Lazer bilen arassalamak tehnologiýasyinženerçilik ulgamynda lazer tehnologiýasynyň üstünlikli ulanylmagydyr. Onuň esasy prinsipi lazer şöhleleri bilen iş bölekleriniň substratlaryna ýapyşýan hapalanmalaryň arasyndaky özara täsiri üpjün etmek üçin lazerleriň ýokary energiýa dykyzlygyndan peýdalanýar. Hapalanmalar substratlardan derrew termal giňelme, ereme, gazyň uçup gitmegi we beýleki mehanizmler arkaly bölünýär. Ýokary netijeliligi, ekologiýa taýdan arassalygy we energiýany tygşytlamagy bilen öwünýän lazer arassalaýyş tehnologiýasy teker galyplaryny arassalamakda, uçaryň kuzowynyň boýagyny aýyrmakda, medeni ýadygärlikleri dikeltmekde we beýleki ugurlarda üstünlikli ulanyldy.
Adaty arassalaýyş tehnologiýalaryna mehaniki sürtülme arassalamak (çäge sepmek, ýokary basyşly suw çüwdürimi bilen arassalamak we ş.m.), himiki korroziýa arassalamak, ultrases arassalamak, gurak buz arassalamak we başgalar girýär. Bu tehnologiýalar pudaklarda giňden ulanylýar. Mysal üçin, çäge sepmek dürli gatylykdaky abraziwleri saýlamak arkaly metal pos tegmillerini, ýüzdäki gyrymsylyklary we konformal örtükleri aýryp biler. Himiki korroziýa arassalamak enjamlaryň ýüzindäki ýag gabyklaryny aýyrmak, gazan gabyklaryny arassalamak we nebit turbalarynyň dykylmagyny açmak üçin giňden ulanylýar. Ösen bolsa-da, däp bolan usullaryň belli bir kemçilikleri bar: çäge sepmek işlenen ýüzlere aňsatlyk bilen zyýan ýetirýär we himiki korroziýa arassalamak daşky gurşawyň hapalanmagyna sebäp bolýar we nädogry ulanylanda substratlary poslap biler. Lazer arassalamak usulynyň peýda bolmagy arassalamak tehnologiýasynda rewolýusiýa alamatlandyrýar. Lazerleriň ýokary energiýa dykyzlygyny, takyklygyny we netijeli geçirijiligini ulanyp, lazer arassalamak arassalamak netijeliligi, takyklygy we ýerleşdirilişi babatda däp bolan usullardan has gowy netije berýär. Ol himiki arassalamakdan daşky gurşawyň hapalanmagyny aradan aýyrýar we substratlara hiç hili zyýan ýetirmeýär.
Lazer bilen arassalamagyň ýörelgeleri
Lazer arassalaýyş näme? Ol lazer şöhlesi arkaly materiallary gaty (ýa-da käwagt suwuk) ýüzlerden aýyrmak prosesini aňladýar. Pes lazer akymynda, siňdirilen lazer energiýasy materiallary gyzdyrýar we bugarmaga ýa-da sublimasiýa sebäp bolýar. Ýokary lazer akymynda materiallar adatça plazma öwrülýär. Lazer arassalaýyşda adatça materiallary aýyrmak üçin impulsly lazerler ulanylýar, ýöne üznüksiz tolkunly lazer şöhleleri materiallary ýeterlik intensiwlikde ablýasiýa edip bilýär. Tolkun uzynlygy 200 nm töweregi bolan çuňňur ultramelewşe eksimer lazerler esasan fotoablýasiýa üçin ulanylýar.
Çuňlugylazer energiýasysiňdiriliş we her impulsda aýrylýan materialyň mukdary materialyň optiki häsiýetlerine, şeýle hem lazeriň tolkun uzynlygyna we impulsyň dowamlylygyna baglydyr. Her impulsda nyşanadan alynýan umumy massa ablýasiýa tizligi hökmünde kesgitlenýär. Skanirleme tizligi we çyzyk örtügi ýaly lazer şöhlelenme häsiýetnamalary ablýasiýa prosesine düýpli täsir edýär.
