分馏基本原理概述

分馏基本原理

一.精馏塔的性能

各种类型的精馏塔，无论其操作条件如何不同，但总的要求是：

1．气液两相在塔内能充分接触，有利于热和质的交换，精馏效率高。

2．处理量高，操作的稳定范围大。

3．塔盘的压力降小，不易堵塞。

4．结构简单，节省材料，便于加工，造价和生产维护费低。

5．使用方便，易于操作、调节和检修。

精馏塔的外壳是一焊接而成的直立圆筒，是塔的主体。塔顶部和底部均焊有圆形头盖。塔壁上开有原料入口、产品馏出口以及若干个供检修用的人孔。壁外设保温层。塔内装有几层到几十层塔盘。塔盘是塔的主要部件，为塔内气液两相进行质和热交换提供主要的场所，因而也是决定精馏塔性能的主要部件。

塔盘效率是表示塔盘上气液两相能否充分进行质和热交换的一项指标。塔盘是提供气液两相接触的主要场所，因此塔盘效率直接反映了塔的精馏性能。

在一个理想的塔盘上，气液两相是充分接触的，离开塔盘的气液两相完全达到了平衡状况，所以混合液中各组分得到有效的分离。这种理想的塔盘必须符合如下三条假定：

1.进入该板的不平衡的物流，在其间发生了充分的接触传质，使离开该板的汽液两相物流间达到了相平衡；

2.在该板上发生接触传质的汽液两相各自完全混合，板上各点的汽相浓度和液相浓度各自一样；

3.该板上充分接触后的汽液两相实现了机械上的完善分离，离开该板的汽流中不挟带雾滴，液流中不挟带气泡，也不存在漏液。

在实际生产中，这种塔盘是不存在的。因此，当分馏某一混合液为几种组分时，实际需要的塔盘数要多于理论塔盘数，塔盘效率即理论塔盘数与实际塔盘数的比值。塔盘效率与塔盘的结构、被分馏混合液的性质以及操作条件有关。

二.精馏塔的分类

精馏塔可按其处理的原料、操作条件或结构分为不同类别，可大致归纳为七类十七种：

1．泡帽（泡罩）式：圆型；条型：“S”型。

2．筛板式：溢流型；挡板型。

3．浮阀式：十字架型；条状型；“F”型。

4．穿流式：栅板；多孔板；管栅板；波纹板。

5．喷射式：浮动喷射型；文丘里型；舌型。

6．带夹层筛孔泡帽式。

7．定向两层筛孔式。

三.精馏原理

（一）精馏原理

图1—1 精馏原理图

如图1—1（a），今设有七个蒸馏釜串联操作，并假定组成为x f的某组分混和液连续地进入釜4中，使之与釜5来的、组成为y5的蒸气充分接触，进行传热、传质过程，形成组成为y4的蒸气和与之相平衡的、组成为x4的液体。将组成为y4的蒸气引入釜3，与液体充分接触，蒸气进行部分冷凝，放出热量，而液体吸收热量进行部分气化。显然，蒸气部分冷凝首先是其中的难挥发组分；液体部分气化首先是其中的易挥发组分。所以，当组成为y3的蒸气经部分冷凝和釜3中液体经部分气化后，形成组成为y3的蒸气和与之相平衡的、组成为x3的液体。显然，y3>y4;x3>x4,如果将这种关系推广到任意两个相邻的釜，则可表示为y n>y n+1;x n-1>x n。就是说，就蒸气而言，上一釜的蒸气比下一釜的蒸气含易挥发组分多。依此类推，第一釜的蒸气含易挥发组分最多，甚至几乎是纯易挥发组分：就液相而言，下一釜的液体含难挥发组分较上釜多，直至最下一釜几乎为纯难挥发组分，从而达到了分离组分的目的。

然而，随着过程的进行，由于y n>y n+1，x n必然愈来愈小，导致y n也愈来愈小，最后y n=y n+1，即自n+1釜上来的蒸气仅仅从第n釜的液体中通过，不进行传质、传热过程，达不到分离组分的目的。为解决这个问题（参看图1—1（b)）可将上一釜的部分液体引至下一釜（称回流），以补偿下一釜因部分气化而损失的易挥发组分，因为x n-1>x n。这样，各釜的气、液相组成便不随时间而变，精馏操作可稳定地继续进行。

图1—1（c）是精馏塔的一部分，它相当于图1—1（b)各釜重叠起来，每快塔板就相当于一釜。图中所示为筛板塔，蒸气由各塔板的筛孔穿过，进入该板上的液层鼓泡而上；回流液则由溢流管逐板下降。

（二）精馏流程

1．精馏流程说明

工业精馏装置，除精馏塔外还应有塔顶部的冷凝器和下部的再沸器等配套设备。工业上连续精馏的主要装置和流程如图1—2所示。连续板式精馏塔加料板以上部分称为精馏段，加料板以下（包括加料板）部分称为提馏段。生产时，原料液不断地经预热器预热到指定温度后进入加料板，与精馏段的回流液汇合逐板下流，并与上升蒸气密切接触，不断地进行传质和传热过程，最后进入再沸器的液体几乎全为难挥发组分，引出一部分作为馏残液送预热器回收部分热能后送往贮槽。剩余的部分在再沸器中用间接蒸汽加热气化，生成的蒸气进入塔内逐板上升，每经一块塔板时，都使蒸气中易挥发组分增加，难挥发组分减少，经过若干块塔板后进入塔顶冷凝器全部冷凝，所得冷凝液一部分作回流液，另一部分经冷却器降温后作为塔顶产品（也称馏出液）送往贮槽。

2．操作情况说明：

（1）每层塔板都发生部分气化和部分冷凝，各层塔板提供一定的接触时间使传质进行，每层塔板接近于一次平衡蒸馏。

（2）向上往塔顶方向，蒸气中轻组分的含量越来越高，向下往塔底方向，液体中重组分含量越来越高。每层塔板上相接触的气、液流组成应接近，这样才可能存在露点与沸点间的温度差，这些在精馏过程中系统会自动地调节和适应。

