Sistemi per il taglio laser dei tubi: meccanismo e funzioni

Nel 1964 grazie all'inventore Kumar Patel dei Laboratori Bell è "nato" il laser ad anidride carbonica. Un'invenzione che ha portato grandi benefici all'industria per quanto riguarda il taglio e la saldatura di tubi e lamiere.

Il laser

Il primo laser a gas è nato nel 1960 nei Laboratori Bell: il laser a elio-neon.
Il laser acronimo di light amplification by the stimulated emission of radiation possiede tre caratteristiche che lo rendono un mezzo adatto per moltissimi usi sia medici che industriali. - Coerenza del fascio di luce. - Luce monocromatica, quindi di una precisa lunghezza d'onda. - Luminosità molto elevata. Proprio l'elevatissima luminosità è la caratteristica predominante per il taglio derivando da una potenza altissima concentrata in un sottile fascio di luce.
Le altre due caratteristiche, la coerenza e l'essere monocromatico rendono il laser capace di percepire movimenti dell'ordine di micrometri e quindi utilissimo per quanto riguarda lavori automatizzati di precisione.

Meccanismo e funzionamento

Per il taglio del tubi o lamiere si usa il laser ad anidride carbonica per la sua capacità di sviluppare una grandissima potenza, tanto che il rapporto tra la potenza di pompaggio e la potenza emessa dal laser arriva addirittura al 20%.
La lunghezza d'onda è compresa tra i 9,4 e 10,6 micrometri. Il meccanismo con cui il laser riesce a tagliare il tubo è dato dall'emissione del fascio di luce creato utilizzando l'energia degli elettroni eccitati delle molecole di anidride carbonica. Il tubo laser contiene al suo interno una miscela di gas fatta principalmente da anidride carbonica e azoto con il rimanente costituito da ossigeno ed elio. Il meccanismo ha inizio con una scarica elettrica che attraversa il tubo laser facendo urtare le molecole di azoto tra loro.
L'azoto, impossibilitato a liberarsi velocemente dell'energia assorbita attraverso l'emissione di un fotone, trasferisce l'energia agli elettroni dell'anidride carbonica che per "scaricarsi" emetterà un fotone instaurando così il fascio laser. Il laser ad anidride carbonica emette un fascio a luce infrarossa, quindi il tubo non potrà usare materiali come il vetro per le lenti e gli specchi, poiché a quella lunghezza d'onda il vetro non è trasparente.
Dunque per ovviare al problema si costruiscono tubi laser utilizzando lenti di molibdeno e specchi di uscita di germanio (si possono trovare anche di molti altri materiali anche più economici).
Una volta si usavano anche specchi fatti di sali ma erano poco pratici visti i problemi che si potevano creare con la loro deformazione e deterioramento a causa dell'umidità. Ci sono molte macchine in commercio che usano questo sistema per il taglio laser dei tubi: Laser system Eureka, Laser system Mercury 603, Laser system personal laser e molte altre; ognuna progettata per un utilizzo specifico.