专利名称：光催化封离式二氧化碳激光管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种封离式二氧化碳激光管的改进发明，特别涉及的是纳米二氧化钛光催化材料在封离式二氧化碳激光管中应用的发明。
背景技术：
在现有技术中，封离式二氧化碳激光管一般由放电管、储气套、水冷管、输出镜、全反射镜和同轴电极构成。其中，放电管、水冷管和储气套由玻璃或石英材料构成，全反射镜一般以玻璃、石英或硅等材料为基底，经抛光后表面用真空镀膜方法镀上金、银等薄膜构成，同轴电极材料一般采用金、银(银铜合金)、钽、铂、镍、钛等金属或钴酸锶镧等陶瓷材料构成，输出镜一般由锗、砷化镓或硒化锌等材料抛光镀膜而成。当激光管内充有一定比例的CO2、N2、He、CO、H2、Xe等工作气体，并且在电极间施以适当高压情况下，工作气体由于受到激励而输出CO2激光。上述二氧化碳激光管所使用的材料及制作工艺已为人们所熟知，由于众所周知的原因，二氧化碳在激光管运行过程中极易发生分解，从而改变激光管内工作气体的种类和比例，加上二氧化碳分解所产生的氧又比较容易和激光管中的金属同轴电极及工作气体N2发生反应，进一步加剧了激光管内工作气体成分的改变；另一方面由于同轴电极在辉光放电中产生的溅射物也会吸收大量的工作气体，同时溅射物、氧化生成物还会污染全反射镜和输出镜，由于以上原因激光管的输出功率将不断下降，并最终导致封离式二氧化碳激光管寿命的终结。为延长封离式二氧化碳激光管的寿命，目前人们主要采用以下方法①选用具有催化作用的材料制作同轴电极，如金、铂、银(银合金)、钴酸锶镧；②加入具有催化作用的气体，如H2、CO；③在放电管内壁上形成具有催化作用的金膜、铂膜或Ag2O3膜。采用了以上办法尽管取得了一定效果，但同时也还存在以下一些问题①现有金属催化剂具有较好催化作用的多为贵金属，成本偏高；②现有陶瓷催化材料需高温烧结，机械加工性能欠佳；③现有固体催化剂大多催化面积小，分布不均匀，气体转化效率低；④现有固体催化剂催化工作温度较高，较低温度下催化效果不明显，提高温度又容易使放电稳定性变差；⑤现有气体催化剂有一定副作用，添加效果有限。由于未能较好的解决高效催化和催化的经济性的有效统一，使得用户难以得到质优价廉的封离式激光管，进而制约了封离式激光管在工业领域的推广使用。
发明内容
为了克服二氧化碳激光管运行过程中极易发生分解，从而改变激光管内工作气体的种类和比例，二氧化碳分解所产生的氧又比较容易和激光管中的金属同轴电极及工作气体N2发生反应，加剧激光管内工作气体成分的改变；以及同轴电极在辉光放电中产生的溅射物吸收大量的工作气体，同时溅射物会污染全反射镜和输出镜的问题。通过在封离式二氧化碳激光管中使用经济高效的纳米二氧化钛光催化材料，进而解决封离式激光管中分解气体的氧化再生问题，实现延长封离式激光管的使用寿命，降低封离式激光管的使用成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种光催化封离式二氧化碳激光管，由镀金全反射镜①、回气管②、储气套③、水冷管④、放电管⑤、输出镜⑥、光催化剂⑧和电极⑦、⑨组成，其特征在于放电管⑤和水冷管④放置在储气套③内；水冷管④套在放电管⑤上；回气管②呈螺旋状环绕在水冷管④上，并通过它将储气套③与放电管⑤连通；水冷管④一端的延长部分烧结在储气套③上；电极⑦、电极⑨被放置在放电管⑤两端和放电管⑤同轴的位置上；镀金全反射镜①和输出镜⑥分别用环氧树脂粘接在激光管两端，放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁涂覆纳米二氧化钛光催化剂⑧。
所述的一种光催化封离式二氧化碳激光管，放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁所涂覆的光催化剂，是以锐钛型+金红石型二氧化钛或锐钛型二氧化钛或金红石型二氧化钛为主要成份的纳米薄膜，其二氧化钛含量55％-100％。
所述的一种光催化封离式二氧化碳激光管，光催化剂⑧同时被覆于放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁上，或单独被覆于放电管⑤内壁或电极⑦、⑨内壁上。
在本发明中，在二氧化碳激光管的放电管内壁和电极内壁被覆了纳米二氧化钛薄膜。纳米二氧化钛薄膜被证实在紫外线照射下能有效地促进CO和O反应生成CO2。众所周知在二氧化碳激光放电管内气体放电会产生大量的紫外线，这些紫外线将直接照射在放电管内壁和电极内壁被覆的纳米二氧化钛薄膜的表面上。当CO2分子分解后，所形成的CO分子会输送到纳米二氧化钛薄膜的表面上，所形成的具有能量而活性很强，寿命为30-40毫秒量级的大量O原子和部分O2**、O2+、O3等离子，就有机会直接落在纳米二氧化钛薄膜的表面上，在紫外线照射下就足以克服分子间的激活能，使CO分子氧化成CO2分子。