（3）最上一层塔板的蒸气必须与其组成接近的液体相接触，因而塔顶必须从外界供应与馏出液组成相近的液体。这可由塔顶引出的蒸气全部冷凝后的部分冷凝液引回，称为回流。没有回流，塔内部分气化和部分冷凝就不能发生，精馏操作无从进行。

（4）从塔底应提供蒸气，而蒸气的组成应与塔底馏残液相近，这由在塔底安装的再沸器使馏残液部分气化来解决。

（5）进料组成介于馏出液和馏残液之间，因而进料应在塔体中部的某一适宜的塔板上，该板称为进料板，在这层塔板上的液体的组成与进料相接近。

图1—2 精馏装置简图

3.回流比R

图1—3 回流比

如1—3所示的是连续精馏塔顶部的情况。设从塔顶出来的蒸气的流量为Vmol/s，从冷凝器出来的冷凝液分为两股，一股作为产品Dmol/s采出，另一股作为回流液Lmol/s送回塔内第一块塔板上。将回流液量（L）与产品量（D）之比称为回流比，用R表示，即：R=L/D

而V=L+D

或V=RD+D=（R+1）D

由上式可知，稳定操作时，V恒定，当R增大时，D则下降。

当D=0时，无产品采出，此时，R=∞，称为全回流。

回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产经常用回流比来调节、控制产品的质量;当回流比增大时，精馏段操作线斜率变大，该段内传质推动力增大，因此在一定的精馏段理论板数下馏出液组成变大;

回流比大，提馏段操作线斜率变小，因此在一定的提馏段理论板数下，釜液组成变小。反之当回流比减小时，分离效果变差。回流比增加，使塔内上升蒸汽量及下降液体量均增加，若塔内汽液相负荷超过允许值，则可能引起塔板效率下降，此时应减小原料液流量；同时回流比变化时再沸器和冷凝器的传热量也相应发生变化。

精馏塔操作问题小结

1、影响精馏塔操作？影响精馏操作的因素有以下几种：（1）回流比的影响；（2）进料状态的影响；（3）进料量大小的影响；（4）进料组成变化的影响；（5）进料温度变化的影响；（6）塔顶冷剂量大小的影响；（7）塔顶采出量大小的影响；（8）塔底采出量大小的影响。

2、进料状态有哪几种，对精馏操作有何影响？进料状态有五种：(1)冷进料。(2)饱和液。(3)气液混和物。(4)饱和气。(5)过热气。

对于固定进料的某个塔来说，进料状态的改变，将会影响产品质量和损失。例如：某塔为饱和液进料，当改为冷进料时，料液入塔后在加料板上与提馏段上升的蒸气相遇，即被加热至饱和温度，与此同时，上升蒸汽有一部分被冷凝下来，精馏段塔板数过多，提馏段板数不足，结果会造成釜液中损失增加。这时在操作上，应适当调整再沸器蒸汽，使塔的回流量达到原来量。

3、进料量的大小对精馏操作有何影响？有两种情况：(l)进料量波动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节得当，对顶温和釜温不会有显著变化，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。(2)进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时，不仅影响塔内上升蒸汽速度的变化，而且会改变塔顶、塔釜温度，致使塔板上的气液平衡组成改变，直接影响塔顶产品的质量和塔釜损失。总之，进料过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成了系列的波动。因此，应平衡进料，细心调节。

4、进料组成的变化对精馏操作有何影响？进料组成的变化直接影响精馏操作，当进料中重组分增加时，精馏段负荷增加，容易造成重组分带到塔顶，使塔顶产品不合格，若进料中轻组分增加，提馏段负菏就会加重，容易造成釜液中轻组份损失加大。进料组成的变化，还会引起物料平衡和工艺条件的变化。

5、进料温度的变化对精馏操作有何影响？进料温度的变化对精馏操作影响是很大的。进料温度低，会增加加热釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。反之亦反。进料温度变化过大时，通常会影响整个塔的温度，从而改变汽液平衡。另外，进料温度的改变，会引起进料状态的变化，会影响精馏段、提馏段负荷的改变，使产品质量、物料平衡都会发生改变。因此，进料温度是影响精馏操作的重要因素之一。

6、塔顶冷剂量的大小对精馏操作有何影响？塔顶冷剂量的大小会引起回流量和回流温度的变化。冷剂量加大，回流量也加大，塔顶温度下降；冷剂量减小，回流量也减小，会引起顶温上升，因此，塔顶冷剂量要适当。

7、塔顶取出量的大小对精馏操作有何影响？塔顶取出量的大小与进料量有着密切关系：进料量增大或减小，取出量也相应增大或减小，这样才能保持搭内固定的回流比，维持塔的正常操作。如果进料不变，增加塔顶取出量，会引起回流比减小，操作压力下降，使重组分带到塔顶，引起产品不合格。减小取出量，会引起回流比增大，塔内的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜压差增大，时间长了会引起液泛，从而导致塔釜产品不合格。

8、塔底采出量的大小对精馏操作有何影响？精馏操作中塔釜液面必须保持稳定，而塔底采出量的大小将会引起液面变化。当塔釜液排出过大时，会造成釜液面下降或排空，使通过再沸器的釜液循环量减少，从而导致传热不好，轻组分蒸不出去，使塔顶、塔釜产品均不合格。如果塔底采出量过小，会造成塔釜液面过高，严重时会超过挥发管，增加了釜液循环的阻力，造成传热不好，使釜温下降，影响操作。釜液面太低，一旦排空，会导致泵不上量，磨坏设备，造成事故。

