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摘 要：德国Rofin公司在近几年开发了一款高性能的激光发生器 ——Rofin扩散冷却板条式二氧化碳激光发生器，该发生器具有激光品质高、稳定性好、易操作、易集成、低维护的特点。文章对此进行研究。
关键词：Rofin;二氧化碳激光发生器;设备维修
中图分类号：TM836 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）03-0112-02
本文主要从该系统的特点、工作原理、结构、维护保养出发介绍Rofin DC0XX 扩散冷却板条式二氧化碳激光发生器（以下简称Rofin DC0XX），及维修实例。
1 Rofin DC0XX 激光发生器的特点
Rofin DCX00系列激光发生器具有：结构紧凑、 光束质量高、不需要气体冷却器、激光功率损失非常低、较高的热稳定性、气体消耗量低、不需要外部供气系统、没有气体流动，不存在谐振腔内光学元件污染问题、集成式自振荡射频发生器、可移动式激光头、维护费用低、无预热开机即可使用等特点。
2 Rofin DC0XX激光发生器的工作原理
2.1 CO2激光的激发过程
主要的工作物质由CO2，氮气，氦气三种气体组成。谐振腔上下两个极板通上高频，混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子与CO2分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转从而产生激光。
2.2 Rofin扩散冷却板条式二氧化碳激光发生工作原理
CO2激光器是以二氧化碳气体作为工作介质的气体激光器。 在电极板（9）之间通上高频电压激励，混合气体通过该区域时放电，（镜子3与7形成光学谐振器）被镜子3与7谐振后产生激光，波长为10.6 um的中红外波段。经通道从1处射出，将激光引导到工件上，用来做焊接或切割用。如图1所示。
3 Rofin DC0XX激光发生器的光路
激光发生器的光路图，如图2所示。激光在谐振腔内振荡，经过45 °反射镜后，射出谐振腔体，通过人造钻石窗口射到转向反射镜片上，而后将激光反射到球面反射镜片上，激光束再经过空间过滤器的整形滤掉杂波，进而射到圆柱面反射镜上，经过球面反射镜片（半透镜）后射出激光发生器，而后由OEM厂商将激光通过自己的光路将激光引导到工件上。
4 Rofin DC0XX的主要结构
该发生器主要由两大块构成：①激光头;②操作面板。
4.1 激光头
激光头包括：谐振腔、射频发生器、抽真空系统、机械光闸系统、红光对焦系统、混合气体供气系统、冷却水系统、电气系统。
谐振腔是最核心部分，是激光产生的部分，谐振腔内部充满着混合气体;抽真空系统是将谐振腔里的废弃混合气体抽出来;射频发生器是给谐振腔内上下两个电极板提供高频高压激励能量的部件;机械光闸系统是防止激光意外射出的部件;红光对焦系统是用来检验整个外光路是否正确。
混合气体供气系统外接混合气体瓶，通过电磁阀及管路通到谐振腔内;冷却水系统包括大冷却水系统以及小冷却水系统，大冷却水系统是给谐振腔内电极板以及各处铜镜子做冷却的。小冷却水是单独给射频柜做冷却用的;电气系统包括控制系统、检测元件、执行元件以及10 KV的高压变压器等。
4.2 操作面板
即人机界面，是用来选择操作模式、选择程序、给出报警和提示信息、显示相关过程和参数等。
5 Rofin DC0XX激光发生器的安装要求、配套设施
Rofin激光发生器对电源要求：在400 VAC，正负20 V范围内，频率要求在49～51 Hz内，如不稳定需要增加稳压器并单独安装地线。
对冷却水要求：一次冷却水制冷机需要具有制冷和加热的双重作用，冷却水的温度保证在20～24 °左右。流量必须满足需要，一次冷却水的电导率在1 000 us/cm以下，二次冷却水（单独给射频柜提供冷却）电导率要求更高，要在10 us/cm以下。
对氮气和氩气的要求：都必须干净无水气，压力在3.5 kg以上。