Lazer arassalaýyş tehnologiýasynyň görnüşleri
1) Lazer bilen gurak arassalamak
Lazer bilen gurak arassalamak öz içine alýarIş bölekleriniň göni impulsly lazer şöhlelendirmesi. Hapalanýan maddalar ýa-da substratlar lazer energiýasyny özüne siňdirip, olaryň temperaturasyny ýokarlandyrýar we hapalanýan maddalary substratlardan aýyrýan termal giňelmegi ýa-da substratyň termal titremesini döredýär. Bu iki ýagdaýda bolup geçýär: ýa ýüzleý hapalanýan maddalar lazer energiýasyny özüne siňdirip giňelýär, ýa-da substratlar energiýany özüne siňdirip, termal titreýär.
1969-njy ýylda SM Bedair we beýlekiler adaty ýüzleý bejeriş usullarynyň (ýylylyk bilen işleme, himiki poslama, çäge bilen arassalamak) hemmesiniň çäklendirmeleriniň bardygyny anykladylar. Olar fokuslanan lazerleriň ýokary energiýa dykyzlygynyň substratlara zyýan ýetirmezden ýüzleý materiallary buglandyryp biljekdigini gördüler. Tejribeler 30 MW/sm² kuwwatly dykyzlyga eýe bolan Q-switchli ýakut lazeriniň substrata zyýan ýetirmezden kremniý ýüzlerinden hapa maddalary arassalap biljekdigini tassyklady, bu bolsa lazer bilen gurak arassalamagyň ilkinji amala aşyrylmagyny alamatlandyrdy.
Umumy arassalamak tizligini aşakda görkezilişi ýaly, plýonka galyndylarynyň aýrylma tizligi arkaly görkezmek bolar:
(Formula: ε—lazer impuls energiýasynyň indeksi; h—hapalanýan plýonkanyň galyňlygynyň indeksi; E—plýonkanyň elastiklik modulynyň indeksi)
2) Lazer bilen çygly arassalamak
Impulsly lazer şöhlelendirmesinden öň, iş böleginiň ýüzüne suwuk plýonka öňünden örtülýär. Lazer energiýasy plýonkany çalt gyzdyrýar we buglandyrýar, bu bolsa hapa bölejiklerini substratdan aýyrýan derrew şok tolkunyny döredýär. Bu usul substrat bilen suwuk plýonkanyň arasynda himiki reaksiýa talap etmeýär, bu bolsa onuň ulanylýan materiallaryny çäklendirýär.
1991-nji ýylda K. Imen we beýlekiler ýarymgeçiriji plastinkalardaky we metallardaky galan submikron hapalanmalaryny adaty arassalamakdan soň çözdüler. Olar substratlary lazer siňdiriji plýonka bilen örtdiler we ony CO₂ lazer bilen şöhlelendirdiler. Plýonka energiýany özüne siňdirdi, çalt gyzdyrdy, gaýnady we partlaýjy buglanmaya uçrady, ýüzdäki hapalanmalary aýyrdy - bu lazer çygly arassalamagy kesgitleýär.
3) Lazer plazma şok tolkunly arassalamak
Lazer plazma şok tolkunlary lazerler şöhlelenme wagtynda howany sferiki plazma şok tolkunlaryna ionlaşdyranda emele gelýär. Bu şok tolkunlary substratlara urulýar we substrata zyýan ýetirmezden hapa maddalary aýyrmak üçin energiýa bölüp çykarýar (lazerler substratlar bilen gönüden-göni täsirleşmeýär). Bu tehnologiýa onlarça nanometr ýaly kiçi bölejikleri arassalaýar we lazeriň tolkun uzynlygyna hiç hili çäklendirme girizmeýär.
Plazma arassalamagyň fiziki prinsipleri aşakdaky ýaly jemlenendir:
a) Lazer şöhleleri nyşana ýüzündäki hapa gatlagy tarapyndan siňdirilýär.
b) Ýokary energiýa siňdirilişi çalt giňelýän plazmany (ýokary derejede ionlaşan durnuksyz gaz) emele getirýär we şok tolkunlaryny döredýär.
c) Şok tolkunlary hapalaýjy maddalary bölýär we aýyrýar.
d) Lazer impulslary substrata zyýan ýetirýän ýylylyk toplanmagynyň öňüni almak üçin ýeterlik derejede gysga bolmalydyr.
e) Eksperimentler oksidler bolanda metal ýüzlerinde plazma görnüşlerini görkezýär.
