二氧化碳激光器的放電電極、其制備方法及二氧化碳激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及二氧化碳激光器的放電電極、其制備方法及二氧化碳激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化碳激光器是W二氧化碳?xì)怏w作為工作物質(zhì)、同時輔于一定比例的氮氣和氮 氣，在射頻激勵下，氣體發(fā)生電離并產(chǎn)生輝光放電，同時C〇2分子從基態(tài)被激勵到更高的能 級，在高能級的C〇2分子向低能級躍遷時產(chǎn)生9.3-11皿的激光。封離型射頻激勵擴(kuò)散冷卻板 條波導(dǎo)C〇2激光器放電電極由兩片平行放置的金屬板條構(gòu)成，兩板條間距一般幾毫米，一側(cè) 板條連接射頻電源，一側(cè)板條接地，放電發(fā)生在兩板條之間。板條和激光腔鏡固定安裝在密 封的金屬外殼中，激光由金屬外殼上的窗口輸出。金屬板條和密封外殼一般采用侶材質(zhì)。在 金屬密封殼內(nèi)充上二氧化碳工作氣體，包括C〇2氣體，化，He。注入射頻功率，激勵二氧化碳工 作氣體放電，就可W輸出二氧化碳激光。
[0003] 兩極板之間的工作氣體在RF電場的作用下，由陰極逸出的自由電子(種子電子)在 向陽極的加速運(yùn)動過程中撞擊混合氣體原子及分子，并使之電離，電離時釋放出的電子又 與其它氣體粒子發(fā)生碰撞并產(chǎn)生新的離子。離子在向陰極運(yùn)動過程中撞擊陰極并和陰極上 的自由電子復(fù)合，釋放出電離能，陰極上的某些其它電子獲得此能量克服原子對其的束縛 能（逸出能）逸出陰極，逸出的電子繼續(xù)撞擊氣體分子及原子產(chǎn)生離子，從而引起"電子雪 崩"，氣體被持續(xù)穩(wěn)定電離產(chǎn)生輝光放電，同時工作物質(zhì)C〇2分子被抽運(yùn)到高能級，產(chǎn)生激光 增益介質(zhì)。當(dāng)激光增益介質(zhì)的增益系數(shù)大于損耗系數(shù)的時候，產(chǎn)生激光。
[0004] 現(xiàn)在常用的二氧化碳板條激光器，一般采用侶質(zhì)極板，由于侶質(zhì)材料性軟且抗高 溫能力差，在運(yùn)輸、保存及裝配過程中極易劃傷放電面;抗高溫能力差的侶極板在使用一段 時間后表面容易灼燒變色及氧化，從而引起放電不均、激光功率波動，且氧化過程中會消耗 工作氣體中的氧原子，從而使激光功率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要提供一種能提二氧化碳激光器的使用壽命的二氧化碳激光器的放 電電極、其制備方法及使用該放電電極的二氧化碳激光器。
[0006] -種二氧化碳激光器的放電電極，包括侶基板及形成于所述侶基板表面的儀層。
[0007] 在其中一個實施例中，所述儀層的厚度為0.015mm~0.03mm。
[000引一種二氧化碳激光器，包括上述的放電電極。
[0009] 上述的二氧化碳激光器的放電電極的制備方法，包括W下步驟：
[0010] 將侶基板浸入堿液中進(jìn)行堿蝕處理，所述堿液含有氨氧化鋼、碳酸鋼及憐酸Ξ鋼， 所述堿液中所述氨氧化鋼的濃度為15g/L~20g/L，所述碳酸鋼的濃度為20g/L~30g/L，所 述憐酸Ξ鋼的濃度為20g/L~30g/l;
[0011] 將堿蝕處理后的所述侶基板清洗并干燥后浸入酸液中進(jìn)行酸洗處理，所述酸液含 有硝酸及氣化氨，所述酸液中所述硝酸的濃度為420g/L~580g/L，氣化氨的濃度為80g/L~ 140g/l;
[0012] 將酸洗處理后的所述侶基板清洗并干燥后浸入鋒液中進(jìn)行第一次浸鋒處理，所述 鋒液含有氨氧化鋼、氧化鋒、酒石酸鐘鋼及Ξ氯化鐵，所述鋒液中所述氨氧化鋼的濃度為 480g/L~520g/L，所述氧化鋒的濃度為90g/L~120g/L，所述酒石酸鐘鋼的濃度為8g/L~ 12g/L，所述Ξ氯化鐵的濃度為1.5g/L~2.5g/L;
[0013] 將第一次浸鋒處理后的所述侶基板放入退鋒液中進(jìn)行退鋒處理，所述退鋒液含有 硝酸及氣化氨，所述退鋒液中所述硝酸的濃度為530g/L~580g/L，氣化氨的濃度為lOg/L~ 55g/l;
[0014] 將退鋒處理后的所述侶基板浸入所述鋒液中進(jìn)行第二次浸鋒處理；
[0015] 將第二次浸鋒處理后的所述侶基板清洗并干燥后浸入化學(xué)鍛儀液中進(jìn)行化學(xué)鍛 儀處理，所述化學(xué)鍛儀液含有硫酸儀、次亞憐酸鋼、巧樣酸鋼、氯化錠及Ξ乙醇胺，所述化學(xué) 鍛儀液中所述硫酸儀的濃度為20~30g/L，所述次亞憐酸鋼的濃度為30~40g/L，所述巧樣 酸鋼的濃度為90-1 lOg/L，所述氯化錠的濃度為30~45g/L，所述Ξ乙醇胺的濃度為90- 1 lOg/L，所述化學(xué)鍛儀液的pH值為9~10;及將經(jīng)過化學(xué)鍛儀處理的所述侶基板清洗干燥后 在100°C~150°C下進(jìn)行退火處理。
[0016] 在其中一個實施例中，所述退火處理的時間為2小時~3小時。
[0017] 在其中一個實施例中，將侶基板浸入堿液中進(jìn)行堿蝕處理之前還包括步驟:使用 清洗劑對所述侶基板進(jìn)行表面除脂處理。
