Prensip, kalite ak aplikasyon yonetwayaj lazèteknoloji
Teknoloji netwayaj lazè a se yon aplikasyon siksè nan teknoloji lazè nan domèn enjenyè a. Prensip debaz li se itilize dansite enèji lazè a ki wo pou kominike avèk kontaminan ki kole sou substra pyès travay la, sa ki lakòz yo separe de substra a sou fòm ekspansyon tèmik enstantane, fizyon, ak evaporasyon gaz. Teknoloji netwayaj lazè a karakterize pa gwo efikasite, respè pou anviwònman an, ak konsèvasyon enèji. Li te aplike avèk siksè nan domèn tankou netwayaj mwazi kawotchou, retire penti karosri avyon, ak restorasyon ansyen bagay kiltirèl.
Teknoloji netwayaj tradisyonèl yo enklinetwayaj friksyon mekanik(netwayaj sablaj, netwayaj ak jè dlo anba gwo presyon, elatriye), netwayaj korozyon chimik, netwayaj à ultrasons, netwayaj glas sèk, elatriye. Teknoloji netwayaj sa yo te lajman itilize nan divès endistri. Pa egzanp, netwayaj sablaj ka retire tach rouye metal, bav sifas metal, ak vèni twa-prèv sou sikwi sikwi lè yo chwazi abrazif ki gen diferan dite. Teknoloji netwayaj korozyon chimik la lajman itilize nan netwayaj tach lwil sou sifas ekipman yo, kal nan chodyè, ak tiyo lwil oliv. Malgre ke teknoloji netwayaj sa yo te byen devlope, yo toujou gen kèk pwoblèm. Pa egzanp, netwayaj sablaj ka fasilman lakòz domaj nan sifas ki trete a, epi netwayaj korozyon chimik ka lakòz polisyon anviwònman an ak korozyon nan sifas ki netwaye a si yo pa jere byen. Aparisyon teknoloji netwayaj lazè reprezante yon revolisyon nan teknoloji netwayaj. Li pwofite dansite enèji segondè, presizyon segondè, ak transmisyon efikas enèji lazè, epi li gen avantaj evidan sou teknoloji netwayaj tradisyonèl yo an tèm de efikasite netwayaj, presizyon netwayaj, ak kote netwayaj. Li ka efektivman evite polisyon anviwònman ki koze pa netwayaj korozyon chimik ak lòt teknoloji netwayaj, epi li pa pral lakòz domaj nan substra a.
Alò, kisa netwayaj lazè ye? Netwayaj lazè se yon pwosesis kote yo itilize yon reyon lazè pou retire materyèl sou sifas yon solid (oswa pafwa yon likid). Lè flux lazè a ba, materyèl la chofe pa enèji lazè ki absòbe a epi li evapore oswa sublime. Lè flux lazè a wo, materyèl la anjeneral transfòme an plasma. Anjeneral, netwayaj lazè refere a retire materyèl lè l sèvi avèk lazè pulsasyon, men si entansite lazè a ase wo, yo ka itilize yon reyon lazè vag kontinyèl pou retire materyèl la. Lazè èksimè limyè iltravyolèt pwofon an sitou itilize pou ablasyon optik. Longèdonn lazè ki itilize pou ablasyon optik la se apeprè 200nm. Pwofondè absòpsyon enèji lazè a ak kantite materyèl ki retire pa yon sèl pulsasyon lazè depann de pwopriyete optik materyèl la, osi byen ke longèdonn lazè a ak longè pulsasyon an. Mas total ki retire nan sib la pa chak pulsasyon lazè anjeneral rele vitès ablasyon an. Vitès eskanè reyon lazè a ak kouvèti liy eskanè a, elatriye, pral afekte pwosesis ablasyon an anpil.