对混合气体瓶内混合气体的要求：必须是ROFIN认证的供应商的产品，保证混合气体的纯度。
6 Rofin DC0XX激光发生器的维护和保养
Rofin激光发生器在使用和保养时一定要注意安全。每天点检要检查光闸的开闭情况，设备报警和提示信息。每三天要换一次混合气体。每周要检查一次气瓶中气体的压力，检查冷却水的温度和流量，清洁氮气和氩气的过滤芯。每3 000 h做一次保养，内容包括对光闸保持电流的测定，对一次和二次冷却水pH值及电导率的测定、栅极电流的测定，功率输出的检测，检查红光定位。每6 000 h做一次保养，包括：2 000 h保养项目以及真空泵油的更换、二次冷却水去离子剂的更换，一次冷却水防腐蚀剂的更换，激光打模检查，激光零点漂移的处理。
7 Rofin DC0XX激光发生器的显示功率零漂的故 障解决
使用2 a来，我们公司ROFIN激光发生器出现过两个频繁出现的故障：
①多次出现“PRESS/T. TELESCOPE”，查找手册及操作面板上的I/O表发现是S24压力开关接通，在调整S24压力开关灵敏度旋钮后，恢复使用了一段时间之后又多次出现，在偶尔一次对设备做保养时，发现氮气和氩气管道过滤器中滤芯非常脏，怀疑是滤芯脏阻碍了气体的流通，导致压力不足，从而引起报警，在更换滤芯后没有再出现这种报警。
②每次调整零点后，使用不到三个月就开始出现零点漂移的问题。操作面板上，在无功率输出时，发现面板上功率不显示0，而显示一个数值，比如30 W，或者其他数值。
在打开激光头防护后，使用热敏纸放在机械光闸前，看到并没有被激光给打上，判定激光控制器并没有让激光输出，仅仅是显示值不为0 W。每次出现零漂后都是请ROFIN的工程师过来，将零点重新调整回去，并矫正激光的功率输出。一共调整过三次，期间怀疑过功率传感器、传感器的接口板卡等，在最近一次调整中，将快速功率传感器的电阻值做了测量，并没有发现问题，之后在偶然碰到功率传送信号X34/X534的通信线后，发现显示的零漂突变，多次试验后，证明该通信线或相关接口的插针等处有问题。在更换了25针的通信线后，零漂没有再出现。
参考文献：
[1] 李成忠，赵秀芳.二氧化碳发生器在温室、大棚中的应用及效益分析
[J].广西农业机械化，1999，（4）.
关键词：Rofin;二氧化碳激光发生器;设备维修
中图分类号：TM836 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）03-0112-02
本文主要从该系统的特点、工作原理、结构、维护保养出发介绍Rofin DC0XX 扩散冷却板条式二氧化碳激光发生器（以下简称Rofin DC0XX），及维修实例。
1 Rofin DC0XX 激光发生器的特点
Rofin DCX00系列激光发生器具有：结构紧凑、 光束质量高、不需要气体冷却器、激光功率损失非常低、较高的热稳定性、气体消耗量低、不需要外部供气系统、没有气体流动，不存在谐振腔内光学元件污染问题、集成式自振荡射频发生器、可移动式激光头、维护费用低、无预热开机即可使用等特点。
2 Rofin DC0XX激光发生器的工作原理
2.1 CO2激光的激发过程
主要的工作物质由CO2，氮气，氦气三种气体组成。谐振腔上下两个极板通上高频，混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子与CO2分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转从而产生激光。
2.2 Rofin扩散冷却板条式二氧化碳激光发生工作原理
CO2激光器是以二氧化碳气体作为工作介质的气体激光器。 在电极板（9）之间通上高频电压激励，混合气体通过该区域时放电，（镜子3与7形成光学谐振器）被镜子3与7谐振后产生激光，波长为10.6 um的中红外波段。经通道从1处射出，将激光引导到工件上，用来做焊接或切割用。如图1所示。
3 Rofin DC0XX激光发生器的光路
