CN105896239A - 一种射频co2激光器及其使用的平板电极、螺纹孔结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频CO2激光器及其使用的平板电极、螺纹孔结构，射频CO2激光器包括密封壳体、平板电极和填充在所述密封壳体和平板电极之间的气体；所述密封壳体上设置有用于抽真空、充气的接口；所述平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔，所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。本发明，在平板电极上设计了改进的螺纹孔结构，有效地解决了螺纹孔中残留杂质气体的问题和密封腔体抽真空不彻底的问题，密封腔体内的气体可保持稳定性，使得射频CO2激光器的工作寿命较长。

Description

一种射频CO2激光器及其使用的平板电极、螺纹孔结构
【技术领域】
本发明涉及激光器，特别是涉及一种射频CO2激光器及其使用的平板电极、螺纹孔结构。
【背景技术】
射频CO2激光器，由于其性能优异，应用广泛，国内外厂商都竟相发展。此外，射频CO2激光器运转模式可在连续、脉冲、增益开关和调Q之间进行选择，这给加工带来了诸多灵活性，从而博得了材料加工、医疗外科和激光雷达等业界人士的青睐。
射频CO2激光器，一般由射频激励源、增益介质和谐振腔构成。其中增益介质是特定的混合气体。谐振腔由具有光反馈放大作用的谐振腔镜和形成放电区的金属板条电极两部分组成。对于实际工作中的射频CO2激光器，其谐振腔的电极部分和增益介质是处在一个密封的壳体之中，以便于谐振腔的电极在一个只有特定成分的混合气体中产生放电。目前已有的射频CO2激光器，在工作一段时间后，经常出现激光器输出光束质量变差的问题，进而目前已有的激光器的工作寿命均较短。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种射频CO2激光器及其使用的平板电极、螺纹孔结构，射频CO2激光器的工作寿命较长。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种射频CO2激光器，包括密封壳体、平板电极和填充在所述密封壳体和平板电极之间的气体；所述密封壳体上设置有用于抽真空、充气的接口；所述平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔，所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
优选的技术方案中，
所述光孔沿所述螺纹孔的径向设置。
所述光孔与所述螺纹孔在整个径向是连通的，所述光孔的深度大于所述螺纹孔的螺纹长度。
所述光孔的深度与所述螺纹孔的钻孔深度一致。
所述螺纹孔中安装有所述射频CO2激光器的电感线圈。
所述光孔相对于所述螺纹孔垂直设置。
所述气体为由CO2、N2和He三种气体混合而成的混合气体。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：
一种用于如上所述的射频CO2激光器的平板电极，所述平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔；所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
一种用于如上所述的射频CO2激光器的螺纹孔结构，包括螺纹孔和光孔；所述螺纹孔为盲孔，所述光孔开设在所述螺纹孔周围，与所述螺纹孔连通，且至少是所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的射频CO2激光器，在平板电极上设计了改进的螺纹孔结构，在螺纹孔周围开设有至少底部是连通的光孔。这样，在装配CO2激光器的过程中，将螺钉拧入螺纹孔后进行抽真空时，螺纹孔底部的杂质气体从光孔中出来，而不会残留在螺纹孔中。密封壳体中填充的气体即使在激光器工作一段时间后也不会被污染，混合气体可保持稳定，从而激光器输出激光的功率稳定，光束的质量不会受到影响，激光器的工作寿命较长。本发明中改善的螺纹孔结构简单且易于加工，同时有效地解决了螺纹孔中残留杂质气体的问题和密封腔体抽真空不彻底的问题，可有效延长激光器的工作寿命。
【附图说明】
图1是本发明具体实施方式中的射频CO2激光器的密封壳体的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式中的平板电极的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式中的平板电极装入密封壳体后的结构示意图；