Kalite Teknoloji Netwayaj Lazè
1) Netwayaj lazè sèk: Netwayaj lazè sèk refere a iradyasyon dirèk pyès la ap netwaye a pa yon lazè pulsasyon, sa ki lakòz baz la oswa kontaminan sifas yo absòbe enèji epi ogmante tanperati a, sa ki lakòz ekspansyon tèmik oswa vibrasyon tèmik baz la, kidonk separe de yo. Metòd sa a ka divize an de sitiyasyon: youn se ke kontaminan sifas yo absòbe enèji lazè epi elaji; lòt la se ke baz la absòbe enèji lazè epi jenere vibrasyon tèmik. An 1969, SM Bedair et al. te dekouvri ke divès metòd tretman sifas tankou tretman chalè, korozyon chimik, ak netwayaj sablaj tout gen diferan dezavantaj. An menm tan, dansite enèji ki wo apre konsantrasyon lazè a ka fè fenomèn evaporasyon sifas materyèl la posib, sa ki pèmèt posiblite pou netwayaj ki pa destriktif nan sifas materyèl la. Atravè eksperyans, yo te jwenn ke lè l sèvi avèk yon lazè rubi Q-switched ak yon dansite pouvwa 30 MW/cm2 ka reyalize netwayaj kontaminan sifas materyèl silikon san domaje baz la, e pou premye fwa, yo te reyalize netwayaj lazè sèk nan kontaminan sifas materyèl. Yo ka eksprime to jeneral la pa to detachman fragman kouch fim nan, jan sa a:
Nan fòmil la, ε reprezante endèks enèji pulsasyon lazè a, h reprezante endèks epesè kouch fim polyan an, epi E reprezante endèks modil elastik kouch fim nan.
2) Netwayaj Lazè Mouye: Anvan yo ekspoze pyès ki pral netwaye a anba lazè pulsasyon an, yo aplike yon fim likid pre-kouvri sifas la. Anba aksyon lazè a, tanperati fim likid la monte rapidman epi li vaporize. Nan moman vaporizasyon an, yon vag enpak pwodui, ki aji sou patikil polyan yo epi ki lakòz yo detache de substra a. Metòd sa a egzije pou substra a ak fim likid la pa reyaji youn ak lòt, kidonk limite seri materyèl ki aplikab yo. An 1991, K. Imen et al. te adrese pwoblèm polisyon patikil sub-mikwon rezidyèl sou sifas wafer semi-kondiktè ak materyèl metal apre yo te fin itilize metòd netwayaj tradisyonèl yo, epi yo te etidye aplikasyon kouch yon fim sou sifas substra materyèl la ki ka absòbe enèji lazè avèk efikasite. Apre sa, lè l sèvi avèk yon lazè CO2, fim nan te absòbe enèji lazè a epi li ogmante rapidman nan tanperati epi li bouyi, sa ki jenere vaporizasyon eksplozif, ki retire polyan yo nan sifas substra a. Metòd netwayaj sa a rele netwayaj lazè mouye.
