[发明专利]一种封离式CO2激光器光催化电极及制作方法

说明书

所属技术领域：

本发明属于用在封离式CO₂激光器上的一种具有光催化作用的电极及制作方法。

背景技术：

现有的用于封离式CO₂激光器电极材料一般采用金、银(银铜合金)、钽、铂、镍等金属或钴酸锶镧等陶瓷材料构成，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电极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；再者，放电过程还消耗CO₂气体生成大量含碳的阴极有机烟垢，这种阴极有机烟垢因其不可逆性，使得放电管中CO₂气体大量损耗，进一步恶化了激光器的工作环境。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，目前人们主要采用具有催化作用的材料制作电极，如金、铂、银(银合金)、钴酸锶镧；采用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现有催化剂大多催化面积小，气体转化效率低；④现有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现有催化剂制作的电极不具备分解阴极有机烟垢的能力。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：

本发明就是为了克服已有技术的缺点，提供一种具有光催化作用的二氧化碳激光器电极，提高激光器性能延长其寿命，进而降低激光器的使用成本。

本发明的另一目的在于提供一种具有光催化作用的二氧化碳激光器电极的制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

钛或钛合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜构成本发明所述的电极，此种结构使得电极在导电的同时具有良好的光催化性能，将其置于封离式CO₂激光器中，在封离式CO₂激光器中气体放电所形成的紫外线照射下，能催化氧化封离式CO₂激光器中CO₂分解所产生的CO，维持封离式CO₂激光器中CO₂气体的浓度水平，抑制有害气体的生成，不仅阴极可以发挥催化作用，而且阳极也可以发挥催化作用，其最突出的特点在于具有其它电极所不具备的分解阴极有机烟垢生成CO₂气体的能力。此种电极的制作工艺流程为：下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，根据需要其表面氧化层可采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法在钛或钛合金基底上直接获得纳米二氧化钛薄膜。

所述的封离式CO₂激光器的光催化电极，其特征在于，包括钛或钛合金基底及采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜。

所述的用于封离式CO₂激光器的光催化电极，其特征还在于：在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其组成可以是锐钛型或金红石型或锐钛型+金红石型纳米二氧化钛。

所述的用于封离式CO₂激光器的光催化电极，其特征还在于：在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其厚度在50nm----1200nm。

所述的用于封离式CO₂激光器的光催化电极的制作方法，其特征在于，制作工艺流程包括：下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，其中氧化步骤可采用加热直接氧化或直流阳极氧化等方法，直接在基底表面获得所需要的纳米二氧化钛薄膜。