Her çend lazerên ultrafast bi dehan salan e hene jî, sepanên pîşesaziyê di du dehsalên dawî de bi lez mezin bûne. Di sala 2019an de, nirxa bazarê ya lazerên ultrafastmateryalê lazerêHilberîn bi qasî 460 milyon dolarê Amerîkî bû, bi rêjeya mezinbûna salane ya 13%. Qadên serîlêdanê yên ku lazerên ultrafast bi serkeftî ji bo hilberandina materyalên pîşesaziyê hatine bikar anîn ev in: çêkirin û tamîrkirina fotomask di pîşesaziya nîvconductor de û her weha perçekirina silicon, birrîn/xêzkirina cama û rakirina fîlima ITO (oksîda qalayê ya îndyûmê) di elektronîkên xerîdar de wekî telefonên desta û tabletan, tekstûrkirina pistonê ji bo pîşesaziya otomobîlan, çêkirina stentên koroner û çêkirina cîhazên mîkrofluidîk ji bo pîşesaziya bijîşkî.
01 Çêkirin û tamîrkirina maskên fotoyê di pîşesaziya nîvconductor de
Lazerên ultralez di yek ji sepanên pîşesaziyê yên herî zû de di pêvajoya materyalan de hatin bikar anîn. IBM di salên 1990-an de serîlêdana ablasyona lazerê femtoçirkeyî di hilberîna fotomask de ragihand. Li gorî ablasyona lazerê nanosirkeyî, ku dikare bibe sedema şikestina metal û zirara camê, maskên lazerê yên femtoçirkeyî şikestina metal, zirara camê, û hwd nîşan nadin. Awantaj. Ev rêbaz ji bo hilberîna devreyên entegre (IC) tê bikar anîn. Hilberîna çîpek IC dibe ku heya 30 maskeyan hewce bike û lêçûna wê ji 100,000 dolarî zêdetir be. Pêvajoya lazerê ya femtoçirkeyî dikare xêz û xalên di bin 150nm de pêvajo bike.
Wêne 1. Çêkirin û sererastkirina maskeya fotoyê
Wêne 2. Encamên çêtirkirina şêweyên maskeyên cuda ji bo lîtografiya ultraviyole ya ekstrem
02 Birîna silîkonê di pîşesaziya nîvconductor de
Parçekirina waferên silîkonê pêvajoyek çêkirinê ya standard e di pîşesaziya nîvconductor de û bi gelemperî bi karanîna parçekirina mekanîkî tê kirin. Ev tekerên birrînê pir caran mîkroçek çêdikin û qutkirina waferên zirav (mînak qalindahî < 150 μm) dijwar e. Birîna lazer a waferên silîkonê bi salan e di pîşesaziya nîvconductor de tê bikar anîn, nemaze ji bo waferên zirav (100-200μm), û di gelek gavan de tê kirin: xêzkirina lazer, dûv re veqetandina mekanîkî an jî birîna veşartî (ango tîrêjên lazerê yên înfrared di hundurê nivîsandina silîkonê de) û dûv re veqetandina kaseta mekanîkî. Lazera pulsê ya nanosirkeyê dikare 15 waferan di saetekê de, û lazera pîkosirkeyê dikare 23 waferan di saetekê de, bi kalîteyek bilindtir, pêvajo bike.
03 Birrîn/nivîsandina cama di pîşesaziya elektronîkên xerckirî de
Ekranên destavê û çavikên parastinê yên telefonên desta û laptopan ziravtir dibin û hin şeklên geometrîk xwar dibin. Ev yek birîna mekanîkî ya kevneşopî dijwartir dike. Lazerên tîpîk bi gelemperî kalîteya birînê ya nebaş çêdikin, nemaze dema ku ev dîmenderên cam 3-4 tebeqeyan li hev tên û cama parastinê ya jorîn a 700 μm stûr tê temîrkirin, ku dikare bi zexta herêmî bişkê. Hatiye nîşandan ku lazerên ultralez dikarin van çavikan bi hêza qiraxa çêtir bibirin. Ji bo birîna panelên mezin ên dûz, lazera femtoçirkeyan dikare li ser rûyê paşîn ê pelê camê were balkişandin, hundirê camê bixurîne bêyî ku zirarê bide rûyê pêşiyê. Dûv re cam dikare bi rêbazên mekanîkî an germî li ser şêweya xalkirî were şikandin.