9、什么是加压精馏？塔顶压力高于大气压力下操作的精馏过程叫加压精馏。加压精馏常用于被分离混合物的沸点较低的情况。如在常温常压下，混合物为气态的物料，采用加压精馏。因为就精馏过程说，获得高压比低压在设备和能耗方面更为经济一些。

10、什么是减压精馏？塔顶压力低于大气压的精馏操作过程，叫减压精馏。减压精馏通常分离沸点较高的混合物或高温下易聚合的混合物。如乙苯、苯乙烯分离，二乙苯、三乙苯、四乙苯以及沸点更高组份分离都采用减压分离。

11、什么叫灵敏板？为什么要用灵敏板控制釜温？在精馏塔逐板计算中，往往可以发现某一板和相邻板的组成变化较大，因而温度变化也较大，在操作发生变化时，该板的温度变化最灵敏，所以称此板为灵敏板。采用灵敏板控制的好处是：(l)变化灵敏，调节准确。(2)可以提前看出塔釜物料的变化趋势，提前调节，避免轻组分带人釜液中。

12、何为精馏段？何为提馏段？精馏操作中改变进料口的依据是什么？以进料口为基准，进料口以上称精馏段，进料口以下称提馏段。在精馏操作中改变进料口应根据进料组成的变化和塔顶产品纯度及塔釜损失综合考虑。当组分变重时，进料口往下改；组分变轻时，进料口往上改。组成正常时用中间进料口。另外，当塔顶产品质量下降时，进料口往下改；塔釜损失增加时，进料口往上改。

13、什么是强制回流？什么是自然回流？各有什么优缺点？用泵打入塔内进行回流，回流冷凝器不需要安装在塔顶的回流方式称强制回流。回流冷凝器安装在塔顶的回流液借重力回流到塔内的回流方式称自然回流。

强制回流的量稳定，容易调节，生产不正常时扭转起来快，厂房不要高的框架结构，塔很高采用强制回流，安装方便。但强制回流需回流泵，动力消耗大，特别是低沸点的物料容易造成泵不上量。自然回流操作简单，不要回流泵，节省能源。但回流量随塔压的变化而变化，回流比不严格，生产不正常时扭转起来慢，厂房需框架结构。

14、精馏操作中怎样调节塔的压力？影响塔压的因素有哪些？塔压是精馏操作的主要控制指标之一，塔压波动太大，会破坏全塔的物料平衡和气液平衡使产品质量不合格，因此，精馏的操作要稳定。调节塔压的方法有：

(l)塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般靠塔顶汽相产品取出量调节。取出加大，塔压下降；取出减小，塔压上升。

(2)再沸器蒸汽用量过大，回流量较大，塔压升高，这时，应适当降低蒸汽量，以调压塔釜压力。

影响塔压变化的因素有：①塔顶温度②塔釜温度②进料组成④进料量⑤回流量⑥冷剂量及冷剂压力。另外，仪表故障、设备和管道的冻堵，也可引起塔压的变化。

15、精馏操作中怎样调节釜温？引起釜温波动的因素是什么？通常是改变加热釜的蒸汽量来调节釜温。加大蒸汽量，釜温上升；减少蒸汽量，釜温下降。也有用改变加热釜内冷凝液的液位来调节釜温的，加大排出量，降低液位，釜温上升；减少排出量，升高液位，釜温下降。

引起釜温波动因素有：塔压突然升高与降低，塔釜液的波动，加热蒸汽压力波动，调节阀失灵，疏水器失灵，使加热釜内冷凝液过多，加热釜聚合，塔釜和加热釜连通管堵等，都可引起釜温波动。

16、在精馏塔的操作中怎样调节塔的压差？塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否平衡的重要标志之一。在进出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。当塔压差变化时，要针对塔压差变化的原因进行相应的调节。常用的方法有三种：(1)在进料不变时，改变塔顶取出量可改变压差。取出多压差小；取出少，塔压差会愈来愈大。(2)在取出不变时，用进料来调节压差；进料量大，塔压差上升，反之下降。(3)工艺指标允许范围内，通过釜温的变化来调节压差；提高釜温，压差上升；降低釜温，压差下降。

17、再沸器预热目的及方法？再沸器预热的目的：（1）排掉再沸器内的不凝气，以免影响传热面积；（2）金属突然受到高沸加热，很容易破坏内部晶体排列，影响金属的机械性能而发生蠕变，严重时会使金属断裂，所以再沸器要预热，以防变形或裂变而影

响正常生产。

再沸器预热方法：打开再沸器和液位罐的放空阀，用蒸汽旁路缓慢预热，直

到放空阀有液体喷出为止。

18、塔釜液位控

制手段？

通过调整塔釜采出量来控制塔釜液位

激光加工技术的原理及应用

激光加工技术 摘要 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，几乎可以加工任何材料。常用来进行选择性加工，精密加工。由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工，快速成形，激光钻孔和基板划片，半导体处理等。 关键词：原理、应用﹑新技术、精密加工、 引言 激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力。专家们认为，现在是电子技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。

正文 1﹑激光加工技术的原理及其特点 1．1激光加工的起源 早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。 1.2激光加工的原理 激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。