3) Netwayaj Ond Chòk Plasma Lazè: Ond chòk plasma lazè yo pwodui lè lazè a iradyasyon mwayen lè a epi li lakòz fòmasyon yon ond chòk plasma esferik. Ond chòk la aji sou sifas pyès travay la pou netwaye a epi li libere enèji pou retire polisyon yo. Lazè a pa aji sou substra a, kidonk li pa domaje substra a. Teknoloji netwayaj ond chòk plasma lazè a kounye a kapab netwaye patikil ki gen dyamèt plizyè dizèn nanomèt, epi pa gen okenn restriksyon sou longèdonn lazè a. Prensip fizik netwayaj plasma a ka rezime jan sa a: a) Reyon lazè lazè a emèt la absòbe pa kouch kontaminasyon an sou sifas trete a. b) Gwo kantite absòpsyon an fòme yon plasma k ap agrandi rapidman (gaz enstab trè iyonize) epi li jenere yon ond enpak. c) Ond enpak la lakòz polisyon yo fragmante epi retire. d) Lajè pulsasyon pulsasyon limyè a dwe ase kout pou evite akimilasyon tèmik ki ta ka domaje sifas trete a. e) Eksperyans yo montre ke lè gen oksid sou sifas metal la, plasma pwodui sou sifas metal la. Plasma pwodui sèlman lè dansite enèji a depase papòt la, ki depann de kouch kontaminasyon an oswa kouch oksid la retire. Efè papòt sa a trè enpòtan pou yon netwayaj efikas pandan y ap asire sekirite materyèl substra a. Aparans plasma a gen yon dezyèm papòt tou. Si dansite enèji a depase papòt sa a, materyèl substra a ap domaje. Pou fè yon netwayaj efikas pandan y ap asire sekirite materyèl substra a, paramèt lazè yo dwe ajiste selon sitiyasyon an pou asire ke dansite enèji pulsasyon limyè a estrikteman ant de papòt yo. An 2001, JM Lee et al. te itilize karakteristik ke lazè gwo puisans pwodui vag chòk plasma lè yo konsantre, epi yo te itilize yon lazè pulsasyon ak yon dansite enèji 2.0 J/cm2 (anpil pi wo pase papòt domaj wafer silikon yo) pou iradye paralèl ak wafer silikon an, netwaye avèk siksè patikil tengstèn 1 μm ki te adsorbe sou sifas wafer silikon an. Metòd netwayaj sa a rele netwayaj vag chòk plasma lazè, epi an reyalite, netwayaj vag chòk plasma lazè se yon kalite netwayaj lazè sèk. Objektif orijinal twa teknoloji netwayaj lazè sa yo se te pou netwaye ti patikil ki te sou sifas plak semi-kondiktè yo. Nou ka di ke teknoloji netwayaj lazè a te parèt ak devlopman teknoloji semi-kondiktè a. Sepandan, teknoloji netwayaj lazè a te kontinye aplike nan lòt domèn, tankou netwayaj mwazi kawotchou, retire penti po avyon, ak restorasyon sifas atifak. Pandan ke anba radyasyon lazè, gaz inaktif ka soufle sou sifas substra a. Lè kontaminan yo retire sou sifas la, gaz la pral soufle yo imedyatman sou sifas la pou evite polisyon ankò ak oksidasyon sifas la.
Laaplikasyon teknoloji netwayaj lazè
1) Nan domèn semi-kondiktè a, netwayaj waf semi-kondiktè yo ak substrats optik yo enplike menm pwosesis la, ki se trete matyè premyè yo nan fòm yo mande yo atravè koupe, moulen, elatriye. Pandan pwosesis sa a, kontaminan patikil yo antre, ki difisil pou retire epi ki lakòz pwoblèm kontaminasyon grav repete. Kontaminan ki sou sifas waf semi-kondiktè yo ka afekte kalite enprime sikwi sikwi yo, kidonk diminye dire lavi chip semi-kondiktè yo. Kontaminan ki sou sifas substrats optik yo ka afekte kalite aparèy optik ak kouch yo, epi yo ka mennen nan yon distribisyon enèji inegal, sa ki diminye dire lavi a. Piske netwayaj sèk lazè gen tandans lakòz domaj nan sifas substrats la, metòd netwayaj sa a mwens itilize nan netwayaj waf semi-kondiktè yo ak substrats optik yo. Netwayaj mouye lazè ak netwayaj vag chòk plasma lazè gen plis aplikasyon siksè nan domèn sa a. Xu Chuanyi et al. te etidye depo penti mayetik espesyal mikwo-echèl sou sifas substrats optik ultra-lis kòm yon fim dyelèktrik, epi answit yo te itilize yon lazè pulsasyon pou netwayaj. Efè netwayaj la te bon, byenke kantite patikil enpurte pou chak inite sifas te ogmante, gwosè ak zòn pwoteksyon patikil enpurte yo te redwi anpil. Metòd sa a ka efektivman netwaye patikil enpurte mikwo-echèl yo sou sifas substrat optik ultra-lis yo. Zhang Ping te etidye enfliyans distans travay ak enèji lazè sou efè netwayaj kontaminan diferan gwosè patikil nan teknoloji netwayaj plasma lazè. Rezilta eksperimantal yo te montre ke pou patikil polistirèn sou substrat vè kondiktif, distans travay optimal pou enèji 240 mJ te 1.90 mm. Ofiramezi enèji lazè a te ogmante, efè netwayaj la te amelyore anpil, epi kontaminan gwo patikil yo te pi fasil pou netwaye.
