Лазераар "сийлбэрлэх" алмаз: хамгийн хатуу материалыг гэрлээр байлдан дагуулах нь
Алмазбайгаль дээрх хамгийн хатуу бодис боловч зөвхөн үнэт эдлэл биш юм. Энэ материал нь зэсээс тав дахин хурдан дулаан дамжуулах чадвартай, хэт халуун, цацрагийг тэсвэрлэх чадвартай, гэрэл дамжуулж, дулаалж, тэр ч байтугай хагас дамжуулагч болгон хувиргаж чаддаг. Гэсэн хэдий ч алмазыг боловсруулахад хамгийн хэцүү материал болгодог зүйл бол эдгээр "супер хүчнүүд" юм - уламжлалт багаж хэрэгсэл нь үүнийг огтолж эсвэл ан цав үлдээж чадахгүй. Лазер технологи гарч иртэл хүмүүс энэхүү "материалын хаан"-ыг эзлэх түлхүүрийг эцэст нь олоогүй юм.
Яагаад лазераар алмаазыг "зүсэж" болдог вэ?
Томруулдаг шил ашиглан нарны гэрлийг төвлөрүүлж цаасыг асааж байна гээд төсөөлөөд үз дээ. Лазераар алмааз боловсруулах зарчим нь үүнтэй төстэй боловч илүү нарийвчлалтай. Өндөр энергитэй лазер туяа алмаазыг цацруулж байх үед микроскопийн "нүүрстөрөгчийн атомын хувирал" үүсдэг:
1. Алмаз бал чулуу болж хувирдаг: Лазерын энерги нь алмааз харандаа харандаагаар шууд "доройтдог" шиг гадаргуугийн алмазын бүтцийг (sp³) илүү зөөлөн бал чулуу (sp²) болгон хувиргадаг.
2. Графит нь "ууршдаг": графит давхарга нь өндөр температурт сублимацид ордог эсвэл хүчилтөрөгчөөр сийлэгдэж, нарийн боловсруулалтын ул мөр үлдээдэг. 3. Гол нээлт: согог Онолын хувьд төгс алмазыг зөвхөн хэт ягаан туяаны лазераар (долгионы урт <229 нм) боловсруулж болох боловч бодит байдал дээр хиймэл алмаз нь үргэлж жижиг согогтой байдаг (жишээлбэл, хольц болон үр тарианы хил хязгаар). Эдгээр согог нь ердийн ногоон гэрэл (532 нм) эсвэл хэт улаан туяаны лазер (1064 нм)-ийг шингээх боломжийг олгодог "нүх"-тэй адил юм. Эрдэмтэд согогийн тархалтыг зохицуулснаар лазерт алмаз дээр тодорхой хээ угалз хийхийг "тушааж" чаддаг.
Лазерын төрөл: "Зуух"-наас "мөсөн хутга" руу хувьсал
Лазер боловсруулалт нь компьютерийн тоон удирдлагын систем, дэвшилтэт оптик систем, өндөр нарийвчлалтай, автоматжуулсан ажлын байрны байршлыг хослуулан судалгаа, үйлдвэрлэлийн боловсруулалтын төвийг бий болгодог. Алмазан боловсруулалтад хэрэглэснээр үр ашигтай, өндөр нарийвчлалтай боловсруулалт хийх боломжтой.
1. Микросекундын лазер боловсруулалт Микросекундын лазер импульсийн өргөн нь өргөн бөгөөд ихэвчлэн барзгар боловсруулалтад тохиромжтой. Горим түгжих технологи гарч ирэхээс өмнө лазер импульс нь ихэвчлэн микросекунд болон наносекундын хүрээнд байсан. Одоогийн байдлаар микросекундын лазераар шууд алмааз боловсруулалтын талаарх цөөн тооны тайлан байдаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь арын хэсгийн боловсруулалтын хэрэглээний талбарт төвлөрдөг.
2. Наносекундын лазер боловсруулалт Наносекундын лазерууд одоогоор зах зээлийн томоохон хувийг эзэлж байгаа бөгөөд сайн тогтвортой байдал, бага өртөг, богино хугацааны боловсруулалт зэрэг давуу талуудтай. Эдгээрийг аж ахуйн нэгжийн үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч наносекундын лазер абляцийн процесс нь дээжинд дулааны хор хөнөөл учруулдаг бөгөөд макроскопийн илрэл нь боловсруулалт нь дулаанд өртсөн том бүс үүсгэдэг явдал юм.
3. Пикосекундын лазер боловсруулалт Пикосекундын лазер боловсруулалт нь наносекундын лазерын дулааны тэнцвэрийн абляци болон фемтосекундын лазерын хүйтэн боловсруулалтын хооронд явагддаг. Импульсийн үргэлжлэх хугацаа мэдэгдэхүйц багасдаг бөгөөд энэ нь дулаанд өртсөн бүсээс үүдэлтэй хохирлыг эрс багасгадаг.
4. Фемтосекундын лазер боловсруулалт Хэт хурдан лазер технологи нь алмааз нарийн боловсруулалт хийх боломжийг олгодог боловч фемтосекундын лазерын өндөр өртөг, засвар үйлчилгээний зардал нь боловсруулалтын аргуудыг сурталчлахад хязгаарлалт тавьдаг. Одоогийн байдлаар холбогдох ихэнх судалгаа лабораторийн шатандаа явж байна.
Дүгнэлт
"Зүсэх боломжгүй"-өөс "хүссэнээрээ сийлэх" хүртэл лазер технологи нь ...алмаз лабораторид гацсан "ваар" байхаа больсон. Технологийн давталттай хамт ирээдүйд бид харж магадгүй: гар утсанд дулааныг сарниулж буй алмазан чипс, мэдээлэл хадгалахын тулд алмааз ашигладаг квант компьютер, тэр ч байтугай хүний биед суулгасан алмазан биосенсорууд... Гэрэл ба алмаазны энэхүү бүжиг бидний амьдралыг өөрчилж байна.