Plazmanyň döremegi diňe energiýa dykyzlygynyň çäginden ýokary bolýar, bu bolsa aýrylmaly hapalanma ýa-da oksid gatlagyna baglydyr. Ikinji bir ýokary çägi bar, ondan soň substrat zaýalanýar. Substrata zyýan ýetirmezden netijeli arassalamak üçin, iki çägiň arasynda impuls energiýa dykyzlygyny saklamak üçin lazer parametrlerini sazlamaly.
2001-nji ýylda JM Li we beýlekiler ýokary kuwwatly fokuslanan lazerlerden plazma şok tolkunlaryny ulandylar. 2.0 J/sm² energiýa dykyzlygy bolan (kremniýiň zyýan çägini has ýokary) impulsly lazer kremniý plitalaryny parallel şöhlelendirdi we 1 μm wolfram bölejiklerini üstünlikli aýyrdy. Dogrusyny aýtsak, lazer plazma şok tolkunlaryny arassalamak gury arassalamagyň bir bölegidir.
Ilki başda ýarymgeçiriji plastinkalardan mikroskopiki bölejikleri aýyrmak üçin işlenip düzülen bu üç lazer arassalaýyş tehnologiýasy tekerleriň galyplaryny arassalamak, uçaryň deri boýagyny aýyrmak, medeni galyndylary dikeltmek we başga-da köp zatlara giňeldi. Lazer şöhlelendirme wagtynda substratlara inert gaz üflenip, aýrylan hapalanmalary derrew aýyrmak, gaýtadan hapalanmagyň we oksidlenmegiň öňüni almak mümkin.
Lazer Arassalaýyş Tehnologiýasynyň Ulanylyşy
1) Ýarymgeçirijiler senagaty: Ýarymgeçiriji plitalary we optiki substratlary arassalamak
Ýarymgeçirijili plastinkalar we optiki substratlar islenýän görnüşleri emele getirmek üçin birmeňzeş işleme tapgyrlaryndan (kesmek, üwemek) geçýärler, aýyrmak kyn we gaýtadan hapalanmaga meýilli bölejikli hapalanmalary döredýärler. Plastinkalardaky hapalanmalar zynjyr çap etmegiň hiline täsir edýär we çipleriň ömrüni gysgaldýar. Optiki substratlarda olar optiki enjamyň we örtügiň işini ýaramazlaşdyrýar, energiýanyň deň däl paýlanmagyna we hyzmat ömrüniň azalmagyna sebäp bolýar.
Lazerli gurak arassalamak substratyň zaýalanmak howpy sebäpli bu ýerde seýrek ulanylýar, çygly arassalamak we plazma şok tolkunly arassalamak bolsa köp sanly üstünlikli ulanylyşlara eýedir. Şu Çuanyý we beýlekiler mikron ölçegli magnit boýagy ultra ýumşak optik substratlara dielektrik plýonka hökmünde goýup, netijeli impulsly lazer arassalamak gazandylar. Umumy garyndy bölejikleri artsa-da, olaryň ölçegi we örtügi ep-esli azaldy. Çžan Ping dürli ölçegdäki bölejikler üçin iş aralygynyň we lazer energiýasynyň arassalamak netijeliligine täsirini öwrendi. Tejribeler 240 mJ lazeriň geçiriji aýnadaky polistirol bölejiklerini 1,90 mm iş aralygynda optimal arassalamak başardandygyny görkezdi. Arassalamak netijeliligi ýokary lazer energiýasy bilen ýokarlandy we uly bölejikleri aýyrmak aňsatlaşdy.
2) Metall senagaty: Metall ýüzlerini arassalamak
Metall ýüzlerini arassalamak makroskopik hapalanmalara gönükdirilendir: oksid/pas gatlaklary, boýag, örtükler we beýleki goşundylar, organiki (boýag, örtükler) ýa-da organiki däl (pas) hapalanmalar hökmünde kategoriýalaşdyrylýar. Arassalamak soňraky gaýtadan işlemek/ulanmak talaplaryna laýyk gelýär: mysal üçin, kebşirlemezden öň titan erginlerinden 10 μm galyňlykdaky oksid gatlaklaryny aýyrmak, gaýtadan boýamak üçin uçaryň daşky örtüginden boýagy aýyrmak we önümiň hilini we galypyň ömrüni üpjün etmek üçin teker galyplaryndan rezin galyndylaryny arassalamak.