图4是现有技术中的射频CO2激光器的平板电极的结构示意图；
图5是现有技术中的平板电极装入密封壳体后的结构示意图；
图6a是本发明具体实施方式中的平板电极的螺纹孔结构的立体结构示意图；
图6b是本发明具体实施方式中的平板电极的螺纹孔的俯视示意图；
图6c是本发明具体实施方式中的平板电极的螺纹孔的侧视示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。
如图1～3所示，本具体实施方式中的射频CO2激光器包括密封壳体10、平板电极60和填充在密封壳体10和平板电极60之间的气体(图3中未示意出)。在对密封壳体10抽真空、充气之前，平板电极60装入密封壳体10中，且密封壳体10处于密封状态。对密封壳体10抽真空、充气之前，填充在密封壳体10和平板电极60之间的气体30一般为空气；对密封壳体10抽真空、充气之后，填充在密封壳体10和平板电极60之间的气体30一般为特定成分的混合气体，也即射频CO2激光器正常工作需要的混合气体。本具体实施方式中气体为由CO2、N2和He三种气体混合而成混合气体。
如图1所示，为射频CO2激光器的密封壳体10的结构示意图。因为对于实际中的密封壳体，应该有经过密封手段处理的能够开启闭合的接口处，以便其他的零部件(如平板电极60)能够装入壳体内部。密封壳体10上设置有用于抽真空、充气的接口11。
对于平板电极，图2所示为本具体实施方式的平板电极。图4所示，为现有技术的平板电极。如图4所示，现有技术的平板电极20的表面上有位于两种不同位置的螺纹孔。一是位于顶面和底面上的螺纹孔21，二是位于左右两个侧面的螺纹孔22，且均为盲孔。密封壳体10中装入现有技术中的平板电极20后的示意图如图5所示。在平板电极20装入密封壳体1中之前，平板电极20顶面和底面上的螺纹孔21和左右两个侧面上的螺纹孔22中已经拧入螺钉40。图5中仅示意了电极上上半部分的螺纹孔中拧入螺钉，下半部分螺纹孔未拧入螺钉，此是为了对比说明。实际情形中，电极上所有螺纹孔均应拧入螺钉来固定安装电极上的零部件。由于螺纹孔21和22均为盲孔，此时就会在螺纹孔21底部残留有杂质气体31，在螺纹孔22底部残留有杂质气体32。31和32为同一种杂质气体(此处用两种数字表示是为了说明残留在两个不同部位螺纹孔的杂质气体)。
在密封壳体10中装配好平板电极20之后，就可以通过密封壳体10上的抽气、充气接头11对密封腔体10进行抽真空。对于射频CO2激光器的密封腔体一般抽至10-3Pa以下，然后再充入特定成分的工作用混合气体30。但是，对于上述残留在螺纹孔21底部的杂质气体31和残留在螺纹孔22底部的杂质气体32一般是很难抽出，或者尽管能够抽出，但也很难抽尽。这样，在抽真空之后，密封腔体10中电极20上的螺纹孔21和22仍然残留一部分杂质气体。充入特定成分混合气体30后，待激光器工作一段时间，随着密封壳体10内部工作的混合气体30的消耗，残留在螺纹孔21和22中的杂质气体就会慢慢释放出来，污染激光器密封腔体10内部的特定成分的工作气体30，降低激光器输出激光的功率和输出激光光束的质量，影响激光器的整体性能。
基于上述分析，图4的平板电极的螺纹孔的结构中拧入螺钉后，会在螺纹孔21和22的底部残留杂质气体，不利于密封壳体10抽真空。因此，本具体实施方式中提出了改进后的电极的螺纹的结构设计，如图2所示，在螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。这样，当将螺钉拧入螺纹孔或者抽真空时，螺纹孔底部的杂质气体就会从光孔中出来，而不会残留在螺纹孔中，从而解决上述螺纹孔中杂质气体抽不尽的问题，改善激光器的性能，延长激光器工作寿命。此处所述的光孔是指内壁光滑的通孔，没有螺纹、滚花、拉丝等等加工的孔。
具体地，图6a～6c是改进后的螺纹孔结构的立体结构图、俯视图以及侧视图。设置光孔时，可按如下两种优选方式设置光孔，以便于实现加工。
第一种方式是，在螺纹孔21旁边沿径向设置一个光孔23。光孔23可在整个径向上与螺纹实现连通，也可仅在底部与螺纹的底部实现连通。本具体实施方式中，光孔23与螺纹孔21之间在整个径向上是连通的，光孔的深度h13大于螺纹孔21的螺纹长度h11，从而当螺纹孔21中拧入螺钉后，螺钉不会堵住光孔，从而不会影响抽真空的效果。进一步优选地，光孔的深度h13与螺纹孔21的钻孔深度h12一致。当光孔孔深与钻孔深度一致时，可以确保螺钉拧入螺纹孔后不会堵住光孔，且这种设置方式也便于加工制造。需说明的是，当光孔孔深和螺纹孔的钻孔深度不一致时，至少保证螺钉拧入螺纹孔后不会堵住光孔与螺纹孔之间的连通通道即可。
