லேசர் மூலம் வைரத்தைச் செதுக்குதல்: ஒளியைக் கொண்டு கடினமான பொருளை வெல்லுதல்

வைரம்வைரம் இயற்கையிலேயே மிகவும் கடினமான ஒரு பொருளாகும், ஆனால் அது வெறும் ஆபரணப் பொருள் மட்டுமல்ல. இந்தப் பொருள் செம்பை விட ஐந்து மடங்கு வேகமான வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, அதீத வெப்பத்தையும் கதிர்வீச்சையும் தாங்கக்கூடியது, ஒளியைக் கடத்தக்கூடியது, மின்காப்புத் திறன் கொண்டது, மேலும் ஒரு குறைக்கடத்தியாக மாற்றப்படவும் முடியும். இருப்பினும், இந்த "மீத்திறன்கள்" தான் வைரத்தை பதப்படுத்துவதற்கு "மிகவும் கடினமான" பொருளாக ஆக்குகின்றன – பாரம்பரியக் கருவிகளால் அதை வெட்ட முடிவதில்லை அல்லது அதில் விரிசல்களை ஏற்படுத்திவிடுகின்றன. லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் வருகைக்குப் பின்னரே, மனிதர்கள் இறுதியாக இந்த "பொருட்களின் அரசனை" வெல்வதற்கான ஒரு திறவுகோலைக் கண்டறிந்தனர்.

லேசரால் எப்படி வைரத்தை 'வெட்ட' முடிகிறது?

சூரிய ஒளியை ஒரு உருப்பெருக்கி மூலம் குவித்து காகிதத்தைப் பற்ற வைப்பதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். லேசர் மூலம் வைரத்தைப் பதப்படுத்தும் கொள்கையும் இதைப் போன்றதே, ஆனால் இன்னும் துல்லியமானது. அதிக ஆற்றல் கொண்ட லேசர் கற்றை ஒன்று வைரத்தின் மீது படும்போது, ​​ஒரு நுண்ணிய "கார்பன் அணு உருமாற்றம்" நிகழ்கிறது:

1. வைரம் கிராஃபைட்டாக மாறுகிறது: ஒரு வைரம் உடனடியாக பென்சில் முனையாகச் சிதைவதைப் போலவே, லேசர் ஆற்றலானது வைரத்தின் மேற்பரப்பு அமைப்பை (sp³) மென்மையான கிராஃபைட்டாக (sp²) மாற்றுகிறது.

2. கிராஃபைட் "ஆவியாக்கப்படுகிறது": கிராஃபைட் அடுக்கு உயர் வெப்பநிலையில் பதங்கமாகிறது அல்லது ஆக்ஸிஜனால் அரிக்கப்பட்டு, துல்லியமான செயலாக்க அடையாளங்களை விட்டுச்செல்கிறது. 3. முக்கிய திருப்புமுனை: குறைபாடுகள். கோட்பாட்டளவில், குறைபாடற்ற வைரத்தை புற ஊதா லேசர் (அலைநீளம் <229 nm) மூலம் மட்டுமே செயலாக்க முடியும், ஆனால் உண்மையில், செயற்கை வைரங்களில் எப்போதும் சிறிய குறைபாடுகள் (மாசுக்கள் மற்றும் தானிய எல்லைகள் போன்றவை) உள்ளன. இந்தக் குறைபாடுகள், சாதாரண பச்சை ஒளி (532 nm) அல்லது அகச்சிவப்பு லேசர் (1064 nm) உறிஞ்சப்படுவதை அனுமதிக்கும் "துளைகள்" போன்றவை. குறைபாடுகளின் பரவலை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம், வைரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தைச் செதுக்குமாறு விஞ்ஞானிகளால் லேசருக்கு "கட்டளையிட" கூட முடியும்.

