Molibdēns (Mo) ir unikāls metāla materiāls. Lai gan tas parasti izskatās kā neievērojams sudraba-balts metāls, tā stabilās fizikālās un ķīmiskās īpašības ļauj to plaši izmantot augstas-temperatūras un lielas{3}}spriedzes apstākļos. Tas ir neaizstājams izejmateriāls tādām nozarēm kā aviācija, kodolenerģija, pusvadītāji un precīzā medicīna. Līdz ar to molibdēna apstrāde ir ārkārtīgi sarežģīta; jo īpaši, veicot augstas-precizitātes mikro-urbumu apstrādi ar molibdēnu, lielākajai daļai tradicionālo procesu ir grūti izpildīt prasības.
Kā visprogresīvākais-mikronu-līmeņa precizitātes apstrādes process femtosekundes lāzera tehnoloģija piedāvā tādas priekšrocības kā aukstā apstrāde (aukstā ablācija), darbība bez stresa, materiāla neatkarība un augsta precizitāte, kam ir nozīmīga loma mikro-nano ražošanā dažādās jomās. Konkrēti, femtosekundes lāzeru materiāla{5}neatkarīgās īpašības efektīvi atrisina izaicinājumu, ar kuru saskaras tradicionālie procesi, apstrādājot precīzus mikro{6}caurumus molibdēnā.
Kas ir femtosekundes lāzers?
Femtosekundes lāzers attiecas uz lāzeru ar impulsa platumu femtosekundes līmenī. Femtosekunde ir laika vienība, kur 1 femtosekunde ir=10⁻¹⁵ sekundes. Ja mēs pārvietotos ar gaismas ātrumu, nobīde 1 femtosekundē būtu 0,3 μm, parādot, ka 1 femtosekunde ir ārkārtīgi īss ilgums.
Citiem vārdiem sakot, femtosekundes lāzera īsais viena{0}impulsa ilgums nodrošina ārkārtīgi lielu maksimālo jaudu. Tāpēc tas var nodrošināt tūlītēju mērķa materiāla noņemšanu, kā rezultātā tiek iegūti apstrādes efekti, piemēram, minimāla siltuma -ietekmētā zona (HAZ), nav pārstrādāta slāņa un mikro{3}}plaisas.
Kāpēc molibdēnam nepieciešami femtosekundes lāzeri?
Molibdēnam ir stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības, tāpēc tas ir plaši pielietojams augstas{0}}temperatūras un augsta{1} spriedzes apstākļos. Tomēr attiecīgi molibdēna apstrāde ir ārkārtīgi sarežģīta. Konkrēti:
1. Augsta izturība un augsta cietība:
Molibdēns ir pārejas metāls ar ļoti spēcīgiem starpatomu savienošanas spēkiem, kas ļauj tam saglabāt augstu izturību un cietību gan istabas temperatūrā, gan paaugstinātā temperatūrā. Tāpēc ārkārtīgi augstas{1}}temperatūras un augsta spiediena laukos, piemēram, aviācijā un pusvadītājos, molibdēns bieži tiek izvēlēts kā sprauslu izejmateriāls. Ja molibdēnam tiek izmantota tradicionālā mehāniskā apstrāde, griezējinstrumenti vai urbji ir pakļauti ātrai nodilumam. Turklāt process viegli rada kontakta spriegumu vai lokālas augstas temperatūras, kas izraisa mikro-caurumu malu nošķelšanos un mikro-plaisu veidošanos.
2. Augsta kušanas temperatūra:
Molibdēna kušanas temperatūra ir pat 2623 grādi, un tas ir izturīgs pret augstas temperatūras ablāciju; tāpēc tās apstrādei nepieciešams ārkārtīgi liels enerģijas blīvums. Parastie lāzeri, apstrādājot molibdēnu, ir ļoti pakļauti lielas karstuma -ietekmes zonai (HAZ), kā rezultātā gar griezuma malām rodas defekti, piemēram, krāteri vai zāģa zoba malas.