Wêne 3. Birîna cama lazer a pir bilez a pîkosaniyeyî bi şiklê taybet
04 Tekstûrên pistonê di pîşesaziya otomobîlan de
Motorên sivik ên otomobîlan ji alloyên alumînyûmê têne çêkirin, ku ew ne bi qasî hesinê qalibkirî li hember aşînê berxwedêr in. Lêkolînan dîtiye ku pêvajoya lazerê femtoçirkeyî ya tekstûrên pistonên otomobîlan dikare sürtûnê heta %25 kêm bike ji ber ku bermahiyên laş û rûn dikarin bi bandor werin hilanîn.
Wêne 4. Pêvajoya lazerê ya femtoçirkeyan a pistonên motora otomobîlan ji bo baştirkirina performansa motorê
05 Çêkirina stentên koroner di pîşesaziya bijîşkî de
Bi mîlyonan stentên koroner di damarên koroner ên laş de têne çandin da ku rêyek ji bo herikîna xwînê nav damarên ku bi awayekî din hatine qalindkirin vekin, û her sal bi mîlyonan jiyanan xilas dikin. Stentên koroner bi gelemperî ji tora têl a metal (mînak, pola zengarnegir, hevbendiya bîra şeklê nîkel-tîtanyûm, an jî di demên dawî de hevbendiya kobalt-krom) bi firehiya stûnê ya bi qasî 100 μm têne çêkirin. Li gorî birîna lazerê ya pulsa dirêj, avantajên karanîna lazerên ultrafast ji bo birîna braketan kalîteya birîna bilind, qedandina rûyê çêtir, û kêmtir bermahî ne, ku lêçûnên piştî pêvajoyê kêm dike.
06 Çêkirina cîhazên mîkrofluîdîk ji bo pîşesaziya bijîşkî
Amûrên mîkrofluidîk bi gelemperî di pîşesaziya bijîşkî de ji bo ceribandin û teşhîsa nexweşiyan têne bikar anîn. Ev bi gelemperî bi qalibkirina mîkro-derzîkirinê ya perçeyên takekesî û dûv re girêdana bi karanîna zeliqandin an kaynakirinê têne çêkirin. Çêkirina lazerê ya ultralez a amûrên mîkrofluidîk xwedî avantaja çêkirina mîkrokanalên 3D di nav materyalên zelal ên wekî camê de bêyî hewcedariya girêdanan e. Rêbazek çêkirina lazerê ya ultralez di hundurê cama girseyî de ye û dûv re jî gravkirina kîmyewî ya şil tê kirin, û rêbazek din jî ablasyona lazerê ya femtoçirkeyî di hundurê cam an plastîk de di ava distîlekirî de ye da ku bermahiyan were rakirin. Rêbazek din jî ew e ku kanal di nav rûyê camê de werin makînekirin û bi rêya kaynakirina lazerê ya femtoçirkeyî wan bi qapaxek camê were girtin.
Wêne 6. Gravkirina bijartî ya bi lazerê Femtoçirkeyan ji bo amadekirina kanalên mîkrofluidîk di hundirê materyalên cam de
07 Mîkrokolandina nozula enjeksiyonê
Ji ber nermbûna mezintir di guhertina profîlên qulên herikînê û demên makînekirinê yên kurttir de, makînekirina mîkroqulan a lazerê femtoçirkeyan li gelek şîrketên di bazara enjeksiyonerên zexta bilind de cihê mîkro-EDM girtiye. Şîyana kontrolkirina otomatîkî ya pozîsyona fokusê û meyldariya tîrêjê bi rêya serê skankirinê ya pêşdebir, bûye sedema sêwirandina profîlên vebûnê (mînak, bermîl, flare, convergence, divergence) ku dikarin atomîzekirin an penetrasyonê di odeya şewitandinê de pêşve bibin. Dema kolandinê bi qebareya ablasyonê ve girêdayî ye, bi qalindahiya kolandinê ya 0.2 - 0.5 mm û qûtra qulê ya 0.12 - 0.25 mm, ku vê teknîkê deh caran ji mîkro-EDM zûtir dike. Mîkrokolandin di sê qonaxan de tê kirin, di nav de xavkirin û qedandina qulên pîlot-derbasbûyî. Argon wekî gazek alîkar tê bikar anîn da ku qula bîrê ji oksîdasyonê biparêze û plazmaya dawîn di qonaxên destpêkê de biparêze.