激光发生器的光路图，如图2所示。激光在谐振腔内振荡，经过45 °反射镜后，射出谐振腔体，通过人造钻石窗口射到转向反射镜片上，而后将激光反射到球面反射镜片上，激光束再经过空间过滤器的整形滤掉杂波，进而射到圆柱面反射镜上，经过球面反射镜片（半透镜）后射出激光发生器，而后由OEM厂商将激光通过自己的光路将激光引导到工件上。
4 Rofin DC0XX的主要结构
该发生器主要由两大块构成：①激光头;②操作面板。
4.1 激光头
激光头包括：谐振腔、射频发生器、抽真空系统、机械光闸系统、红光对焦系统、混合气体供气系统、冷却水系统、电气系统。
谐振腔是最核心部分，是激光产生的部分，谐振腔内部充满着混合气体;抽真空系统是将谐振腔里的废弃混合气体抽出来;射频发生器是给谐振腔内上下两个电极板提供高频高压激励能量的部件;机械光闸系统是防止激光意外射出的部件;红光对焦系统是用来检验整个外光路是否正确。
混合气体供气系统外接混合气体瓶，通过电磁阀及管路通到谐振腔内;冷却水系统包括大冷却水系统以及小冷却水系统，大冷却水系统是给谐振腔内电极板以及各处铜镜子做冷却的。小冷却水是单独给射频柜做冷却用的;电气系统包括控制系统、检测元件、执行元件以及10 KV的高压变压器等。
4.2 操作面板
即人机界面，是用来选择操作模式、选择程序、给出报警和提示信息、显示相关过程和参数等。
5 Rofin DC0XX激光发生器的安装要求、配套设施
Rofin激光发生器对电源要求：在400 VAC，正负20 V范围内，频率要求在49～51 Hz内，如不稳定需要增加稳压器并单独安装地线。
对冷却水要求：一次冷却水制冷机需要具有制冷和加热的双重作用，冷却水的温度保证在20～24 °左右。流量必须满足需要，一次冷却水的电导率在1 000 us/cm以下，二次冷却水（单独给射频柜提供冷却）电导率要求更高，要在10 us/cm以下。
对氮气和氩气的要求：都必须干净无水气，压力在3.5 kg以上。
对混合气体瓶内混合气体的要求：必须是ROFIN认证的供应商的产品，保证混合气体的纯度。
6 Rofin DC0XX激光发生器的维护和保养
Rofin激光发生器在使用和保养时一定要注意安全。每天点检要检查光闸的开闭情况，设备报警和提示信息。每三天要换一次混合气体。每周要检查一次气瓶中气体的压力，检查冷却水的温度和流量，清洁氮气和氩气的过滤芯。每3 000 h做一次保养，内容包括对光闸保持电流的测定，对一次和二次冷却水pH值及电导率的测定、栅极电流的测定，功率输出的检测，检查红光定位。每6 000 h做一次保养，包括：2 000 h保养项目以及真空泵油的更换、二次冷却水去离子剂的更换，一次冷却水防腐蚀剂的更换，激光打模检查，激光零点漂移的处理。
7 Rofin DC0XX激光发生器的显示功率零漂的故 障解决
使用2 a来，我们公司ROFIN激光发生器出现过两个频繁出现的故障：
①多次出现“PRESS/T. TELESCOPE”，查找手册及操作面板上的I/O表发现是S24压力开关接通，在调整S24压力开关灵敏度旋钮后，恢复使用了一段时间之后又多次出现，在偶尔一次对设备做保养时，发现氮气和氩气管道过滤器中滤芯非常脏，怀疑是滤芯脏阻碍了气体的流通，导致压力不足，从而引起报警，在更换滤芯后没有再出现这种报警。
②每次调整零点后，使用不到三个月就开始出现零点漂移的问题。操作面板上，在无功率输出时，发现面板上功率不显示0，而显示一个数值，比如30 W，或者其他数值。
在打开激光头防护后，使用热敏纸放在机械光闸前，看到并没有被激光给打上，判定激光控制器并没有让激光输出，仅仅是显示值不为0 W。每次出现零漂后都是请ROFIN的工程师过来，将零点重新调整回去，并矫正激光的功率输出。一共调整过三次，期间怀疑过功率传感器、传感器的接口板卡等，在最近一次调整中，将快速功率传感器的电阻值做了测量，并没有发现问题，之后在偶然碰到功率传送信号X34/X534的通信线后，发现显示的零漂突变，多次试验后，证明该通信线或相关接口的插针等处有问题。在更换了25针的通信线后，零漂没有再出现。
参考文献：
[1] 李成忠，赵秀芳.二氧化碳发生器在温室、大棚中的应用及效益分析
[J].广西农业机械化，1999，（4）.