Laser-"Schnitzen" vun Diamanten: Mat Liicht dat haardst Material besiegen
Diamantass déi haardst Substanz an der Natur, awer et ass net nëmme Bijouen. Dëst Material huet eng Wärmeleitfäegkeet, déi fënnef Mol méi séier ass wéi Koffer, kann extremer Hëtzt a Stralung aushalen, kann Liicht duerchloossen, isoléieren a kann souguer an en Hallefleeder transforméiert ginn. Wéi och ëmmer, et sinn dës "Superkräften", déi Diamant zum "schwéiersten" Material maachen, deen ze veraarbechten ass - traditionell Tools kënnen en entweder net schneiden oder Rëss hannerloossen. Eréischt mam Opkomme vun der Lasertechnologie hunn d'Mënschen endlech e Schlëssel fonnt, fir dëse "Kinnek vun de Materialien" ze erueweren.
Firwat kann een Diamanten mat engem Laser "schneiden"?
Stellt Iech vir, Dir benotzt eng Lupp fir d'Sonneliicht ze fokusséieren an Pabeier unzezünden. De Prinzip vun der Laserveraarbechtung vun Diamanten ass ähnlech, awer méi präzis. Wann en héichenergetesche Laserstrahl en Diamant bestraalt, geschitt eng mikroskopesch "Kuelestoffatommetamorphose":
1. Diamant gëtt zu Graphit: D'Laserenergie ännert d'Uewerflächenstruktur vum Diamant (sp³) a méi mëllen Graphit (sp²), genee wéi en Diamant direkt an e Bläistëft "degeneréiert".
2. Graphit gëtt "verdampft": d'Graphitschicht subliméiert bei héijer Temperatur oder gëtt duerch Sauerstoff geätzt, wouduerch präzis Veraarbechtungsmarken hannerlooss ginn. 3. Schlësselduerchbroch: Mängel An der Theorie kann e perfekte Diamant nëmme mat engem ultraviolette Laser (Wellenlängt <229 nm) veraarbecht ginn, awer a Wierklechkeet hunn künstlech Diamanten ëmmer kleng Mängel (wéi Ongereinheeten a Kärengrenzen). Dës Mängel sinn wéi "Lächer", déi et erlaben, datt gewéinlecht gréngt Liicht (532 nm) oder Infraroutlaser (1064 nm) absorbéiert ginn. Wëssenschaftler kënnen de Laser souguer "kommandoen", e spezifescht Muster um Diamant ze schneiden, andeems se d'Verdeelung vun de Mängel reguléieren.
Lasertyp: Evolutioun vum "Uewen" zum "Äismesser"
D'Laserveraarbechtung kombinéiert computernumeresch Kontrollsystemer, fortgeschratt optesch Systemer, an héichpräzis an automatiséiert Werkstéckpositionéierung fir e Fuerschungs- a Produktiounsveraarbechtungszentrum ze bilden. Wann et op d'Diamantveraarbechtung ugewannt gëtt, kann et eng effizient an héichpräzis Veraarbechtung erreechen.
1. Mikrosekonden-Laserveraarbechtung D'Mikrosekonden-Laserpulsbreet ass grouss a meeschtens gëeegent fir grob Veraarbechtung. Virum Entstoe vun der Modus-Sperrtechnologie waren d'Laserpulse meeschtens am Mikrosekonden- an Nanosekondenberäich. Aktuell gëtt et wéineg Berichter iwwer direkt Diamantveraarbechtung mat Mikrosekonden-Laseren, an déi meescht vun hinne konzentréiere sech op d'Applikatiounsberäich vun der Backend-Veraarbechtung.
2. Nanosekondenlaserveraarbechtung Nanosekondenlaser hunn de Moment e groussen Maartundeel a bidden d'Virdeeler vun enger gudder Stabilitéit, niddrege Käschten a kuerzer Veraarbechtungszäit. Si gi wäit an der Produktioun vun Entreprisen agesat. Wéi och ëmmer, den Nanosekondenlaser-Ablatiounsprozess ass thermesch zerstéierend fir d'Prouf, an déi makroskopesch Manifestatioun ass, datt d'Veraarbechtung eng grouss hëtzebeaflosst Zon produzéiert.
3. Pikosekonnenlaserveraarbechtung D'Pikosekonnenlaserveraarbechtung läit tëscht der thermescher Gläichgewiichtsablatioun mat engem Nanosekonnenlaser an der kaler Femtosekonnenlaserveraarbechtung. D'Pulsdauer gëtt däitlech reduzéiert, wat de Schued, deen duerch déi hëtzebetroffen Zon verursaacht gëtt, staark reduzéiert.
4. Femtosekondenlaserveraarbechtung Ultraschnell Lasertechnologie bréngt Méiglechkeeten fir d'Diamant-Feinveraarbechtung, awer déi héich Käschten an d'Ënnerhaltskäschte vu Femtosekondenlaseren limitéieren d'Promotioun vu Veraarbechtungsmethoden. Am Moment ass déi meescht Fuerschung am Zesummenhang nach ëmmer am Laboratoire.
Conclusioun
Vun "net schneiden" bis "no Wëllen schnëtzen", huet d'Lasertechnologie et gemaachDiamant net méi eng "Vas", déi am Laboratoire agespaart ass. Mat der Iteratioun vun der Technologie kënne mir an Zukunft gesinn: Diamantchips, déi Hëtzt a Mobiltelefonen ofginn, Quantecomputer, déi Diamanten benotzen fir Informatiounen ze späicheren, a souguer Diamantbiosensoren, déi am mënschleche Kierper implantéiert sinn... Dësen Danz vu Liicht an Diamanten ännert eist Liewen.