Wêne 7. Pêvajoya rastbûna bilind a lazerê femtoçirkeyî ya qulika konîk a berevajîkirî ji bo enjeksiyona motora dîzelê
08 Tekstûrkirina lazer a pir bilez
Di salên dawî de, ji bo baştirkirina rastbûna makînekirinê, kêmkirina zirara materyalê û zêdekirina karîgeriya hilberînê, qada mîkromakînekirinê hêdî hêdî bûye mijara lêkolîneran. Lazera ultrafast xwedî gelek avantajên pêvajoyê ye wekî zirara kêm û rastbûna bilind, ku bûye mijara pêşvebirina teknolojiya hilberînê. Di heman demê de, lazerên ultrafast dikarin li ser cûrbecûr materyalan tevbigerin, û zirara materyalê ya pêvajoya lazerê jî rêgezek lêkolînê ya sereke ye. Lazera ultrafast ji bo ablasyonê materyalan tê bikar anîn. Dema ku dendika enerjiyê ya lazerê ji asta ablasyonê ya materyalê bilindtir be, rûyê materyalê ablasyonê dê avahiyek mîkro-nano bi taybetmendiyên diyarkirî nîşan bide. Lêkolîn nîşan didin ku ev Avahiya rûyê taybetî diyardeyek hevpar e ku dema ku lazer materyalan pêvajo dike çêdibe. Amadekirina avahiyên mîkro-nano yên rûyê dikare taybetmendiyên materyalê bi xwe baştir bike û her weha pêşveçûna materyalên nû jî gengaz bike. Ev yek amadekirina avahiyên mîkro-nano yên rûyê bi lazera ultrafast dike rêbazek teknîkî bi girîngiya pêşkeftinê ya girîng. Niha, ji bo materyalên metalî, lêkolîna li ser teksturkirina rûyê lazerê ya ultrafast dikare taybetmendiyên şilbûna rûyê metal baştir bike, taybetmendiyên rijandin û lixwekirinê yên rûyê baştir bike, girêdana pêçanê, û pirbûn û girêdana arasteyî ya şaneyan zêde bike.
Wêne 8. Taybetmendiyên superhîdrofobîk ên rûyê silîkonê yê bi lazerê hatî amadekirin
Wekî teknolojiyeke pêvajoyê ya pêşketî, pêvajoya lazerê ya ultralez xwedî taybetmendiyên herêma germê ya piçûk, pêvajoya ne-xêzik a têkiliyê bi materyalan re, û pêvajoya çareseriya bilind a li derveyî sînorê difraksiyonê ye. Ew dikare pêvajoya mîkro-nano ya bi kalîte û rastbûna bilind a materyalên cûrbecûr û çêkirina avahiyên mîkro-nano yên sê-alî pêk bîne. Bi destxistina çêkirina lazerê ya materyalên taybetî, avahiyên tevlihev û cîhazên taybetî rêyên nû ji bo hilberîna mîkro-nano vedike. Niha, lazerê femtoçirkeyî di gelek warên zanistî yên pêşketî de bi berfirehî hatiye bikar anîn: lazerê femtoçirkeyî dikare ji bo amadekirina cîhazên optîkî yên cûrbecûr, wekî rêzikên mîkrolens, çavên tevlihev ên biyonîk, rêberên pêlên optîkî û metasurfaces were bikar anîn; bi karanîna rastbûna xwe ya bilind, çareseriya bilind û bi kapasîteyên pêvajoya sê-alî, lazerê femtoçirkeyî dikare çîpên mîkrofluidîk û optofluidîk ên wekî pêkhateyên mîkrogermker û kanalên mîkrofluidîk ên sê-alî amade bike an jî entegre bike; Herwiha, lazera femtoçirkeyan dikare cureyên cûda yên mîkro-nanosazên rûvî jî amade bike da ku fonksiyonên dijî-refleks, dijî-refleks, super-hîdrofobîk, dijî-qeşa û yên din bi dest bixe; ne tenê ew, lazera femtoçirkeyan di warê biyotibbê de jî hatiye sepandin, di warên wekî mîkro-stentên biyolojîkî, substratên çanda hucreyê û wênekirina mîkroskopîk a biyolojîkî de performansek berbiçav nîşan dide. Perspektîfên serîlêdana berfireh. Niha, warên serîlêdana pêvajoya lazera femtoçirkeyan sal bi sal berfireh dibin. Ji bilî mîkro-optîk, mîkrofluîdîk, mîkro-nanosazên pir-fonksiyonel û sepanên endezyariya biyopizîşkî yên ku li jor hatine behs kirin, ew di hin warên nû de, wekî amadekirina metasurface, çêkirina mîkro-nano û hilanîna agahdariya optîkî ya pir-alî, û hwd. rolek mezin dilîze.
Dema weşandinê: 17ê Nîsanê, 2024
