Her çend lazerên ultrafast bi dehsalan li dora xwe ne, lê sepanên pîşesaziyê di du deh salên borî de bi lez mezin bûne. Di sala 2019 de, nirxa bazarê ya ultrafastmateryalê lazerpêvajoyê bi qasî 460 mîlyon dolar bû, bi rêjeya mezinbûna salane ya tevlihev 13%. Qadên serîlêdanê yên ku lazerên ultralez bi serfirazî ji bo pêvajokirina materyalên pîşesaziyê hatine bikar anîn, di pîşesaziya nîvconductor de çêkirin û tamîrkirina wênemaskê û her weha dirûna silicon, qutkirina cam / xêzkirin û (oksîdê tin îndium) rakirina fîlimê ITO di elektronîkên xerîdar ên wekî têlefonên desta û tabletan de hene. , ji bo pîşesaziya otomotîkê, çêkirina stentên koronar û çêkirina cîhaza mîkrofluîdîk ji bo pîşesaziya bijîjkî.
01 Di pîşesaziya nîvconductor de çêkirin û tamîrkirina Photomaskê
Lazerên Ultrafast di yek ji pêşîntirîn sepanên pîşesaziyê de di hilberandina materyalan de hatin bikar anîn. IBM di sala 1990-an de di hilberîna wênemaskê de serîlêdana lazerê ya femtosecondê ragihand. Li gorî ablajasyona lazerê ya nanosecondê, ku dikare pîvaza metal û zirara cam çêbike, maskeyên lazerê yên femtosecondê ne şûştina metal, ne zirara cam, hwd. Ev rêbaz ji bo hilberîna çerxên yekbûyî (IC) tê bikar anîn. Hilberîna çîpek IC dibe ku heya 30 maskan hewce bike û lêçûnek> 100,000 dolar be. Pêvajoya lazerê ya femtosecond dikare xet û xalên li jêr 150nm pêvajoyê bike.
Wêne 1. Çêkirin û tamîrkirina Photomaskê
Figure 2. Encamên optimîzekirina qalibên maskeyên cihêreng ên ji bo lîtografiya ultraviolet a tund
02 Di pîşesaziya nîvconductor de birrîna silicon
Kulîlka wafera silicon di pîşesaziya nîvconductor de pêvajoyek çêkirinê ya standard e û bi gelemperî bi karanîna dirûvê mekanîkî tête kirin. Van çerxên birrînê bi gelemperî mîkroşikestî çêdibin û qutkirina waferên tenik (mînak stûrahiya < 150 μm) dijwar e. Birîna lazerê ya waferên sîlîkonê bi salan di pîşesaziya nîvconductor de, nemaze ji bo waferên zirav (100-200μm) tê bikar anîn, û di gelek gavan de tê kirin: grooving lazer, li pey veqetandina mekanîkî an birîna dizî (ango tîrêjê lazerê ya infrared di hundurê de silicon scribing) li pey veqetandina kasêta mekanîkî. Lazera nanosecond pulse dikare di saetekê de 15 waferan bişewitîne, û lazera picosecond dikare di saetekê de 23 waferan, bi qalîteya bilindtir, pêvajoyê bike.
03 Di pîşesaziya elektronîk a vexwarinê de qutkirin/nivîsandina camê
Ekranên destan û camên parastinê yên ji bo têlefonên desta û laptopan naziktir dibin û hin şeklên geometrîk xêz dibin. Ev birrîna mekanîkî ya kevneşopî dijwartir dike. Lazerên tîpîk bi gelemperî qalîteya qutkirinê ya nebaş hildiberînin, nemaze dema ku ev dîmenên camê 3-4 qat têne danîn û şûşeya parastinê ya stûr a 700 mîkrojeyî ya jorîn nerm dibe, ku dikare bi stresa herêmî bişkîne. Lazerên Ultrafast hatine destnîşan kirin ku dikarin van qedehan bi hêza keviya çêtir qut bikin. Ji bo qutkirina panelê ya mezin, lazera femtosecondê dikare li ser rûyê paşîn a pelê camê were mêze kirin, hundurê camê xêz bike bêyî ku zirarê bide rûbera pêş. Dûv re cam dikare bi karanîna amûrên mekanîkî an termal li ser nexşeya xalîkirî were şikandin.