分馏实验报告

篇一：分馏实验报告广东工业大学 学院专业班组、学号姓名协作者教师评定 实验题目分馏 一、实验目的 了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。学习实验室里常用分馏的操作方法。二、分馏原理 利用普通蒸馏法分离液态有机化合物时，要求其组分的沸点至少相差30℃，且只有当组分间的沸点相差110℃以上时，才能用蒸馏法充分分离。所谓分馏（fractional distillation）就是蒸馏液体混合物，使气体在分馏柱内反复进行汽化、冷凝、回流等过程，使沸点相近的混合物进行分离的方法。即：沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。实际上分馏就相当于多次蒸馏。当分馏效果好时，分馏出来的（馏液）是纯净的低沸点化合物，留在烧瓶的（残液）是高沸点化合物。 影响分馏效率的因素有：①理论塔板；②回流比；③柱的保温。 实验室常用的分馏柱为vigreux柱（或刺式分馏柱、维氏分馏柱、韦氏分馏柱、维格尔分馏柱）。使用该分馏柱的优点是：仪器装配简单，操作方便，残留在分馏柱中的液体少。三、实验仪器与药品 电热套、圆底烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管、接液管、丙酮。能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。能溶解油脂肪、树脂和橡胶。五、实验装置六、实验步骤（一）填表及作图 1、在圆底烧瓶内放置40ml混合液（体积比：丙酮∶水=1∶1）及2粒沸石，按简单分馏装置图2-11安装仪器。 2、开始缓缓加热，并控制加热程度，使馏出液以1-2s/d的速度蒸出。将初馏出液收集于量筒中，观察并记录柱顶温度及接受器a的馏出液总体积。继续蒸馏，（从5ml开始）记录每增加1ml馏出液时的温度及总体积。注意温度突变时位置。曲线，讨论分馏效率。数据记录：（二）纯化丙酮 （1）待圆底烧瓶冷却后，加入馏液，补加2粒沸石。安装好分馏装置。（2）收集56～62℃以下的馏液。此馏液为纯丙酮。 馏液总体积ml，回收率=馏液总体积/40= %。（3）观察62～98℃的馏液共滴。 产品：丙酮，无色易挥发和易燃液体，有微香气味。讨论：（很重要，请填写！） 七、思考题篇二：蒸馏与分馏实验预习报告 蒸馏与分馏 目的：1. 掌握普通蒸馏、分馏的原理和操作方法，了解其意义。 2. 学习安装仪器的基本方法。 3. 学会用常量法测定液态物质的沸点。 原理：蒸馏liquid分馏liquid 1、蒸馏 沸点： a bgas gasliquid (纯) liquid (a) 每种纯液态有机物在一定的压力下具有固定的沸点，当液态有机物受热时，蒸气压增大，待蒸气压达到大气压或所给定的压力时，即p 蒸＝p 外，液体沸腾，这时的温度称为液体的沸点。(饱和蒸汽压：当液体汽化的速率与其产生的气体液化的液体速率相同时的气压。) (沸点与压强的关系：沸点和当水汽压力与环境压力相等时的温度有关，也就是说，沸点和气压是有关的。通常情况下我们所说的沸点都是在标准大气压下测量得到的（即101325帕斯卡，或1atm）。在海拔较高的地区，由于气压较低，沸点也相对低得多。当气压上升，物体的沸

激光焊接的工作原理及其主要工艺参数

激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊， 电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，

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分馏实验报告_分馏实验报告实验步骤 篇一：分馏实验报告广东工业大学 学院专业班组、学号姓名协作者教师评定 实验题目分馏 一、实验目的 了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。学习实验室里常用分馏的操作方法。二、分馏原理 利用普通蒸馏法分离液态有机化合物时，要求其组分的沸点至少相差30℃，且只有当组分间的沸点相差110℃以上时，才能用蒸馏法充分分离。所谓分馏（fractional distillation）就是蒸馏液体混合物，使气体在分馏柱内反复进行汽化、冷凝、回流等过程，使沸点相近的混合物进行分离的方法。即：沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。实际上分馏就相当于多次蒸馏。当分馏效果好时，分馏出来的（馏液）是纯净的低沸点化合物，留在烧瓶的（残液）是高沸点化合物。 影响分馏效率的因素有：①理论塔板；②回流比；③柱的保温。 实验室常用的分馏柱为vigreux柱（或刺式分馏柱、维氏分馏柱、韦氏分馏柱、维格尔分馏柱）。使用该分馏柱的优点是：仪器装配简单，操作方便，残留在分馏柱中的液体少。三、实验仪器与药品 电热套、圆底烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管、接液管、丙酮。能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。能溶解油脂肪、树脂和橡胶。五、实验装置六、实验步骤（一）填表及作图 1、在圆底烧瓶内放置40ml混合液（体积比：丙酮∶水=1∶1）及2粒沸石，按简单分馏装置图2-11安装仪器。 2、开始缓缓加热，并控制加热程度，使馏出液以1-2s/d的速度蒸出。将初馏出液收集于量筒中，观察并记录柱顶温度及接受器a的馏出液总体积。继续蒸馏，（从5ml开始）记录每增加1ml馏出液时的温度及总体积。注意温度突变时位置。曲线，讨论分馏效率。数据记录： （二）纯化丙酮 （1）待圆底烧瓶冷却后，加入馏液，补加2粒沸石。安装好分馏装置。（2）收集56～62℃以下的馏液。此馏液为纯丙酮。 馏液总体积ml，回收率=馏液总体积/40= %。（3）观察62～98℃的馏液共滴。产品：丙酮，无色易挥发和易燃液体，有微香气味。讨论：（很重要，请填写！） 七、思考题篇二：蒸馏与分馏实验预习报告 蒸馏与分馏 目的：1. 掌握普通蒸馏、分馏的原理和操作方法，了解其意义。 2. 学习安装仪器的基本方法。 3. 学会用常量法测定液态物质的沸点。 原理：蒸馏liquid分馏liquid 1、蒸馏 沸点： a bgas gasliquid (纯) liquid (a) 每种纯液态有机物在一定的压力下具有固定的沸点，当液态有机物受热时，蒸气压增大，待蒸气压达到大气压或所给定的压力时，即p 蒸＝p 外，液体沸腾，这时的温度称为液体的沸点。(饱和蒸汽压：当液体汽化的速率与其产生的气体液化的液体速率相同时的气压。)