对于该第一种方式设置的螺纹孔结构，在拧入螺钉40后，残留在底部的杂质气体31会在抽真空时从螺纹孔21旁边的光孔23中被抽出，而不会在抽真空之后仍然残留在螺纹孔21的底部。这种沿径向设置光孔的螺纹孔结构较适合于安装那些通过螺纹连接但不会覆盖住螺纹孔21旁边的光孔23的零部件，如用于安装射频CO2激光器中的电感线圈，但是不太适合那些通过螺纹连接后覆盖住光孔23的零部件。因为如果被螺纹连接的零部件覆盖了螺纹21旁边的光孔23，则在抽真空时，螺纹21中残留的杂质气体同样不是很容易的从光孔23中被抽出。
第二种方式是，在螺纹孔22的侧面开一个光孔24，光孔24相对于螺纹孔22垂直设置，光孔24的底部与螺纹孔22的底部是连通的。图6c中，h21表示螺纹孔22的螺纹长度，h22表示螺纹孔22的钻孔深度。
对于该第二种方式设置的螺纹孔结构，在拧入螺钉40后，残留在底部的杂质气体32会在抽真空时从螺纹孔22侧面的光孔24中被抽出，而不会在抽真空之后仍然残留在螺纹孔22的底部。这种相对垂直设置光孔的螺纹孔结构适合于第一种改进设计的螺纹孔结构不适用的零部件，因为其光孔24开在侧面，相对垂直。
需说明的是，第一种改进方式中沿圆周径向设计光孔的方式同样适用于平板电极上左右两个侧面上的螺纹孔22，而第二改进方式中沿垂直方向设计光孔的方式也同样可以适用于在顶面和底面上的螺纹孔21。针对具体的螺纹孔结构，可灵活选择优选的设置光孔的形式。
改进螺纹孔结构设计的平板电极60的结构如图2所示。平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔；所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。将该改进后的平板电极60装入密封腔体10中之后，再对密封腔体10抽真空时，就很容易将平板电极60上螺纹孔21中残留的杂质气体31和残留在螺纹孔22底部的杂质气体32抽出。
本具体实施方式中改进的螺纹孔结构简单且易于加工，同时能有效的解决射频CO2激光器密封腔体在抽真空时残留在螺纹孔中杂质气体抽不尽的问题，改善了激光器的性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种射频CO2激光器，其特征在于：包括密封壳体、平板电极和填充在所述密封壳体和平板电极之间的气体；所述密封壳体上设置有用于抽真空、充气的接口；所述平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔，所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
2.根据权利要求1所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述光孔沿所述螺纹孔的径向设置。
3.根据权利要求2所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述光孔与所述螺纹孔在整个径向是连通的，所述光孔的深度大于所述螺纹孔的螺纹长度。
4.根据权利要求3所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述光孔的深度与所述螺纹孔的钻孔深度一致。
5.根据权利要求2所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述螺纹孔中安装有所述射频CO2激光器的电感线圈。
6.根据权利要求1所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述光孔相对于所述螺纹孔垂直设置。
7.根据权利要求1所述的射频CO2激光器，其特征在于：所述气体为由CO2、N2和He三种气体混合而成的混合气体。
8.一种用于权利要求1～7任一项所述的射频CO2激光器的平板电极，其特征在于：所述平板电极上设置有螺纹孔，且为盲孔；所述螺纹孔周围开设有与所述螺纹孔连通的光孔，且至少所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
9.一种用于权利要求1～7任一项所述的射频CO2激光器的螺纹孔结构，其特征在于：包括螺纹孔和光孔；所述螺纹孔为盲孔，所述光孔开设在所述螺纹孔周围，与所述螺纹孔连通，且至少是所述光孔的底部与所述螺纹孔的底部连通。
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