Figure 3. Picosecond cam lazer ultrafast birrîna taybet-shaped
04 Textên piston di pîşesaziya otomotîvê de
Motorên sivik ên otomobîlan ji aligirên aluminiumê têne çêkirin, yên ku bi qasî hesinê rijandin li hember cilê ne. Lêkolînan dît ku hilberandina lazerê ya femtosecond a tevnên pistonê yên gerîdeyê dikare felqê heta% 25 kêm bike ji ber ku bermayî û rûn bi bandor têne hilanîn.
Figure 4. Pêvajoya lazerê ya femtosecond a pistonê motora otomobîlê ji bo baştirkirina performansa motorê
05 Di pîşesaziya bijîjkî de çêkirina stentên koronar
Bi mîlyonan stentên koroner di nav damarên koronar ên laş de têne danîn da ku kanalek xwînê vekin ku di nav damarên ku bi rengek din ve girêdayî ne, her sal jiyana bi mîlyonan xilas dike. Stentên koronar bi gelemperî ji metal (mînak, polayê zengarnegir, alema bîranînê ya nîkel-tîtanyûm, an jî vê dawiyê alema kobalt-kromê) têl bi firehiya stûyê bi qasî 100 μm têne çêkirin. Li gorî qutkirina lazerê ya dirêj-dirêj, avantajên karanîna laserên ultralez ji bo birrîna kelûpelan qalîteya qutkirina bilind, baştirkirina rûkalê, û kêm bermayiyan e, ku lêçûnên paş-pêvajoyê kêm dike.
06 Çêkirina cîhaza mîkrofluîdîk ji bo pîşesaziya bijîjkî
Amûrên mîkrofluîdîk bi gelemperî di pîşesaziya bijîjkî de ji bo ceribandin û tespîtkirina nexweşiyê têne bikar anîn. Vana bi gelemperî ji hêla mîkro-derzkirina perçeyên takekesî ve têne çêkirin û dûv re bi karanîna zeliqandin an weldingê têne girêdan. Çêkirina lazerê ya ultralez a amûrên mîkrofluîdîk xwedî avantaj e ku di nav materyalên zelal ên wekî camê de mîkrokanalên 3D hilberîne bêyî ku hewcedariya pêwendiyan hebe. Rêbazek çêkirina lazerê ya ultralez e ku di hundurê şûşeyek mezin de li dûv pîvaza kîmyewî ya şil tê, û ya din jî rakirina lazerê ya femtosecond e ku di hundurê camê an plastîk de di ava distîlkirî de ye da ku bermayiyan rake. Nêzîktêdayînek din ev e ku kanalên makîneyê di nav rûbera camê de bihêlin û wan bi kaxezek camê bi riya welding lazerê ya femtosecond veşêrin.
Figure 6. Etching bijartî ya bi lazerê femtosecond ji bo amadekirina kanalên mîkrofluîdî di hundurê materyalên camê de
07 Sondakirina mîkro ya nozê derziyê
Çêkirina mîkroholê ya lazerê ya femtosecond li gelek pargîdaniyên di bazara înjektorê ya tansiyona bilind de ji ber nermbûna mezintir di guheztina profîlên qulika herikê de û demên makînasyona kurttir de şûna mîkro-EDM-ê girtiye. Kapasîteya kontrolkirina bixweber pozîsyona balê û tîrêjê ya tîrêjê bi navgîniya serê skanek pêşwext ve bûye sedema sêwirana profîlên dirûvê (mînak, bermîl, şewat, hevbûn, cihêbûn) ku dikare atomîkirin an ketina nav jûreya şewitandinê pêşve bibe. Demjimêra kolandinê bi qebareya ablation ve girêdayî ye, bi stûrahiya dravê 0,2 - 0,5 mm û pîvana qulikê 0,12 - 0,25 mm, vê teknîkê deh carî ji mîkro-EDM zûtir dike. Microdrilling di sê qonaxan de tê kirin, di nav de hejandin û qedandina kunên pîlot. Argon wekî gazek alîkar ji bo parastina bîrê ji oksîdasyonê û parastina plazmaya paşîn di qonaxên destpêkê de tê bikar anîn.
