Laser "ukit" na brilyante: pagsakop sa pinakamahirap na materyal na may liwanag

brilyanteay ang pinakamatigas na sangkap sa kalikasan, ngunit ito ay hindi lamang alahas. Ang materyal na ito ay may thermal conductivity na limang beses na mas mabilis kaysa sa tanso, maaaring makatiis ng matinding init at radiation, maaaring magpadala ng liwanag, mag-insulate, at maaari pang maging semiconductor. Gayunpaman, ang mga "superpower" na ito ang gumagawa ng brilyante na "pinakahirap" na materyal na iproseso - ang mga tradisyonal na tool ay hindi maaaring maputol ito o mag-iwan ng mga bitak. Ito ay hindi hanggang sa pagdating ng teknolohiya ng laser na ang mga tao sa wakas ay nakahanap ng isang susi upang masakop ang "hari ng mga materyales" na ito.

Bakit maaaring "magputol" ng brilyante ang laser?

Isipin ang paggamit ng magnifying glass upang ituon ang sikat ng araw upang mag-apoy ng papel. Ang prinsipyo ng laser processing brilyante ay katulad, ngunit mas tumpak. Kapag ang isang high-energy laser beam ay nag-iilaw ng brilyante, isang microscopic na "carbon atom metamorphosis" ang nangyayari:

1. Nagiging grapayt ang brilyante: Binabago ng enerhiya ng laser ang istraktura ng brilyante sa ibabaw (sp³) sa mas malambot na graphite (sp²), tulad ng isang brilyante na agad na "nabubulok" sa isang pencil lead.

2. Ang graphite ay "evaporated": ang graphite layer ay nag-sublimate sa mataas na temperatura o na-etch ng oxygen, na nag-iiwan ng tumpak na mga marka sa pagproseso. 3. Pangunahing tagumpay: mga depekto Sa teorya, ang perpektong brilyante ay mapoproseso lamang ng ultraviolet laser (wavelength <229 nm), ngunit sa katotohanan, ang mga artipisyal na diamante ay laging may maliliit na depekto (tulad ng mga dumi at mga hangganan ng butil). Ang mga depektong ito ay parang "mga butas" na nagpapahintulot sa ordinaryong berdeng ilaw (532 nm) o infrared laser (1064 nm) na masipsip. Ang mga siyentipiko ay maaari pa ngang "mag-utos" sa laser na mag-ukit ng isang tiyak na pattern sa brilyante sa pamamagitan ng pagsasaayos ng pamamahagi ng depekto.

Uri ng laser: Ebolusyon mula sa "furnace" hanggang sa "ice knife"

Pinagsasama ng pagpoproseso ng laser ang computer numerical control system, advanced optical system, at high-precision at automated na pagpoposisyon ng workpiece para bumuo ng research at production processing center. Inilapat sa pagproseso ng brilyante, maaari itong makamit ang mahusay at mataas na katumpakan na pagproseso.

1. Microsecond laser processing Ang lapad ng microsecond laser pulse ay karaniwang angkop para sa magaspang na pagproseso. Bago ang paglitaw ng teknolohiya ng pag-lock ng mode, ang mga pulso ng laser ay kadalasang nasa hanay ng microsecond at nanosecond. Sa kasalukuyan, kakaunti ang mga ulat sa direktang pagpoproseso ng brilyante gamit ang mga microsecond laser, at karamihan sa mga ito ay nakatuon sa back-end processing application field.

2. Nanosecond laser processing Nanosecond lasers kasalukuyang sumasakop sa isang malaking bahagi ng merkado at may mga pakinabang ng mahusay na katatagan, mababang gastos, at maikling oras ng pagproseso. Malawakang ginagamit ang mga ito sa produksyon ng negosyo. Gayunpaman, ang proseso ng nanosecond laser ablation ay thermally destructive sa sample, at ang macroscopic manifestation ay ang pagproseso ay gumagawa ng isang malaking heat-affected zone.

3. Picosecond laser processing Ang Picosecond laser processing ay nasa pagitan ng nanosecond laser thermal equilibrium ablation at femtosecond laser cold processing. Ang tagal ng pulso ay makabuluhang nabawasan, na lubos na binabawasan ang pinsala na dulot ng zone na apektado ng init.

4. Femtosecond laser processing Ang ultrafast laser technology ay nagdudulot ng mga pagkakataon para sa diamond fine processing, ngunit ang mataas na gastos at maintenance cost ng femtosecond lasers ay nililimitahan ang pag-promote ng mga pamamaraan ng pagproseso. Sa kasalukuyan, ang karamihan sa mga nauugnay na pananaliksik ay nananatili sa yugto ng laboratoryo.

Konklusyon

Mula sa "hindi maputol" hanggang sa "mag-ukit sa kalooban", ginawa ng teknolohiya ng laserbrilyante hindi na isang "plorera" na nakulong sa laboratoryo. Sa pag-ulit ng teknolohiya, sa hinaharap maaari nating makita ang: mga diamond chips na nagpapalabas ng init sa mga mobile phone, mga quantum computer na gumagamit ng mga diamante upang mag-imbak ng impormasyon, at maging ang mga biosensor ng brilyante na itinanim sa katawan ng tao... Ang sayaw na ito ng liwanag at mga diamante ay nagbabago sa ating buhay.