紫外线照射下的纳米二氧化钛薄膜是极好的光催化剂，将纳米二氧化钛薄膜大量被覆在放电激活区的管壁和电极的内壁上，一方面使CO分子与各类氧粒子催化复合效率提高，在相当大程度上恢复了激光管内CO2分子的浓度，另一方面，由于有效地降低了O原子的浓度，降低了了有害的分解产物O、O3、NO和N2O等的产生机率，减少了消激活物质的产生，激光管的输出功率有望得到稳定和相应提高。大面积纳米二氧化钛薄膜的采用可靠的解决了CO2的再生问题，加上有害物质生成数量的减少和电极内表面二氧化钛薄膜对电极溅射的有效抑制，从而极大的提高了二氧化碳激光管的使用寿命，降低了使用成本。与现有技术相比，二氧化碳激光放电管内气体放电所产生的紫外线，通过光催化途径经济高效地解决了激光管正常运行环境下工作气体的大面积高效催化再生问题，避免了现有技术的种种局限，氧化碳具有设计合理、结构简单、制造容易，实现延长封离式二激光管的使用寿命，降低封离式二氧化碳激光管的使用成本，推广普及封离式二氧化碳激光器具后，会产生一定经济效益和社会效益。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2图1的A-A剖面图。
图3图1的B-B剖面图。
在图中1.镀金全反射镜，2.回气管，3.储气套，4.水冷管，5.放电管，6.输出镜，8.光催化剂，7.电极，9.电极。
具体实施方式
在图1中，光催化剂封离式二氧化碳激光管，包括有放电管⑤、储气套③、水冷管④、输出镜⑥、回气管②、镀金全反射镜①和阴极⑦、阳极⑨。放电管⑤和水冷管④放置在储气套③内，水冷管④套在放电管⑤上，阴极⑦、阳极⑨被放置在放电管⑤两端和放电管⑤同轴的位置上，阴极⑦、阳极⑨由0.1mm金属银片卷制成筒状，内壁被覆纳米二氧化钛光催化剂⑧，放置在内壁也被覆纳米二氧化钛光催化剂⑧的放电管⑤两端。
制造方法上述被覆纳米二氧化钛光催化剂⑧的制造方法如下取钛酸四正丁脂(CP)17.0ml、三乙醇胺(CP)4.8ml溶解到67.3ml无水乙醇中，搅拌2小时，然后再加入10ml无水乙醇和1ml蒸馏水，搅拌30分钟后得到淡黄色透明溶胶。将需要被覆的表面清洗烘干后，把上述淡黄色透明溶胶注入放电管⑤中，使胶液均匀涂覆于放电管⑤内表面，然后倒出多余胶液，并将放电管⑤内涂层凉干；另将清洗烘干后的银制电极⑦、⑨浸入上述淡黄色透明溶胶中，使胶液均匀涂覆于银制电极⑦、⑨的表面，将电极⑦、⑨取出凉干。把上述电极⑦、⑨和激光管放入100℃的烘箱中保温30分钟，然后以4.5℃/min的速率升温至450℃，并保温3小时，即可在放电管⑤内表面和电极⑦、⑨内表面制得纳米二氧化钛薄膜⑧，整个激光管的制作方法和现有技术中已有方法相同。激光管制作完毕后，接通冷却水，使水顺利充满水冷管④，将激光管电极⑦、⑨与直流电源相连接，电极⑦、⑨在直流电源的作用下激励放电管⑤内气体，使放电管⑤内气体产生电离震荡，从而从输出镜⑥输出激光。
权利要求1.一种光催化封离式二氧化碳激光管，由镀金全反射镜①、回气管②、储气套③、水冷管④、放电管⑤、输出镜⑥、光催化剂⑧和电极⑦、⑨组成，其特征在于放电管⑤和水冷管④放置在储气套③内；水冷管④套在放电管⑤上；回气管②呈螺旋状环绕在水冷管④上，并通过它将储气套③与放电管⑤连通；水冷管④一端的延长部分烧结在储气套③上；电极⑦、电极⑨被放置在放电管⑤两端和放电管⑤同轴的位置上；镀金全反射镜①和输出镜⑥分别用环氧树脂粘接在激光管两端，放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁涂覆纳米二氧化钛光催化剂⑧。
2.根据权利要求书1所述的一种光催化封离式二氧化碳激光管，其特征在于放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁所涂覆的光催化剂，是以锐钛型+金红石型二氧化钛或锐钛型二氧化钛或金红石型二氧化钛为主要成份的纳米薄膜，其二氧化钛含量55％-100％。
3.根据利要求书1所述的一种光催化封离式二氧化碳激光管，其特征在于光催化剂⑧同时涂覆于放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁上，或单独涂覆于放电管⑤内壁或电极⑦、⑨内壁上。
专利摘要本实用新型涉及的是一种封离式二氧化碳激光管的改进发明，包括镀金全反射镜①、回气管②、储气套③、水冷管④、放电管⑤、输出镜⑥、光催化剂⑧和电极⑦、⑨组成，其特征在于放电管⑤和水冷管④放置在储气套③内；水冷管④套在放电管⑤上；回气管②呈螺旋状环绕在水冷管④上，并通过它将储气套③与放电管⑤连通；水冷管④一端的延长部分烧结在储气套③上；电极⑦、电极⑨被放置在放电管⑤两端和放电管⑤同轴的位置上；镀金全反射镜①和输出镜⑥分别用环氧树脂粘接在激光管两端，放电管⑤内壁和电极⑦、⑨内壁涂覆纳米二氧化钛光催化剂⑧。具有设计合理、结构简单、制造容易，实现延长封离式二激光管的使用寿命，降低封离式二氧化碳激光管的使用成本，推广普及封离式二氧化碳激光器具会产生一定经济效益和社会效益。
文档编号H01S3/038GK2901641SQ200620096270
公开日2007年5月16日 申请日期2006年4月18日 优先权日2006年4月18日
发明者王向阳 申请人:王向阳