Figure 7. Pêvajoya rast-bilind a lazerê ya femtosecondî ya qulika taperê ya berevajîkirî ji bo derziya motora mazotê
08 Çêkirina lazerê ya Ultra-lez
Di salên dawî de, ji bo baştirkirina rastbûna makîneyê, kêmkirina zirara madî, û zêdekirina karbidestiya pêvajoyê, qada mîkromakîneyê hêdî hêdî bûye navendek lêkolîneran. Lazera Ultrafast xwedan avantajên pêvajoyê yên cihêreng ên wekî zirara kêm û rastbûna bilind e, ku bûye navenda pêşvebirina pêşkeftina teknolojiya pêvajoyê. Di heman demê de, lazerên ultrafast dikarin li ser cûrbecûr materyalan tevbigerin, û zirara madî ya hilberandina lazerê jî rêgezek lêkolînê ya sereke ye. Lazera Ultrafast ji bo rakirina materyalan tê bikar anîn. Dema ku tîrêjiya enerjiyê ya lazerê ji bendava ablationê ya materyalê bilindtir be, rûbera materyalê ya jêkirî dê avahiyek mîkro-nano bi hin taybetmendiyên xwe nîşan bide. Lêkolîn nîşan dide ku ev Struktura rûxara taybetî fenomenek hevpar e ku dema ku materyalên lazer têne hilberandin pêk tê. Amadekirina strukturên mîkro-nano yên rûvî dikare taybetmendiyên materyalê bixwe baştir bike û hem jî pêşkeftina materyalên nû bike. Vê yekê amadekirina strukturên mîkro-nano yên rûvî bi lazera ultrafast rêbazek teknîkî ya bi girîngiya pêşkeftinê dike. Heya nuha, ji bo materyalên metal, lêkolîna li ser tevna rûbera lazerê ya ultralez dikare taybetmendiyên şilkirina rûyê metalê baştir bike, şilbûna rûkalê û taybetmendiyên cilê çêtir bike, girêdana pêçanê zêde bike, û berbelavbûn û girêdana hucreyan a rêwerzan.
Figure 8. Taybetmendiyên superhîdrofobî yên rûxara silicon-amadekirî ya lazerê
Wekî teknolojiyek pêvajoyek pêşkeftî, pêvajoya lazerê ya ultralez xwedan taybetmendiyên devera piçûk-bandorkirî ya germê, pêvajoyek ne-xêzikî ya danûstendina bi materyalan re, û pêvajoyek bi rezîliya bilind li derveyî sînorê dabeşkirinê heye. Ew dikare hilberandina mîkro-nano ya pir-kalîte û pêbawer a materyalên cihêreng bicîh bîne. û çêkirina avahiya mîkro-nano ya sê-alî. Bidestxistina çêkirina lazerê ya materyalên taybetî, strukturên tevlihev û amûrên taybetî rêyên nû ji bo çêkirina mîkro-nano vedike. Heya nuha, lazera femtosecond bi berfirehî di gelek warên zanistî yên pêşkeftî de hatî bikar anîn: Lazera femtosecond dikare ji bo amadekirina amûrên optîkî yên cihêreng, wek rêzikên mîkrolens, çavên hevedudanî yên biyonîk, rêgirên pêlên optîkî û metarûfê were bikar anîn; bi karanîna rastbûna xwe ya bilind, çareseriya bilind û Bi kapasîteyên hilberandina sê-alî, lazera femtosecond dikare çîpên mîkrofluîdîk û optofluîdîk ên wekî hêmanên mîkroheater û kanalên mîkroflûîdî yên sê-alî amade bike an yek bike; Wekî din, lazera femtosecond dikare celebên mîkro-nanostrukturên rûkal jî amade bike da ku bigihîje fonksiyonên dijî-refleks, antî-refleks, super-hîdrofobîk, dijî-qeşa û yên din; ne tenê ew, lazera femtosecond di warê bijîjkî de jî hatiye sepandin, di warên wekî mîkro-stentên biyolojîkî, substratên çanda hucreyê û wênekirina mîkroskopî ya biyolojîkî de performansa berbiçav nîşan dide. Perspektîfên serîlêdana berfireh. Heya nuha, qadên serîlêdanê yên pêvajoyek lazerê ya femtosecond sal bi sal berfireh dibin. Ji bilî mîkro-optîkên jorîn, mîkrofluîdîk, mîkro-nanostrukturên pir-fonksîyonel û sepanên endezyariya bijîjkî yên jorîn, ew di hin qadên derketinê de, wekî amadekirina metarûfê, jî rolek mezin dilîze. , çêkirina mîkro-nano û hilanîna agahdariya optîkî ya pir-alî, hwd.
Dema şandinê: Avrêl-17-2024
