Sub-nanosekundilised laserid, mida kasutatakse kõvade ja rabedate materjalide mikrotöötluseks

Mittemetalliliste kõvade ja rabedate materjalide hulka kuuluvad mitmesugused vääriskivid, klaas, ränikristallid, kvartskristallid, keraamika, haruldaste muldmetallide magnetmaterjalid jne. Enamik neist materjalidest on mittejuhid või pooljuhid ning neid iseloomustab tavaliselt kõrge kõvadus, rabedus, kulumiskindlus, korrosioonikindlus, oksüdatsioonikindlus ja kõrge temperatuurikindlus. Kuna mittemetallilistel kõvadel ja rabedatel materjalidel on palju metallmaterjale, on selle rakendusala suurepäraseid omadusi raske võrrelda, on selle rakendusala järk-järgult laienenud traditsioonilisest ehitustööstusest, käsitöötööstusest kuni kosmosetööstuse, masinate, autotööstuse, elektroonika, keemiatööstuse ja muudeni. väljad. Mittemetallilised kõvad ja rabedad materjalid ning selle töötlemise kasutusala pidev laienemine on madala efektiivsusega, kõrgete kuludega vastuolus üha enam esile kerkinud, mistõttu praegused traditsioonilised töötlemismeetodid ei suuda kohaneda paljude tööstusharude vajadustega. Laseri energiatihedus kuni 108 ~ 1010 W/cm2, otsene mõju mittemetalliliste kõvade ja rabedate materjalide kohalikule pinnale, mille tulemuseks on hetkeline energia, mis tekib kõrgel temperatuuril sulava materjali poolt või hävitab otseselt materjali molekulaarse sideme. Võrreldes traditsiooniliste töötlemismeetoditega võib 8–20-kordne efektiivsus, säästes 20–30 protsenti materjalist, oluliselt vähendada tootmiskulusid, parandada töötlemise täpsust ja toote kvaliteeti, kuid sellel on ka võimalus lühendada tootmistsüklit, valikuliselt. töötlemine ja täppistöötlus ning muud eelised.

Traditsiooniline kõvade ja rabedate materjalide töötlemise laser, mida kasutatakse nanosekundiliste laserite jaoks, impulsi laius on üldiselt üle 5 n, tohutu maht, kõrged keskkonnanõuded, halb stabiilsus ja termilised mõjud, paljude materjalide töötlemise efekt ei ole ideaalne. Lisaks on pikosekundilistel ja femtosekundilistel laseritel parem mikrotöötlus, kuid need on kallid ja mahukad.

Suure võimsusega kõrge sagedusega sub-nanosekundilised laserid on kulutõhusate kvaasi-ülikiirete laserite klass, mis ühendab endas pikosekundiliste laserite töötlemistäpsuse ja tavaliste nanosekundiliste laserite hinnaeelise, millel on laialdased kasutusvõimalused täpsuse valdkonnas. mikrotöötlus ja tööstuskliendid eelistavad.

Põhimõte Sissejuhatus
Kõvade ja rabedate materjalide mikrotöötlus koosneb tavaliselt laserist, CCD-kaamerast, laserkollimatsioonist ning teravustamis- ja pildistamisoptilisest süsteemist, galvanomeetri juhtimissüsteemist või mitmemõõtmelisest mobiilsest pöörlevast platvormist, sisend/väljundjuhtmoodulist, arvutist ja juhtimistarkvarast. Kasutades laseri suure energiatarbega omadusi footonite ja materjalide koosmõjul, et saavutada materjali märgistamine, mulgustamine, kriipsutamine, lõikamine, sisemine nikerdamine ja muu töötlemine; selle kõrge efektiivsuse, suure täpsuse, kontaktivaba ja muude eeliste tõttu kasutatakse seda laialdaselt mikroelektroonikas, mikromehaanilises ja mikrooptilises töötlemises ja muudes valdkondades.

Rakenduste turg
Kõvad ja rabedad materjalid võib laias laastus jagada järgmisteks osadeks: pooljuhtmaterjalide mikrotöötlus, keraamiliste materjalide mikrotöötlus, teemantide ja vääriskivide märgistamine ja kriipsutamine, läbipaistva materjali mikrotöötlus (karastatud klaas, safiirklaas jne), õhukese kilega materjali ablatsioon, läbipaistvad juhtivad oksiidid ja dielektrik. ablatsioon ja nii edasi.