Lazerle elmas "oyma": Işıkla en sert malzemeyi fethetmek
ElmasDoğadaki en sert maddedir, ancak bu sadece bir mücevher değildir. Bu malzeme bakırdan beş kat daha hızlı ısı iletkenliğine sahiptir, aşırı ısıya ve radyasyona dayanabilir, ışığı iletebilir, yalıtabilir ve hatta yarı iletkene dönüştürülebilir. Ancak elması işlenmesi "en zor" malzeme yapan da bu "süper güçlerdir" - geleneksel aletler ya onu kesemez ya da çatlaklar bırakır. Lazer teknolojisinin ortaya çıkışına kadar, insanlar nihayet bu "malzemelerin kralı"nı fethetmenin anahtarını bulamadılar.
Lazerle elmas neden "kesilebilir"?
Güneş ışığını odaklayarak kağıdı tutuşturmak için büyüteç kullandığınızı düşünün. Elmasın lazerle işlenmesi prensibi benzer, ancak daha hassastır. Yüksek enerjili bir lazer ışını elması ışınladığında, mikroskobik bir "karbon atomu metamorfozu" meydana gelir:
1. Elmas grafite dönüşür: Lazer enerjisi, tıpkı bir elmasın anında kalem ucuna "dejenere olması" gibi, yüzey elmas yapısını (sp³) daha yumuşak grafite (sp²) dönüştürür.
2. Grafit "buharlaşır": grafit tabakası yüksek sıcaklıkta süblimleşir veya oksijenle aşındırılarak hassas işleme izleri bırakır. 3. Önemli buluş: Kusurlar Teoride, kusursuz elmas yalnızca ultraviyole lazerle (dalga boyu <229 nm) işlenebilir, ancak gerçekte yapay elmaslarda her zaman küçük kusurlar (kirlilikler ve tane sınırları gibi) bulunur. Bu kusurlar, sıradan yeşil ışığın (532 nm) veya kızılötesi lazerin (1064 nm) emilmesine izin veren "delikler" gibidir. Bilim insanları, kusur dağılımını düzenleyerek lazere elmas üzerinde belirli bir desen çizmesi için "komut" bile verebilirler.
Lazer türü: "Fırın"dan "buz bıçağı"na evrim
Lazer işleme, bilgisayar sayısal kontrol sistemlerini, gelişmiş optik sistemleri ve yüksek hassasiyetli ve otomatik iş parçası konumlandırmayı bir araya getirerek bir araştırma ve üretim işleme merkezi oluşturur. Elmas işlemede kullanıldığında, verimli ve yüksek hassasiyetli işleme elde edilebilir.
1. Mikrosaniye lazer işleme Mikrosaniye lazer darbe genişliği geniştir ve genellikle kaba işleme için uygundur. Mod kilitleme teknolojisinin ortaya çıkmasından önce, lazer darbeleri çoğunlukla mikrosaniye ve nanosaniye aralığındaydı. Şu anda, mikrosaniye lazerlerle doğrudan elmas işleme hakkında çok az rapor bulunmaktadır ve bunların çoğu arka uç işleme uygulama alanına odaklanmaktadır.
2. Nanosaniye lazer işleme Nanosaniye lazerler şu anda büyük bir pazar payına sahiptir ve iyi stabilite, düşük maliyet ve kısa işlem süresi gibi avantajlara sahiptir. Kurumsal üretimde yaygın olarak kullanılırlar. Ancak nanosaniye lazer ablasyon işlemi numuneye termal olarak zarar verir ve makroskobik olarak bakıldığında, işlem büyük bir ısıdan etkilenen bölge oluşturur.
3. Pikosaniye lazer işleme Pikosaniye lazer işleme, nanosaniye lazer termal denge ablasyonu ile femtosaniye lazer soğuk işleme arasında bir işlemdir. Darbe süresi önemli ölçüde kısaldığından, ısıdan etkilenen bölgenin neden olduğu hasar büyük ölçüde azalır.
4. Femtosaniye lazer işleme Ultra hızlı lazer teknolojisi, elmas inceliğinde işleme fırsatları sunmaktadır, ancak femtosaniye lazerlerin yüksek maliyeti ve bakım maliyetleri, işleme yöntemlerinin tanıtımını sınırlamaktadır. Şu anda, ilgili araştırmaların çoğu laboratuvar aşamasındadır.
Çözüm
"Kesememekten" "istediği gibi oymaya" kadar, lazer teknolojisielmas Artık laboratuvarda hapsolmuş bir "vazo" değil. Teknolojinin ilerlemesiyle gelecekte şunları görebiliriz: cep telefonlarında ısıyı dağıtan elmas yongaları, bilgi depolamak için elmas kullanan kuantum bilgisayarlar ve hatta insan vücuduna yerleştirilen elmas biyosensörler... Işık ve elmasların bu dansı hayatımızı değiştiriyor.