Metallaryň zyýan çägi hapalaýjylary arassalamak çägine garanyňda has ýokary bolup, degişli güýç bilen işleýän lazerler bilen netijeli arassalamaga mümkinçilik berýär. Ösen ulanylyşlara şular girýär: Wang Lihua we beýlekiler 5.1 J/sm² lazeriň substratyň hilini saklap, A5083-111H alýumin ergininden oksid gatlaklaryny aýyrýandygyny we 100 W impulsly lazeriň titan ergininden oksid gatlaklaryny netijeli arassalaýandygyny we ýüziň berkligini ýokarlandyrýandygyny görkezdiler. Ýerli önüm öndürijiler (Raycus Laser, Han's Laser, Shenzhen Chuangxin) rezin galyplary, metal poslaryny we bölekleriň ýagyny aýyrmak üçin lazer arassalaýjy enjamlary giňden üpjün edýärler.
3) Medeni ýadygärlikleri gorap saklamak: Medeni ýadygärlikleri we kagyz artefaktlary arassalamak
Metal we daş medeni ýadygärlikler wagtyň geçmegi bilen hapa, syýa lekeleri we beýleki hapaçylyklary toplaýar, şonuň üçin asyl görnüşlerini dikeltmek üçin aýyrmagy talap edýär. Kagyz artefaktlary (suratlar, kalligrafiýa) nädogry saklananda kömelek we plakatlar emele gelýär, bu bolsa olaryň ýagdaýyny we medeni/taryhy gymmatyny düýpli peseldýär.
Çžao Ýing we beýlekiler tüwi kagyzyndaky galyp bölekleriniň UB lazer bilen arassalanandygyny tassykladylar: 3.2 J/mm² tizlikli bir gezek skanirlemek inçe bölekleri aýyrdy, iki gezek skanirlemek bolsa doly aýyrmagy üpjün etdi; aşa köp lazer energiýasy kagyza zyýan ýetirdi. Çžao Sýaotong lazer bilen çygly usul arkaly altyn çaýylan bürünç artefakty üstünlikli dikeltdi. Çžao Liçeng Han dinastiýasyndan boýalan zenan küýze heýkeljigine lazer bilen arassalamagy ulandy. Ýuan Sýaodong we beýlekiler daş galyndylary üçin lazer bilen arassalamagyň netijeliligini bahaladylar, substratyň zeperlenmegini we gum daşyndaky syýa, tüsse we boýag lekeleriniň aýrylmagynyň netijeliligini deňeşdirdiler.
Netije
Lazer bilen arassalamak awiakosmosda, harby enjamlarda, elektronikada we beýleki ýokary takyklykly ugurlarda giň ylmy-barlag we ulanyş mümkinçiliklerine eýe bolan ösen tehnologiýadyr. Netijeliligi, ekologiýa taýdan arassalygy we ajaýyp arassalaýyş netijeleri sebäpli köp pudaklarda ösen bu tehnologiýanyň ulanylyş ugurlary giňelmegini dowam etdirýär. Öňdebarylan boýag we pos aýyrmakdan başga-da, soňky ösüşler metal simlerdäki oksid gatlaklaryny lazer bilen arassalamagy öz içine alýar. Geljekki ösüş bar bolan ulanylyşlary giňeltmäge, täze ugurlara girmäge we enjamlary täzelemäge baglydyr:
- Amaly ulanylyşlara ýol görkezmek üçin nazary barlaglary güýçlendirmeli. Häzirki barlaglar tejribelere esaslanýar, olaryň ýetişen nazary çarçuwasy ýok. Şeýle çarçuwany döretmek tehnologik kämillik üçin örän möhümdir.
- Bar bolan we täze ugurlarda ulanylyşyny giňeldiň. Boýag/pas aýyrmakda ösen, täze ulanylyşlara metal sim oksidini arassalamak girýär, bu bolsa ösüş üçin amatly şertleri döredýär.
- Köp maksatly uniwersal enjamlara (meselem, boýag/pas aýyrmagyň bilelikdäki usuly) we ýöriteleşdirilen gurallara (meselem, çäklendirilen giňişlikler üçin ýörite enjamlar/süýümler) bölünip, täze lazer arassalaýjy enjamlary işläp düzmek. Senagat robotlary bilen integrasiýa arkaly doly awtomatlaşdyrmak geljegi uly ugurdyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2026-njy ýylyň 14-nji maýy