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分馏实验报告分馏实验报告实验步骤 篇一：分馏实验报告广东工业大学 学院专业班组、学号姓名协作者评定 实验题目分馏 一、实验目的 了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。学习实验室里常用分馏的操作方法。二、分馏原理 利用普通蒸馏法分离液态有机化合物时，要求其组分的沸点至少相差30℃，且只有当组分间的沸点相差110℃以上时，才能用蒸馏法充分分离。所谓分馏（fractional distillation）就是蒸馏液体混合物，使气体在分馏柱内反复进行汽化、冷凝、回流等过程，使沸点相近的混合物进行分离的方法。即：沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。实际上分馏就相当于多次蒸馏。当分馏效果好时，分馏出来的（馏液）是纯净的低沸点化合物，留在烧瓶的（残液）是高沸点化合物。 影响分馏效率的因素有：①理论塔板；②回流比；③柱的保温。

实验室常用的分馏柱为vigreux柱（或刺式分馏柱、维氏分馏柱、韦氏分馏柱、维格尔分馏柱）。使用该分馏柱的优点是：仪器装配简单，操作方便，残留在分馏柱中的液体少。三、实验仪器与药品 电热套、圆底烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管、接液管、丙酮。能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。能溶解油脂肪、树脂和橡胶。五、实验装置六、实验步骤（一）填表及作图 1、在圆底烧瓶内放置40ml混合液（体积比：丙酮∶水=1∶1）及2粒沸石，按简单分馏装置图2-11安装仪器。 2、开始缓缓加热，并控制加热程度，使馏出液以1-2s/d的速度蒸出。将初馏出液收集于量筒中，观察并记录柱顶温度及接受器a 的馏出液总体积。继续蒸馏，（从5ml开始）记录每增加1ml馏出液时的温度及总体积。注意温度突变时位置。曲线，讨论分馏效率。数据记录： （二）纯化丙酮 （1）待圆底烧瓶冷却后，加入馏液，补加2粒沸石。安装好分馏装置。（2）收集56～62℃以下的馏液。此馏液为纯丙酮。

激光打标机基本原理讲解

第一章激光器原理 可以肯定地说:本世纪最后的伟大发明之一是激光技术。它自一九五八年问世以来,已经逐步地然而是坚定地渗透到了科研、军事、工业等各个领域。不是吗? 看看我们的周围,你就可以轻易地找到它应用的实例:医院中的激光诊断及激光 治疗机、商店中的条码识别器、办公室中的激光打印机、把我们与世界各地联结在一起的光纤等等, 就是在我们的家中也有它的身影:激光唱机、激光影碟机。人类发明了多种多样的激光器。诸如:气体激光器(He-Ne 激光器、CO 2激光器等、固态晶体激光器(红宝石激光器、钕玻璃激光器等、离子激光器(氪离 子激光器、氩离子激光器等、染料激光器(甲酚紫激光器、萤光素激光器等、超辐射激光器(氮分子激光器等以及半导体激光器(砷化镓半导体二极管等等等。在世界的许多地方,几乎所有的商品激光器都在制造业中得到越来越广泛的应用。CO 2激光器的主要用途就是各类工业激光加工设备,作为固态晶体激光器的 Nd: YAG(掺钕钇铝石榴石激光器的最大应用便是在激光打标领域。 1.1 激光原理 我们知道,物质是由原子组成的,而原子是由带正电的原子核和带负电的核外电 子组成的(见图 1.1 。每一个电子都沿着自己特定的轨道绕原子核高速旋转,其 旋转半径决定于电子所处的能级。原子吸收能量后,电子的旋转半径会增加,电子的能级就会提高;原子释放能量后,电子的旋转半径会减小,电子的能级就会降低。每个能级对应着一个特定的能量。电子所具有的能量是不连续的,也就是说原子的能级是量子化的。原子只有吸收了两个能级之间差值的能量才会提高一个能级,电子在能级之间的变动现象称为跃迁。同样,当原子跃迁到较低能级时,会释 放出两个能级之间差值的能量。原子的最低能级为E0,高的能级依次为E1、E2、E3、……,高的能级称为上能级,低的能级为下能级。处在能级E0的原子称为基态原子,其它能级 称为激发态(见图 1.2 。 原子可以吸收光子来获得能量,当然这个光子必须具有与原子能级差相 1 等的能量(例如:E1-E0原子只能吸收带有几个能量的光子。光子的能量决定于光子本身的波长。所以,原子只能吸收几个特定波长的光子。正常情况下,原子吸收能量后会在上能级停留一段时间(这一时间被称为原子的上能级寿命, 然后向 任意一个方向发射一个光子并返回基态。这一现象称为原子的自发发射。对这

有机化学分馏实验报告doc

有机化学分馏实验报告 篇一：分馏实验报告 广东工业大学 学院专业班组、学号姓名协作者教师评定 实验题目分馏 一、实验目的 了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。学习实验室里常用分馏的操作方法。二、分馏原理 利用普通蒸馏法分离液态有机化合物时，要求其组分的沸点至少相差30℃，且只有当组分间的沸点相差110℃以上时，才能用蒸馏法充分分离。所谓分馏（Fractional Distillation）就是蒸馏液体混合物，使气体在分馏柱内反复进行汽化、冷凝、回流等过程，使沸点相近的混合物进行分离的方法。即：沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。实际上分馏就相当于多次蒸馏。当分馏效果好时，分馏出来的（馏液）是纯净的低沸点化合物，留在烧瓶的（残液）是高沸点化合物。 影响分馏效率的因素有：①理论塔板；②回流比；③柱的保温。 实验室常用的分馏柱为Vigreux柱（或刺式分馏柱、维氏分馏柱、韦氏分馏柱、维格尔分馏柱）。使用该分馏柱的优点是：仪器装配简单，操作方便，残留在分馏柱中的液体

