本发明涉及二氧化碳激光器
技术领域：
，尤其涉及激光器谐振腔中的激光工作气体，具体地说是一种能够提高二氧化碳激光器的电光转化率的用于二氧化碳激光器的工作气体及充气方法。
背景技术：
：二氧化碳激光器一般是以二氧化碳气体作为工作介质的气体激光器，具有高功率、高效率、高光束质量、相干性好和模式稳定等重要特性。这些特性使二氧化碳激光器在众多领域得到广泛应用。工业上用于多种材料的加工，包括打孔、切割、焊接、退火、熔合、改性和涂覆等；医学上用于各种外科手术；军事上用于激光测距和激光雷达等各个范畴。但由于技术的发展，对于激光器要求的提高，仅使用二氧化碳气体作为工作介质已经难以满足要求。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够提高二氧化碳激光器的电光转化率的用于二氧化碳激光器的工作气体及充气方法。本发明的目的是通过以下技术方案解决的：一种用于二氧化碳激光器的工作气体，其特征在于：所述的工作气体中各气体组分的体积百分比分别为：0.5%～3%的氢气、2.7%～5%的氙气、11%～20.5%的二氧化碳、13%～25%的氮气和60.4%～73.2%的氦气；上述组分的体积百分比之和为100%。所述的工作气体中各气体组分的体积百分比分别为：0.5%～1%的氢气、3%～5%的氙气、13%～18%的二氧化碳、13%～18%的氮气和65%～70%的氦气；上述组分的体积百分比之和为100%。一种用于二氧化碳激光器的工作气体的充气方法，其特征在于：该充气方法的步骤为：步骤a）用真空泵对激光器谐振腔抽真空，使得激光器谐振腔内的真空度应达到10-6pa；步骤b）将组成工作气体的各气体组分按照计算好的体积比依次充入激光器谐振腔内，使得激光器谐振腔内的总气压达到8kpa～13kpa。所述步骤b）中的各气体组分的充气顺序为按照体积百分比由小到大排列，依次充入激光器谐振腔内。一种用于二氧化碳激光器的充气装置，包括能够与激光器谐振腔连通的连通管，其特征在于：所述的连通管上带有连通管阀门，在连通管的另一端分别连通有抽气管和充气管；所述抽气管的输出端与真空泵相连通且抽气管上设有与控制器相连接的真空电磁阀；所述的充气管分别通过相应的充气支管和对应的气瓶相连通，充气支管和气瓶的数量与待充气体种类相同且各充气支管上分别设有相应的充气电磁阀，且各充气电磁阀分别与控制器相连接。所述的连通管与激光器谐振腔上设置的气腔阀门相连接；所述的连通管阀门上带有总流量计且连通管阀门内侧的连通管上设有真空计，真空计的数据输出端口与控制器的真空信号输入管脚相连接。所述的气瓶包括氢气瓶、氙气瓶、二氧化碳瓶、氮气瓶、氦气瓶，氢气瓶通过带有氢气电磁阀的氢气充气支管与充气管的输入口相连通；氙气瓶通过带有氙气电磁阀的氙气充气支管与充气管的输入口相连通；二氧化碳瓶通过带有二氧化碳电磁阀的二氧化碳充气支管与充气管的输入口相连通；氮气瓶通过带有氮气电磁阀的氮气充气支管与充气管的输入口相连通；氦气瓶通过带有氦气电磁阀的氦气充气支管与充气管的输入口相连通。所述的氢气电磁阀通过氢气继电器与控制器相连接，控制器通过氢气继电器来控制氢气电磁阀的开关；氙气电磁阀通过氙气继电器与控制器相连接，控制器通过氙气继电器来控制氙气电磁阀的开关；二氧化碳电磁阀通过二氧化碳继电器与控制器相连接，控制器通过二氧化碳继电器来控制二氧化碳电磁阀的开关；氮气电磁阀通过氮气继电器与控制器相连接，控制器通过氮气继电器来控制氮气电磁阀的开关；氦气电磁阀通过氦气继电器与控制器相连接，控制器通过氦气继电器来控制氦气电磁阀的开关。所述的氢气电磁阀、氙气电磁阀、二氧化碳电磁阀、氮气电磁阀、氦气电磁阀上分别带有对应的分流量计。