[0018] 在其中一個實施例中，所述堿蝕處理的溫度為60°C~70°C，所述堿蝕處理的時間 為1分鐘~3分鐘。
[0019]在其中一個實施例中，所述酸洗處理的時間為0.5分鐘~1分鐘。
[0020] 在其中一個實施例中，所述第一次浸鋒處理的時間為60秒~90秒，所述退鋒處理 的時間為5秒~15秒，所述第二次浸鋒處理的時間為30秒~60秒。
[0021] 在其中一個實施例中，所述化學(xué)鍛儀液的溫度為46°C~60°C，所述化學(xué)鍛儀處理 的時間為60分鐘~90分鐘。
[0022] 上述二氧化碳激光器的放電電極及其制備方法，通過在侶基板的表面沉積一層儀 層，儀層抗高溫能力、抗氧化能力及表面硬度均大大優(yōu)于侶，侶基板的表面形成儀層，能提 高放電電極的硬度，避免在運(yùn)輸、保存及裝配過程中劃傷放電電極;儀層提高了放電電極的 抗高溫性能，避免放電電極在使用過程灼燒變色及氧化，從而避免了二氧化碳激光器放電 不均及激光功率的波動;儀層避免放電電極氧化而消耗工作氣體的氧原子，從而避免因放 電電極氧化引起的激光功率下降;儀層的表面電子逸出能大約是侶表面的1/^3左右，可^降 低啟輝電壓并使輝光放電更加的平穩(wěn)，經(jīng)測試證明在侶質(zhì)電極表面沉積一層儀層大大提高 了二氧化碳激光器功率的穩(wěn)定性及使用壽命。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明一實施方式的二氧化碳激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為圖1中二氧化碳激光器的部分元件的另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3是圖2中的二氧化碳激光器的放電電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面主要結(jié)合具體實施例及附圖對二氧化碳激光器的放電電極、其制備方法及使 用該放電電極的二氧化碳激光器作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 請參閱圖1，一實施方式的二氧化碳激光器100包括外殼10、放電電極20、全反射鏡 30及輸出鏡40。
[0028] 外殼10形成一個封閉的空間。具體在本實施方式中，夕F殼10為金屬外殼。夕F殼10內(nèi) 填充有工作氣體，在本實施方式中，工作氣體包括C〇2、化及化。外殼10形成有用于輸出激光 的輸出窗12。
[0029] 請同時參閱圖2，放電電極20共有兩個，其中一個放電電極20與射頻電源連接，為 正極板;另一個放電電極接地，為負(fù)極板。放電電極20大致為板狀，兩個放電電極20相對設(shè) 置，兩個放電電極20之間形成有間距。
[0030] 請一并參閱圖3,放電電極20朝向另一個放電電極20的面為放電面22,遠(yuǎn)離另一個 放電電極20的表面為固定面24,固定面24開設(shè)有螺孔26,從而將兩個放電電極固定的收容 于外殼10內(nèi)。
[0031] 全反射鏡30及輸出鏡40固設(shè)于外殼10內(nèi)，且分別位于放電電極20的兩端，且輸出 鏡40正對輸出窗12。
[0032] 放電電極20包括侶基板及形成于侶基板表面的儀層。優(yōu)選的，儀層的厚度為 0.015mm~0.03mm。侶基板的厚度為10mm~50mm。儀層抗高溫能力、抗氧化能力及表面硬度 均大大優(yōu)于侶，且儀層的表面電子逸出能大約是侶表面的1/^3左右，可^降低啟輝電壓并使 輝光放電更加的平穩(wěn)。
[0033] 上述二氧化碳激光器及其放電電極，通過在侶基板的表面沉積一層儀層，儀層抗 高溫能力、抗氧化能力及表面硬度均大大優(yōu)于侶，侶基板的表面形成儀層，能提高放電電極 的硬度，避免在運(yùn)輸、保存及裝配過程中劃傷放電電極;儀層提高了放電電極的抗高溫性 能，避免放電電極在使用過程灼燒變色及氧化，從而避免了二氧化碳激光器因灼燒及氧化 導(dǎo)致的放電不均及激光功率的波動;儀層能避免放電電極氧化而消耗工作氣體的氧原子， 從而避免因放電電極氧化引起的激光功率下降;儀層的表面電子逸出能大約是侶表面的1/ 3左右，可W降低啟輝電壓并使輝光放電更加的平穩(wěn)，經(jīng)測試證明在侶質(zhì)電極表面沉積一層 儀層大大提高了二氧化碳激光器功率的穩(wěn)定性及使用壽命。
[0034] 上述放電電極可W通過在侶基板的表面電鍛儀或化學(xué)沉儀的方式制備，W下W化 學(xué)沉儀為例進(jìn)行說明。
[0035] -實施方式的二氧化碳激光器的放電電極的制備方法，包括W下步驟：
[0036] 步驟S110、使用清洗劑對侶基板進(jìn)行表面除脂處理。
[0037] 優(yōu)選的，采用超聲波清洗的方式對侶基板進(jìn)行表面除脂處理。
[0038] 優(yōu)選的，采用32#侶合金專用除油清洗劑進(jìn)行清洗。進(jìn)一步的，將32#侶合金專用除 油清洗劑與水混合形成濃度為lOOg/L~150g/L的清洗液進(jìn)行超聲清洗，超聲清洗的溫度為 60°C~70°C，超聲清洗的時間為2分鐘~4