Diamant møder laser: Bearbejdningseffekterne af forskellige lasertyper afsløret

Diamantbearbejdning er vanskelig, og laserbearbejdningsteknologi giver en løsning. Anvendelse af laserbehandlingsteknologi til diamantbehandling kan opnå effektiv og højpræcisionsbehandling af diamant. Lad os i dag tage et kig på de enorme forskelle i behandlingseffekterne opnået af forskellige laserstråletyper, der virker på diamantoverfladen.

 

Mikrosekundlaser: bred pulsbredde, velegnet til grov behandling

Funktioner og anvendelser: Mikrosekunds laserpulsbredde er bred, normalt egnet til grov behandling. For eksempel brugte forfatterens forskningsgruppe en Nd:YAG mikrosekund præcisionslaserskæremaskine med en bølgelængde på 1064nm til at fuldføre behandlingen af ​​diamantkølelegemestruktur.

 

Forarbejdningseffekt og virkning: Dens forarbejdning er ledsaget af stærk termisk skade. Spidseffekten af ​​langpulsmikrosekundlaseren er adskillige kilowatt, og pulsvarigheden er lang, hvilket resulterer i en dyb varmepåvirket zone. For eksempel, ved behandling af diamant, kan den varmepåvirkede zone nå 6,8μm.

 

Nanosekund laser: optager en stor markedsandel, og behandlingen er termisk ødelæggende

Fordele og markedsforhold: Nanosekund laser har fordelene ved god stabilitet, lave omkostninger og kort behandlingstid. Det er meget udbredt i virksomhedsproduktion og har i øjeblikket en stor markedsandel.

 

Termisk påvirkning og relateret forskning: Nanosekund laserablationsprocessen er imidlertid termisk ødelæggende for prøven, hvilket manifesteres makroskopisk som en stor varmepåvirket zone produceret af behandlingen.

 

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics har etableret en finite element simuleringsmodel af tredimensionel bevægende nanosekundpuls Gaussisk laserablation af enkeltkrystaldiamant og opnået varmeledning og temperaturfordeling i enkeltkrystaldiamanten under forskellige scanningstider;

 

Femtosekund laser: høj behandlingsnøjagtighed, men lav effektivitet

Højpræcisionsbehandlingsegenskaber: Femtosekund laserbehandling har høj præcision, kan undgå dannelsen af ​​varmepåvirket zone i størst muligt omfang inden for en meget kort pulsvarighed, behandler diamantoverfladestrukturen nøjagtigt med minimal termisk skade og er mere egnet til finbearbejdning af specielle diamantformer. For eksempel kan femtosekund-pulslaser producere ekstrem høj effekttæthed ved en lav gennemsnitseffekt, hvilket får den kovalente CC-binding i diamantgitteret til at dissociere.

 

Effektivitets- og omkostningsproblemer: Dens behandlingseffektivitet er imidlertid lav, og de dyre omkostninger og vedligeholdelsesomkostninger ved selve femtosecond-laseren begrænser promoveringen af ​​behandlingsmetoder. På nuværende tidspunkt forbliver det meste af forskningen i femtosekund laserbehandling af diamant i laboratoriestadiet. Sammenlignet med nanosekundlasere har femtosekundlaserbehandling højere overfladekvalitet, men den samlede materialefjernelseshastighed er lavere. For eksempel har Han Yuan et al. beregnet, at ablationshastigheden for femtosekundlasere er to størrelsesordener lavere end for mikrosekundlasere.

 

Endelig

Forskellige typer lasere har deres egne fordele og ulemper ved diamantbearbejdning. Forskere udforsker konstant og stræber efter at få laserteknologi til at spille en større rolle inden for diamantbehandling og fremme udviklingen af ​​relaterede industrier.