2) Nan domèn materyèl metalik yo, netwayaj sifas materyèl metalik yo diferan de netwayaj waf semi-kondiktè ak substrats optik. Kontaminan ki dwe netwaye yo fè pati kategori makroskopik la. Kontaminan ki sou sifas materyèl metalik yo sitou gen ladan yo kouch oksid (kouch rouye), kouch penti, kouch, ak lòt atachman, epi yo ka klase an kontaminan òganik (tankou kouch penti, kouch) ak kontaminan inòganik (tankou kouch rouye). Netwayaj kontaminan sifas materyèl metalik yo fèt sitou pou satisfè egzijans pwosesis oswa itilizasyon ki vin apre yo, tankou retire apeprè 10 μm kouch oksid sou sifas pyès alyaj Titàn anvan soude, retire kouch penti orijinal la sou sifas po a pandan gwo reparasyon avyon pou fasilite re-espre, epi netwaye regilyèman patikil kawotchou ki tache ak mwazi kawotchou a pou asire pwòpte sifas la ak kalite ak dire lavi mwazi an. Papòt domaj materyèl metalik yo pi wo pase papòt netwayaj lazè kontaminan sifas yo. Lè w chwazi yon lazè pouvwa ki apwopriye, ou ka reyalize yon pi bon efè netwayaj. Teknoloji sa a te aplike avèk matirite nan kèk domèn. Wang Lihua et al. Yo te etidye aplikasyon teknoloji netwayaj lazè nan tretman po oksid sou sifas alyaj aliminyòm ak alyaj Titàn. Rezilta rechèch yo te montre ke itilizasyon yon lazè ak yon dansite enèji 5.1 J/cm2 te kapab netwaye kouch oksid sou sifas alyaj aliminyòm A5083-111H la tout pandan y ap kenbe bon jan kalite substra a, epi itilizasyon yon lazè pulsasyon ak yon puisans mwayèn 100 W nan yon fason eskanè te kapab efektivman netwaye kouch oksid sou sifas alyaj Titàn yo epi amelyore dite sifas materyèl la. Konpayi lokal tankou Ruike Laser, Daqu Laser, ak Shenzhen Chuangxin te devlope ekipman netwayaj lazè ki te lajman itilize pou netwaye mwazi kawotchou tankou kawotchou, kouch rouye metal, ak tach lwil sou sifas konpozan yo.
3) Nan domèn relik kiltirèl yo, netwayaj relik metal ak wòch ansanm ak sifas papye nesesè pou retire kontaminan tankou pousyè tè ak tach lank ki parèt sou sifas yo akòz istwa long yo. Kontaminan sa yo bezwen retire pou retabli relik yo. Pou travay papye tankou kaligrafi ak penti, lè yo mal estoke, mwazi grandi sou sifas yo epi fòme tach. Tach sa yo afekte seryezman aparans orijinal papye a, espesyalman pou papye ki gen gwo valè kiltirèl oswa istorik, sa ki pral afekte apresyasyon ak pwoteksyon li. Zhao Ying et al. te etidye posibilite pou itilize lazè iltravyolèt pou netwaye tach mwazi sou woulo papye. Rezilta eksperimantal yo te montre ke itilize yon lazè ak yon dansite enèji 3.2 J/mm2 pou eskane yon fwa te kapab retire tach mens, epi eskane de fwa te kapab retire tach yo nèt. Sepandan, si enèji lazè ki itilize a twò wo, li pral domaje woulo papye a pandan y ap retire tach yo. Zhang Xiaotong et al. te retabli avèk siksè yon relik an bwonz dore lè l sèvi avèk metòd fim likid iradyasyon vètikal lazè. Zhang Licheng et al. te itilize teknoloji netwayaj lazè nan restorasyon yon ti estati potri fi ki pentire nan Dinasti Han. Yuan Xiaodong et al. Yo te etidye efè teknoloji netwayaj lazè nan netwayaj wòch yo epi yo te konpare domaj ki te fèt sou kò grè a anvan ak apre netwayaj la, ansanm ak efè netwayaj tach lank, polisyon lafimen, ak polisyon penti.
