älteres Modell, die Tube wird aber wohl identisch sein).
http://www.synrad.com/48series/48.pdf

... 45.000 Stunden sind 'galaktisch' - meine Synrad-Laser vor 2000 hatten ein paar Hundert Stunden zugesagte Stabilität, ab dann ging die Leistung kontinuierlich runter.

Die billigen China-Röhren, die für ein paar Hundert Euros in der Bucht vertickert werden, lassen z.T. schon nach nur 50 Betriebsstunden merklich nach

Bisher kenne ich nur Diodenlaser (und diodengepumpte Faserlaser) mit garantierten 20.000h und bis zu 100.000h zu erwartende Lebensdauer bei der spezifizierten Maximalleistung ...

Viktor

[rayman]

Also bei dem Trumpflaser wird das Gas zwar umgewälzt in der Röhre aber nicht ausgetauscht. Es wird legendlich bevor es in die Röhre wiedereintritt durch Kühler geleitet.
Und das obwohl der mehrer KW hat.
Ist also nix mit Gasaustausch.
tsar

Ich kenne die aktuellen Modelle zwar nicht aus der Praxis, hatte aber vor ca. 15 Jahren mal mit solchen Trumpf Lasern zu tun (bis 5000W). Da wurde zusätzlich ständig neues Gas zugeführt.

[murmeljoe]

Hallo Zusammen,

ich wollte nicht nur schimpfen, sondern noch etwas Konstruktives beitragen:

Welche Vor- und oder Nachteile hat das eine und andere und was sind Gründe für die Varianten.

Aus Freaksicht gibt es natürlich einen ganz entscheidenden Unterschied: Beim Eigenbau einer sealed Röhre benötigt man eine Turbomolikularpumpe, die das Rohr wiederholt auf 0,001 mbar bringt. Wer hat sowas schon im Keller? Für eine slow-flow-Röhre reichen ein paar Ventile und ein Kühlschrankkompressor völlig aus. 20 mbar klingen doch schon deutlich humaner.


Slow flow Röhren machen also unter Umständen auch bei sehr kleinen Leistungen Sinn und sind nicht nur im kW-Bereich spannend.

Gruß
Joe