少。三、实验仪器与药品 电热套、圆底烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管、接液管、丙酮。 能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。能溶解油脂肪、树脂和橡胶。五、实验装置 六、实验步骤（一）填表及作图 1、在圆底烧瓶内放置40ml混合液（体积比：丙酮∶水=1∶1）及2粒沸石，按简单分馏装置图2-11安装仪器。 2、开始缓缓加热，并控制加热程度，使馏出液以1-2s/D 的速度蒸出。将初馏出液收集于量筒中，观察并记录柱顶温度及接受器A的馏出液总体积。继续蒸馏，（从5ml开始）记录每增加1ml馏出液时的温度及总体积。注意温度突变时位置。 曲线，讨论分馏效率。数据记录： （二）纯化丙酮 （1）待圆底烧瓶冷却后，加入馏液，补加2粒沸石。安装好分馏装置。（2）收集56～62℃以下的馏液。此馏液为纯丙酮。 馏液总体积ml，回收率=馏液总体积/40= %。（3）观察62～98℃的馏液共滴。 产品：丙酮，无色易挥发和易燃液体，有微香气味。讨论：（很重要，请填写！）

分馏实验报告

广东工业大学 学院专业班组、学号 姓名协作者教师评定 实验题目分馏 一、实验目的 了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。学习实验室里常用分馏的操作方法。 二、分馏原理 利用普通蒸馏法分离液态有机化合物时，要求其组分的沸点至少相差30℃，且只有当组分间的沸点相差110℃以上时，才能用蒸馏法充分分离。所谓分馏（Fractional Distillation）就是蒸馏液体混合物，使气体在分馏柱内反复进行汽化、冷凝、回流等过程，使沸点相近的混合物进行分离的方法。即：沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。实际上分馏就相当于多次蒸馏。当分馏效果好时，分馏出来的（馏液）是纯净的低沸点化合物，留在烧瓶的（残液）是高沸点化合物。 影响分馏效率的因素有：①理论塔板；②回流比；③柱的保温。 实验室常用的分馏柱为Vigreux柱（或刺式分馏柱、维氏分馏柱、韦氏分馏柱、维格尔分馏柱）。使用该分馏柱的优点是：仪器装配简单，操作方便，残留在分馏柱中的液体少。 三、实验仪器与药品 电热套、圆底烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管、接液管、丙酮。 能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。能溶解油脂肪、树脂和橡胶。 五、实验装置

六、实验步骤 （一）填表及作图 1、在圆底烧瓶内放置40ml混合液（体积比：丙酮∶水=1∶1）及2粒沸石，按简单分馏装置图2-11安装仪器。 2、开始缓缓加热，并控制加热程度，使馏出液以1-2s/D的速度蒸出。 将初馏出液收集于量筒中，观察并记录柱顶温度及接受器A的馏出液总体积。继续蒸馏，（从5ml开始）记录每增加1ml馏出液时的温度及总体积。注意温度突变时位置。 曲线，讨论分馏效率。 数据记录： （二）纯化丙酮 （1）待圆底烧瓶冷却后，加入馏液，补加2粒沸石。安装好分馏装置。 （2）收集56～62℃以下的馏液。此馏液为纯丙酮。 馏液总体积ml，回收率=馏液总体积/40= %。 （3）观察62～98℃的馏液共滴。 产品：丙酮，无色易挥发和易燃液体，有微香气味。 讨论：（很重要，请填写！） 七、思考题

激光原理考试基本概念

第一章 1、激光与普通光源相比有三个主要特点：方向性好，相干性好，亮度高。 2、激光主要是光的受激辐射，普通光源主要光的自发辐射。 3、光的一个基本性质就是具有波粒二象性。光波是一种电磁波，是一种横波。 4、常用电磁波在可见光或接近可见光的范围，波长为~30μm,其相应频率为10^15~10^13。 5、具有单一频率的平面波叫作单色平面波，如果频率宽度Δν<

d、ΔS=0，即跃迁时S不能发生改变。 10、大量原子所组成的系统在热平衡状态下，原子数按能级分布服从玻耳兹曼定律。 11、处于高能态的粒子数总是小于处在低能态的粒子数，这是热平衡情况的一般规律。 12、因发射或吸收光子从而使原子造成能级间跃迁的现象叫作辐射跃迁，必须满足辐射跃迁选择定则。 13、光与物质的相互作用有三种不同的基本过程：自发辐射，受激辐射，和受激吸收。 14、普通光源中自发辐射起主要作用，激光工作过程中受激辐射起主要作用。 15、与外界无关的、自发进行的辐射称为自发辐射。自发辐射的光是非相干光。 16、能级平均寿命等于自发跃迁几率的倒数。 17、受激辐射的特点是： a、只有外来光子的能量hv=E2-E1时，才能引起受激辐射。 b、受激辐射所发出的的光子与外来光子的特性完全相同（频率相同，相位相同，偏振方向相同，传播方向相同）。 18、受激辐射光子与入射（激励）光子属于同一光子态；受激辐射与入辐射场具有相同的频率、相位、波矢（传播方向）和偏振，是相干的。 19、自发辐射跃迁几率就是自发辐射系数本身，而受激辐射的跃迁几

激光焊接基本原理讲解-共14页

一、激光基本原理 1、 LASER 是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅的英语开头字母 2、激光产生的原理 激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光。 为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕 (ND的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为 1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。 YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长 a 、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光 (波长、频率 b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。 d 、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、 YAG 激光焊接

激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 l 、激光焊接加工方法的特征 A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、 特种材料。 D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。 E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。 F 、无加工噪音,对环境无污染。 G 、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。

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实用标准 激光切割基础知识 第一部分激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2等混合气体为激 发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模 式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化； 同时 , 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机 驱动下，切割1头按照预定路线运2动，从而切3割出各种形状的工件。 4 5 61—激光器；2—激光束； 3—全反射棱镜；4—聚焦物镜； 5—工件；6—工作台 图 1 ：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15 ×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导 机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500 ×4000 毫米， 配有交换工作台。 （一）该机型的主要特点如下： 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 配有高速的 Z轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大