所述的真空电磁阀通过抽气继电器与控制器相连接，控制器通过抽气继电器来控制真空电磁阀的开关。本发明相比现有技术有如下优点：本发明通过氢气、氙气、二氧化碳、氮气和氦气组成新的工作气体，且以氦气为主以提高稳定性；同时通过抽真空和按序充气的方法，来确保激光激光器谐振腔中的工作气体纯度高、配比准确；使用该工作气体的二氧化碳激光器能够极大提高电光转化率，二氧化碳激光器能够稳定工作，满足激光加工的要求。本发明通过针对性地开发能够充入多种工作气体的充气装置，并通过控制器来控制相应电磁阀的闭合程度，能够有效控制单位时间的充气量和最终的充气量，从而达到精准控制充气精度的目的；另外通过真空计采集连通管的实时信号并反馈至控制器对各电磁阀进行有效控制，实现充气过程的自动控制，该充气装置安装方便、便于应用，故适宜推广使用。附图说明附图1是本发明的充气装置的结构示意图。其中：1—激光器谐振腔；2—连通管；3—连通管阀门；4—抽气管；5—充气管；6—真空电磁阀；7—真空泵；8—抽气继电器；9—控制器；10—气腔阀门；11—总流量计；12—真空计；13—氢气瓶；14—氢气电磁阀；15—氢气充气支管；16—氢气继电器；17—氙气瓶；18—氙气电磁阀；19—氙气充气支管；20—氙气继电器；21—二氧化碳瓶；22—二氧化碳电磁阀；23—二氧化碳充气支管；24—二氧化碳继电器；25—氮气瓶；26—氮气电磁阀；27—氮气充气支管；28—氮气继电器；29—氦气瓶；30—氦气电磁阀；31—氦气充气支管；32—氦气继电器；33—分流量计。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。一种用于二氧化碳激光器的工作气体，该工作气体中各气体组分的体积百分比（气体分压百分比）分别为：0.5%～3%的氢气、2.7%～5%的氙气、11%～20.5%的二氧化碳、13%～25%的氮气和60.4%～73.2%的氦气；上述组分的体积百分比之和为100%。进一步限定为：工作气体中各气体组分的体积百分比分别为：0.5%～1%的氢气、3%～5%的氙气、13%～18%的二氧化碳、13%～18%的氮气和65%～70%的氦气；上述组分的体积百分比之和为100%。一种用于二氧化碳激光器的工作气体的充气方法，该充气方法的步骤为：步骤a）用真空泵对激光器谐振腔抽真空，使得激光器谐振腔内的真空度应达到10-6pa；步骤b）将组成工作气体的各气体组分按照计算好的体积比依次充入激光器谐振腔内，使得激光器谐振腔内的总气压达到8kpa～13kpa。另外步骤b）中的各气体组分的充气顺序为按照体积百分比由小到大排列，依次充入激光器谐振腔内。本发明的充气方法需要配套一个充气装置使用，该充气装置包括能够与激光器谐振腔1连通的连通管2，连通管2与激光器谐振腔1上设置的气腔阀门10相连接，连通管2上带有连通管阀门3，连通管阀门3上带有总流量计11且连通管阀门3内侧的连通管2上设有真空计12，真空计12的数据输出端口与控制器9的真空信号输入管脚相连接，且在连通管2的另一端分别连通有抽气管4和充气管5；抽气管4的输出端与真空泵7相连通且抽气管4上设有与控制器9相连接的真空电磁阀6，真空电磁阀6通过抽气继电器8与控制器9相连接，控制器9通过抽气继电器8来控制真空电磁阀6的开关；充气管5分别通过相应的充气支管和对应的气瓶相连通，充气支管和气瓶的数量与待充气体种类相同且各充气支管上分别设有相应的充气电磁阀，且各充气电磁阀分别与控制器9相连接。