لیزر CO2 را می توان فقط با استفاده از گاز خالص CO2 راه اندازی نمود. اما جهت ایجاد توان مورد نیاز برای عملیات برش و یا جوش لیزری، لازم است مخلوطی از نیتروژن و هلیوم به کربن دی اکسید افزوده شود.
نقش نیتروژن در گاز مخلوط لیزر CO2:
برانگیختگی گاز نیتروژن به اولین سطح انرژی آن نسبتا راحت تر از برانگیختگی کربن دی اکسید به بالاترین سطح انرژی اش است و همچنین اولین سطح انرژی گاز نیتروژن با بالاترین سطح انرژی کربن دی اکسید برابر است، بنابراین گاز نیترژن برانگیخته شده می تواند با برخورد با مولکول های CO2 انرژی خود را به CO2 منتقل نموده و آن را به بالاترین سطح انرژی خود برساند. بنابراین افزودن نیتروژن به گاز لیزر توان بالاتری را برای دستگاه در پی دارد.
نقش هلیوم در گاز مخلوط لیزر CO:
نقش اولیه هلیم در مخلوط گازی لیزر، کمک به مولکولهای کربن دی اکسید در مرحله ی Relaxation و آمادگی برای برانگیختگی مجدد است. اتم های هلیم در برخورد با مولکول های کربن دی اکسید که در سطح انرژی پایین قرار دارند، انرژی آن ها را گرفته و باعث انتقال مولکول های CO2 به پایین ترین سطح انرژی خود می شود، در نتیجه لیزر به قدرت بالاتری دست خواهد یافت.
هلیوم به علت دارا بودن بالاترین ضریب هدایت گرمایی در بین تمام گازها، می تواند به هدایت گرما از محفظه تخلیه الکتریکی کمک کند و بازده فرایند برانگیختگی را افزایش دهد.
دیگر ترکیبات گاز لیزر CO2:
همانطور که در بالا گفته شد، گازهای لیزر کربن دی اکسید همیشه شامل هلیوم، نیتروژن و کربن دی اکسید به عنوان اجزای اصلی می باشند. اما در گاز بعضی از دستگاه ها ممکن است مقادیر کمی از کربن منواکسید، اکسیژن، هیدروژن و یا زنون افزوده شود.
کربن منواکسید و اکسیژن، تجزیه ی کربن دی اکسید در اثر تخلیه الکتریکی را کاهش داده و توان خروجی بالاتری را حاصل می شود. هیدروژن نیز تاثیر مشابهی دارد و می تواند تخلیه الکتریکی یکنواخت تری را در رزوناتور ایجاد نماید. همچنین بازده و توان خروجی می تواند با افزودن کمی زنون بهبود یابد.
ناخالصی های مشخصی که در مخلوط های گازی لیزری می توانند عملکرد لیزر را تحت تاثیر قرار دهند به شرح زیر می باشند:
1- | به طور کلی تمام ناخالصی های گاز می توانند قدرت لیزر را کاهش دهند. برخی با جذب تابش ها علاوه بر اینکه طول موج را کاهش می دهند، خودشان تجزیه شده و با اجزای ضروری حاضر در گاز؛ واکنش می دهند یا برخی از دیگر ناخالصی ها ممکن است در برخورد با مولکول های برانگیخته CO2 انرژی آنها را بدون انتشار نور بگیرند. |
2- | ذرات گرد و غبار و هیدروکربن های حاصل از تجزیه در بخارات روغن ، باعث تشکیل رسوبات روی آینه های دستگاه شده و انعکاس آنها را تحت تاثیر قرار می دهد. |
3- | به طور کلی ناخالصی های بحرانی که باید حضور آن ها در گاز کنترل شود شامل هیدروکربن ها ، اکسیژن و بخار آب می باشد. |
4- | یون های منفی مانند NO2- ، H- یا OH- موجب ناپایداری تخلیه الکتریکی خواهند شد. |