高效穿孔、尖角处理等功能。 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 （二）机床的结构主要由以下几部分组成： 1、床身 全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个 排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架 隔架，小工件和料渣落在废物箱内。 2、工作台 移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两 张1.5 米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时， 另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过 编程或按钮自动交换。 工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。 3 、切割头 是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸 (主要用于割厚板 )两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国 PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆 放位置（红光指示器）。 4 、控制系统 控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器 PLC）、电控柜及操作台。 PMC-1200 数控系统由 32 位 CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面， 10.4" 彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与 机床的控制系统进行数据传输通讯（具有 232 接口），具有加速、突变限制；具 有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。 5、激光控制柜 控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的 运行模式。 6、激光器 采用原装进口德国 ROFIN 公司 SLAB3000W 型激光发生器，是目前世界先进 的RF激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔 , 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。 7、冷却设备 冷却激光器、激光气体和光路系统。 8、除尘装置 内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全 压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘 效果。 9、供气系统 包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。

激光的理论基础讲解

激光的理论基础 直到二十世纪初，人们才在实验的基础上揭开了原子结构的奥秘。原子结构像是一个小小的太阳系，中间是原子核，电子围绕原子核不停地旋转，同时也不停地自转。原子核集中了原子的绝大部分质量，但却只占有很小的空间。原子核带正电，电子带负电，一般原子核与电子所携带的正负电荷数量相等，因此对外呈中性。电子绕核旋转具有一定的动能，同时负电荷的电子与正电荷的原子核之间存在着一定的位能。所有电子的动能与位能之和就是整个原 直到二十世纪初，人们才在实验的基础上揭开了原子结构的奥秘。原子结构像是一个小小的太阳系，中间是原子核，电子围绕原子核不停地旋转，同时也不停地自转。原子核集中了原子的绝大部分质量，但却只占有很小的空间。原子核带正电，电子带负电，一般原子核与电子所携带的正负电荷数量相等，因此对外呈中性。电子绕核旋转具有一定的动能，同时负电荷的电子与正电荷的原子核之间存在着一定的位能。所有电子的动能与位能之和就是整个原子的能量，称为原子的内能。 这种原子模型是1911年由英国科学家卢瑟福提出的。紧接着，1913年，丹麦物理学家玻尔提出了原子只能处于由不连续能级表征的一系列状态——定态上，这与宏观世界中的情况大不相同。人造卫星绕地球旋转时，可以位于任意的轨道上，也就是说可具有任意的连续变化的能量。而电子在绕核运动时，却只能处于某些特定的轨道上。从而原子的内能不能连续的改变，而是一级一级分开的，这样的级就称为原子的能级。 不同的原子具有不同的能级结构。一个原子中最低的能级称为基态，其余的称为高能态，或激发态。原子从高能态E2过渡到低能态E1时，会向外发射某个频率为ν的辐射，满足普朗克公式：hv = E1 - E2 式中h为普朗克常数。反之，该原子吸收频率为ν的辐射时，就会从低能态E1过渡到高能态E2。 爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。文章提出了激光辐射理论，而这正是激光理论的核心基础。因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。在这篇论文中，爱因斯坦区分了三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。前两个概念是已为人所知的。受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态；自发辐射是指高能态的原子自发地辐射出光子并迁移至低能态。这种辐射的特点是每一个原子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱，而受激辐射则相反。它是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。这好比清晨公鸡打鸣，一个公鸡叫起来，其他的公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射的最大特

激光切割基础知识

激光切割加工基础知识 第一部分 激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2 等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时, 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。 图1：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500×4000毫米，配有交换工作台。 （一） 该机型的主要特点如下： ● 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 ● 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 ● 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 ● 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 ● 配有高速的Z 轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大 大提高了加工效率。 ● 新型的PM —400V2.0智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高 效穿孔、尖角处理等功能。 ● 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 1—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台

激光原理及技术课程标准

《激光原理及技术》课程标准 适用专业：光电信息科学与工程专业 所属教研室（系）：光电信息教研室 课程名称：激光原理及技术（Principles and Techniques of Laser） 课程类型：专业核心课程 学时学分：32学时（学分） 一、课程概述 （一）课程性质 《激光原理及技术》是光电信息科学与工程专业的一门专业核心课程。本课程的目的在于介绍激光的基本理论知识和掌握激光器的使用技术。 通过《激光原理及技术》课程的教学，使学生了解和掌握激光器的基本结构、工作原理和基本操控技术，培养学生分析解决激光原理问题的能力。激光原理及应用的预修课程为高等数学、线性代数、数学物理方法和大学物理等基础课程，激光原理为后继课的学习和专业训练提供必要的准备，是高等学校光学工程类和光电信息类各专业学生的一门重要的必需专业课程。我校光电信息科学与工程专业的人才培养目标是要求本专业毕业生在光电信息科学与工程领域方向上具有宽厚的理论基础、扎实的专业基础知识、熟练的实验技能，并具有综合运用专业理论技术分析解决工程问题的基本能力。激光是本专业中应用最为基本、最普遍的工具之一，例如在光纤通信、光存储、激光切割、激光雷达等方面都起着至关重要的作用，为了培养出符合社会需求的应用型人才，就必须要学生掌握激光的基本知识和操作技能。特别强调物理概念的深入理解，为今后从事光电子方向和相关专业的教学和科研打下扎实的理论基础。该课程共分五章，包括激光的基本原理，开放式光腔和高斯光束，激光介质的增益线形和增益系数，激光器稳态振荡特性，激光器和技术。 本课程应先修《大学物理（电磁学、光学部分）》、《高等数学》、《线性代数》、《数学物理方法》等课程，同时它又是《半导体物理与器件》、《光电子技术》、《光电探测和信号处理》和《光电成像原理与技术》等课程的基础。 （二）基本原则 本课程主要围绕着提高学生知识、技能和思维等方面能力为目标，遵循“掌握原理”、“了解技术”的原则。“掌握原理”是指教学内容要符合物理学专业的培养目标的需要和满足物理学专业学生能力发展的需求。“了解技术”是指教学内容既要保持本课程在以后工作中的应用性和实践性，又要“重难点突出”，让学生了解激光器的广泛应用和使用中常用的技术。 （三）设计思路。 1.教学改革基本思路 本课程依据光电信息科学与工程专业人才培养的目标和规格，在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面突出以学生为主体、教师为主导的思想，以提高学生理性思维能力、逻辑推理能力和实际应用能力为主要目标，把知识与技能，