在上述充气装置中，气瓶包括氢气瓶13、氙气瓶17、二氧化碳瓶21、氮气瓶25、氦气瓶29，氢气瓶13通过带有氢气电磁阀14的氢气充气支管15与充气管5的输入口相连通，氢气电磁阀14通过氢气继电器16与控制器9相连接，控制器9通过氢气继电器16来控制氢气电磁阀14的开关；氙气瓶17通过带有氙气电磁阀18的氙气充气支管19与充气管5的输入口相连通，氙气电磁阀18通过氙气继电器20与控制器9相连接，控制器9通过氙气继电器20来控制氙气电磁阀18的开关；二氧化碳瓶21通过带有二氧化碳电磁阀22的二氧化碳充气支管23与充气管5的输入口相连通，二氧化碳电磁阀22通过二氧化碳继电器24与控制器9相连接，控制器9通过二氧化碳继电器24来控制二氧化碳电磁阀22的开关；氮气瓶25通过带有氮气电磁阀26的氮气充气支管27与充气管5的输入口相连通，氮气电磁阀26通过氮气继电器28与控制器9相连接，控制器9通过氮气继电器28来控制氮气电磁阀26的开关；氦气瓶29通过带有氦气电磁阀30的氦气充气支管31与充气管5的输入口相连通，氦气电磁阀30通过氦气继电器32与控制器9相连接，控制器9通过氦气继电器32来控制氦气电磁阀30的开关。另外在氢气电磁阀14、氙气电磁阀18、二氧化碳电磁阀22、氮气电磁阀26、氦气电磁阀30上分别带有对应的分流量计33。本发明的充气装置工作时，首先关闭其余的电磁阀，仅打开真空电磁阀6进行抽真空，并通过真空计12监控抽真空的实时状况，当监测到激光器谐振腔1内的真空度达到预设值时，则控制器9通过抽气继电器8关闭真空电磁阀6；然后打开相应的充气电磁阀对激光器谐振腔1进行充气，并采用该充气电磁阀上对应的分流量计33计量充入的相应气体，当监测到相应气体的流量达到预设值时，则控制器9通过对应的继电器关闭该充气电磁阀；接着继续打开需要的充气电磁阀对激光器谐振腔1再次进行充气，重复上述充气过程，直至将预设的全部气体充完。实施例激光器谐振腔1中的工作气体的配比和纯净度会直接影响激光器的电光转化率，为了保证激光器谐振腔1中的工作气体纯度高、配比准确，按照以下步骤对激光器谐振腔1进行抽真空和充气工作：首先根据使用要求将各气体组分的配比计算好，各种工作气体的分压百分比（体积百分比）如下：0.5%的氢气、4%的氙气、14%的二氧化碳、16%的氮气和65.5%的氦气；采用真空泵7对激光器谐振腔1抽真空，使得激光器谐振腔1内的真空度应达到10-6pa；将五种激光工作气体依次充入激光器谐振腔1中，充气的顺序按照分压百分比从小到大排列，先充入分压比最小的氢气、然后充入氙气、依次类推最后充入分压比最大的氦气，工作气体全部充入后总气压为10kpa。该实施例所体现出来的数据关系如下表所示。h2xeco2n2he分压百分比0.5%4%14%16%65.5%充入每种气体后的气压0.05kpa0.45kpa1.85kpa3.45kpa10kpa表一实施例的分压百分比与充入每种气体后的气压关系表。本发明通过氢气、氙气、二氧化碳、氮气和氦气组成新的工作气体，且以氦气为主以提高稳定性；同时通过抽真空和按序充气的方法，来确保激光激光器谐振腔中的工作气体纯度高、配比准确；使用该工作气体的二氧化碳激光器能够极大提高电光转化率，二氧化碳激光器能够稳定工作，满足激光加工的要求。同时通过针对性地开发能够充入多种工作气体的充气装置，并通过控制器9来控制相应电磁阀的闭合程度，能够有效控制单位时间的充气量和最终的充气量，从而达到精准控制充气精度的目的；另外通过真空计12采集连通管2的实时信号并反馈至控制器9对各电磁阀进行有效控制，实现充气过程的自动控制，该充气装置安装方便、便于应用，故适宜推广使用。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。当前第1页12