லேசர் வகை: “உலை” என்பதிலிருந்து “பனிக்கட்டி கத்தி” வரையிலான பரிணாம வளர்ச்சி

லேசர் செயலாக்கம் என்பது கணினி எண் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், மேம்பட்ட ஒளியியல் அமைப்புகள் மற்றும் உயர் துல்லியமான, தானியங்கு பணிப்பொருள் நிலைப்படுத்தல் ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைத்து ஒரு ஆராய்ச்சி மற்றும் உற்பத்தி செயலாக்க மையத்தை உருவாக்குகிறது. வைரச் செயலாக்கத்தில் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​இதன் மூலம் திறமையான மற்றும் உயர் துல்லியமான செயலாக்கத்தை அடைய முடியும்.

1. மைக்ரோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம்: மைக்ரோசெகண்ட் லேசர் துடிப்பின் அகலம் பெரியது, மேலும் இது பொதுவாக கரடுமுரடான செயலாக்கத்திற்கு ஏற்றது. மோட் லாக்கிங் தொழில்நுட்பம் தோன்றுவதற்கு முன்பு, லேசர் துடிப்புகள் பெரும்பாலும் மைக்ரோசெகண்ட் மற்றும் நானோசெகண்ட் வரம்பில் இருந்தன. தற்போது, ​​மைக்ரோசெகண்ட் லேசர்களைக் கொண்டு நேரடியாக வைரத்தைச் செயலாக்குவது குறித்த அறிக்கைகள் குறைவாகவே உள்ளன, மேலும் அவற்றில் பெரும்பாலானவை பின்தளச் செயலாக்கப் பயன்பாட்டுத் துறையில் கவனம் செலுத்துகின்றன.

2. நானோநொடி லேசர் செயலாக்கம்: நானோநொடி லேசர்கள் தற்போது சந்தையில் ஒரு பெரிய பங்கைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை நல்ல நிலைத்தன்மை, குறைந்த செலவு மற்றும் குறுகிய செயலாக்க நேரம் போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. அவை நிறுவன உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், நானோநொடி லேசர் அரிப்புச் செயல்முறையானது மாதிரியை வெப்பரீதியாகச் சிதைக்கிறது, மேலும் அதன் புறத்தோற்ற வெளிப்பாடாக, இந்தச் செயலாக்கம் ஒரு பெரிய வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதியை உருவாக்குகிறது.

3. பிகோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம்: பிகோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம் என்பது நானோசெகண்ட் லேசர் வெப்பச் சமநிலை நீக்கத்திற்கும் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் குளிர் செயலாக்கத்திற்கும் இடைப்பட்டதாகும். இதில் துடிப்பின் கால அளவு கணிசமாகக் குறைக்கப்படுவதால், வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதியால் ஏற்படும் சேதம் பெருமளவில் குறைகிறது.

4. ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம்: அதிவேக லேசர் தொழில்நுட்பம் வைரத்தை நுட்பமாகச் செயலாக்குவதற்கான வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது, ஆனால் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர்களின் அதிக விலை மற்றும் பராமரிப்புச் செலவு ஆகியவை செயலாக்க முறைகளின் முன்னேற்றத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. தற்போது, ​​இது தொடர்பான பெரும்பாலான ஆராய்ச்சிகள் ஆய்வக நிலையிலேயே உள்ளன.

முடிவு

'வெட்ட முடியாத நிலை' என்பதிலிருந்து 'விருப்பப்படி செதுக்கும்' நிலை வரை, லேசர் தொழில்நுட்பம் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது.வைரம் இனி ஆய்வகத்தில் அடைபட்டுக் கிடக்கும் ஒரு “குவளை” அல்ல. தொழில்நுட்பத்தின் தொடர் வளர்ச்சியால், எதிர்காலத்தில் நாம் காணக்கூடும்: கைபேசிகளில் வெப்பத்தை வெளியேற்றும் வைரத் துகள்கள், தகவல்களைச் சேமிக்க வைரங்களைப் பயன்படுத்தும் குவாண்டம் கணினிகள், மேலும் மனித உடலில் பொருத்தப்படும் வைர உயிரி உணர்விகள்… ஒளியும் வைரங்களும் ஆடும் இந்த நடனம் நமது வாழ்க்கையை மாற்றுகிறது.