半导体激光切割机的工作原理

半导体激光切割机工作原理 一、工作原理 申明：激光雕刻机,激光割切机由激光电源、激光器、冷却系统、驱动电机、运动导轨、会聚镜和控制器等组成，事情时控制器指挥激光电源、激光管和步进电机等同近期国内外大事情，按照客户的要求在物体表面举行雕刻或者割切。 作为高科技的激光技能，自问世以来，就一直针对差别的社会需求开发出合适各行业的激光产品，如激光打印机，激光美容机，激光打标数字控制激光割切机机，激光割切机等产品，由于海内激光产业起步较晚，在技能开发上很洪流平掉队于一些发财国家，目前海内的激光产品生产厂家生产出来的激光产品，一些要害的零配件如激光管，驱动马达，振镜，会聚镜等还是接纳进品的。这就造成了成本的上升，也加重了消费者的承担。 最近几年来，跟着海内激光技能的进步，在整机及一些零配件的开发生产上已逐渐向国外进步先辈产品靠拢。在某些方面甚至优于国外产品，再加上介格的优势，在海内市场还是占据主导地位。可是在一些紧密加工及设备、不变性和耐性方面，国外进步先辈产品还是占据绝对的优势的。 1、不变性 海内我们说机器的不变性，首要指的是机器可连续事情的时间的恒久。海内激光雕刻机,激光割切机普及到某一行业那也是2002年的事，以前，零零散散的有某些行业的某些客户使用，可是尚无量化，且这些行业使用机器的频率不是很高，用的时间也不是很长，这就是留给了我们一些疑问：海内激光割切机的机能如何，不变性呢?可连续事情的时间有多长?零配件及耗材激光管的用度大不大?机器的寿命有多长等等连着串的问题，而这些问题肯定会使早期的用户支付一定的价钱。如今，经过这么多年的技能革新，已逐渐趋向不变。 国外因为国外激光产业发展得比较早，在海内还没意识到激光雕刻机,激光割切机的用途时，国外早就在衣服、工艺品、有机玻璃、木制品及动物熟皮制品等行业普及形成了激光割切机经过多年的考试与革新，除开激激光割切机在长时间事情因为皮带慢慢磨耗而要改换外，其他均无发现什么大问题，激光管的寿命更长达了3万个小时以上，同样道理，它的稳激光割切机配件定性是在长期不断革新和摸索中得来的。 2、耐用性 海内由于国产的试管激光雕刻机,激光割切机使用的是1万伏高压电源，除开不不变外另有一定的金属激光割切机价格伤害性，长时间事情电源容易老化，且对控制系统有很大的干扰，如操作不当容易烧坏主板，更易受电压的影响而损坏其正常的功效，在厂家里答应一年保修期过后，每次上门维修的用度及改换零

激光加工原理

激光加工原理 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 目前，公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称冷加工)。 激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对象的特性改变或把物料熔解蒸发。 热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。 光化学加工指当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。 冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

第一版激光加工简介 激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。 由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件；激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。 激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。 第二版激光加工原理 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 目前，公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称冷加工)。 激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对象的特性改变或把物料熔解蒸发。 热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

激光原理与技术-北京理工大学--光电学院

《激光技术原理与实验》 课程代码： 课程名称：激光原理与技术实验 学分：3 学时：48 （其中实验学时：16） 先修课程：普通物理、物理光学 一、目的与任务 本课程是测控技术与仪器专业一门理论与实验并重的专业基础课，其教学目的是通过该课程理论部分的学习，使学生系统掌握激光的基本概念和基础理论，掌握各种类型激光器和基本激光技术的工作原理与设计方法，了解激光器件和激光技术领域的发展趋势和技术前沿。通过实验环节的锻炼，进一步加深对激光器和激光技术基本工作原理的理解，认识和熟悉常见激光器的基本构造、工作特性和调试方法，掌握激光器主要特性参数的测试方法，并学会使用激光实验研究常用的测试仪器。以期通过本课程的学习，培养学生理论联系实际、综合运用所学基础知识解决实际工程问题的能力。 二、教学内容及学时分配 理论部分 绪论（1学时） 第一章激光的物理基础（4学时） 1.激光的特性 2.光波模式和光子状态 3.原子的能级、分布和跃迁 4.激光产生的必要条件与充分条件 第二章场与物质的相互作用（4学时） 1.谱线加宽与线型函数 2.激光器的速率方程理论 3.均匀加宽工作物质的增益系数 4.非均匀加宽工作物质的增益系数 第三章光学谐振腔理论（5学时） 1.光学谐振腔的基本知识

2.光学谐振腔的损耗 3.光学谐振腔的稳定性条件 4.谐振腔的衍射积分理论 5.平行平面腔的自再现模 6.对称共焦腔的自再现模 7.一般稳定球面腔的模式特征 8.高斯光束 第四章激光器的工作特性（4学时） 1.连续激光器和脉冲激光器 2.激光振荡的阈值条件 3.激光器的振荡模式 4.激光器的输出特性 5.单模激光器的线宽极限 6.激光器的泵浦技术 第五章典型激光器（4学时） 1.概述 2.气体激光器 3.固体激光器 4.光纤激光器 5.半导体激光器 6.其他类型激光器 第六章激光调制技术（2学时） 1.调制的基本概念 2.电光调制 3.声光调制 4.直接调制 第七章调Q技术与锁模技术（4学时） 1.调Q技术的基本原理 2.常用的调Q技术