Konklizyon: Teknoloji netwayaj lazè se yon teknik relativman avanse, ak gwo pwospè rechèch ak aplikasyon nan domèn presizyon tankou ayewospasyal, ekipman militè, ak jeni elektwonik ak elektrik. Kounye a, teknoloji netwayaj lazè te aplike avèk siksè nan kèk domèn, gras a pèfòmans netwayaj efikas, ekolojik ak ekselan li. Domèn aplikasyon li yo ap agrandi piti piti. Devlopman teknoloji netwayaj lazè a pa sèlman aplike avèk matirite nan domèn tankou retire penti ak retire rouye, men tou, te gen rapò sou itilizasyon lazè pou netwaye kouch oksid sou fil metal nan dènye ane yo. Ekspansyon domèn aplikasyon ki deja egziste yo ak devlopman nouvo domèn yo se fondasyon devlopman teknoloji netwayaj lazè. Rechèch ak devlopman nouvo ekipman netwayaj lazè ak devlopman nouvo ekipman netwayaj lazè pral montre diferansyasyon, sa ki lakòz divès fonksyon. Nan lavni, reyalize netwayaj lazè konplètman otomatik atravè koperasyon ak robo endistriyèl yo posib tou. Tandans devlopman teknoloji netwayaj lazè a se jan sa a:
(1) Ranfòse rechèch sou teyori netwayaj lazè pou gide aplikasyon teknoloji netwayaj lazè a. Apre yo fin revize yon gwo kantite dokiman, yo jwenn ke pa gen okenn sistèm teyorik ki gen matirite ki sipòte teknoloji netwayaj lazè, epi pifò etid yo baze sou eksperyans. Etabli yon sistèm teyorik netwayaj lazè se fondasyon pou plis devlopman ak matirite teknoloji netwayaj lazè a.
(2) Ekspansyon domèn aplikasyon ki deja egziste yo ak nouvo domèn aplikasyon. Teknoloji netwayaj lazè te aplike avèk siksè nan domèn tankou retire penti ak retire rouye, e te gen rapò sou itilizasyon lazè pou netwaye kouch oksid sou fil metal nan dènye ane yo. Ekspansyon domèn aplikasyon ki deja egziste yo ak devlopman nouvo domèn yo se tè fètil pou devlopman teknoloji netwayaj lazè.
(3) Rechèch ak devlopman nouvo ekipman netwayaj lazè. Devlopman nouvo ekipman netwayaj lazè yo pral montre diferansyasyon. Youn nan kalite ekipman yo se ekipman ki gen yon sèten inivèsalite ki kouvri plizyè domèn aplikasyon, tankou yon aparèy ki ka an menm tan reyalize fonksyon retire penti ak retire rouye. Lòt kalite a se ekipman espesyalize pou bezwen espesifik, tankou konsepsyon ekipman espesifik oswa fib optik pou reyalize fonksyon pou netwaye polyan nan ti espas. Atravè koperasyon ak robo endistriyèl yo, netwayaj lazè konplètman otomatik la se tou yon direksyon aplikasyon popilè.
Dat piblikasyon: 17 Jiyè 2025