Īsāk sakot, molibdēna cietības un ugunsizturības īpašības apgrūtina materiāla precīzu apstrādi, īpaši augstas{0}}precizitātes mikro-urbumu apstrādi. Tradicionālie urbšanas procesi un parastie lāzeri lielākoties nespēj izpildīt prasības.
Mikro un nano precīzijas lāzera apstrādes iekārtas
Femtosekundes lāzera tehnoloģija nav tikai vienkāršs parasto lāzeru jauninājums; drīzāk tas ir izrāviens apstrādes principos, kas sakņojas nepārtrauktā mikronu mēroga izpētē un attīstībā. Tas ir īpaši labi-piemērots produktu prasībām, kas saistītas ar mikro-līmeņa mikro-caurumiem, griešanu un kodināšanu. Līdz ar to pat tad, ja saskaras ar grūti{5}}apstrādājamiem-materiāliem, piemēram, molibdēnu, femtosekundes lāzeri var viegli un precīzi tikt galā ar šo uzdevumu.
Tas ir tāpēc, ka femtosekundes lāzeri darbojas galējībās attiecībā uz enerģijas blīvumu, mijiedarbības laiku, telpisko mērogu un kontrolējamu materiāla enerģijas absorbcijas skalu. Rezultātā ražošanas procesā izmantotie fizikālie efekti un mijiedarbības mehānismi būtiski atšķiras no tradicionālajiem lāzera{1}materiālu mijiedarbības procesiem. Tāpēc tie nodrošina maksimālu precīzu molibdēna mikro-caurumu apstrādi. Konkrēti:
1. Cauruma izmērs:
Plāno molibdēna materiālu femtosekundes lāzera apstrāde parasti ir ierobežota līdz 2 mm biezumam. Pašlaik piemērotā biezuma diapazonā femtosekundes lāzeri var apstrādāt minimālo caurumu diametru 3 μm konusveida caurumiem un 20 μm vertikāliem caurumiem. Tas ir ievērojami mazāks nekā tradicionālie precīzās apstrādes procesi, tādējādi paplašinot molibdēna mikro{5} caurumu pielietojuma jomu.
2. Sānu sienas vertikālums:
Femtosekundes lāzeri var apstrādāt gan konusveida, gan vertikālus caurumus. Īpaši specifiskām prasībām femtosekundes lāzeru piedāvātā vadāmā konusa elastība nodrošina izteiktu priekšrocību, ļaujot labāk kontrolēt tādu mediju kā jonu, gāzu un šķidrumu caurlaidību.
3. Izmēru precizitāte:
Femtosekundes lāzeri var sasniegt cauruma diametru vai griešanas precizitāti ±1 μm robežās, kas ir standarts, ko nevar izpildīt tradicionālie lāzeri vai parastie apstrādes procesi. Tā ir apstrādes metode, kas ir salīdzinoši tuva nanometru{2}līmeņa precizitātes metodēm, piemēram, FIB (fokusētais jonu stars) un fotolitogrāfija, kas kalpo kā tilts, kas savieno mikrometru un nanometru skalas.
4. Apstrādes kvalitāte:
Femtosekundes lāzera apstrāde ir "aukstās ablācijas" (aukstās apstrādes) metode, ar kuru var panākt mikro{0}}līmeņa mikro{1}}caurumu apstrādi, kas ir bez izciļņiem-, plaisām- un ar gludām sānu sienām. Šo mikro{5}}caurumu iekšējo sienu nelīdzenumu var garantēt Ra 0,4 μm robežās vai pat 0,2 μm. Šis raksturlielums ļauj ar femtosekundes lāzeriem apstrādātajiem molibdēna mikro{9}caurumiem būt izciliem optiskajā laukā, atbilstot apstrādes prasībām augstākās klases attēlveidošanas iekārtās vai pusvadītājos.