Rhagymadrodd
Gyda datblygiad cyflym technoleg, mae angen offer laser ysgafnach, mwy effeithlon, llai, amlswyddogaethol ac o ansawdd uchel ar gyfer electroneg, therapi meddygol, bioleg a deunyddiau. Ar hyn o bryd mae laserau cyffredin ar gael mewn tonfeddi isgoch a gweladwy. Mae offer, prosesau a thechnolegau laser traddodiadol yn dioddef o effeithlonrwydd isel, gweithrediad cymhleth, costau uchel, ystod gyfyngedig, colledion difrifol a chywirdeb isel. Mae gwyddonwyr wedi ymchwilio dro ar ôl tro i laserau UV yn ystod y degawdau diwethaf am eu cydlyniad cymharol uchel, cyfleustra, sefydlogrwydd a dibynadwyedd, cost isel, tiwniadwyedd, maint bach, effeithlonrwydd uchel, cywirdeb ac ymarferoldeb.
2. laserau UV
Rhennir laserau UV yn bennaf yn laserau UV nwy a laserau cyflwr solet UV. Mae'r cyfrwng gweithio yn cyrraedd cyflwr cynhyrfus trwy amsugno egni allanol o dan weithred ffynhonnell y pwmp, ac ar ôl i'r cynnydd gwrthdroad rhif gronynnau fod yn fwy na'r golled, caiff y golau ei chwyddo a chaiff rhan o'r golau chwyddedig ei fwydo'n ôl i barhau â'r cyffro. cynhyrchu osciliad yn y ceudod soniarus i gynhyrchu'r laser. Defnyddir cyfryngau nwy yn bennaf mewn gollyngiadau pwls neu belydr electron, lle mae'r gwrthdrawiadau rhwng electronau yn cyffroi'r gronynnau nwy o lefelau egni isel i lefelau egni uchel i gynhyrchu neidiau cynhyrfus i gael laserau UV. Mae'r cyfrwng solet yn grisial dyblu amledd aflinol sy'n cynhyrchu golau laser UV sy'n pelydru'n allanol ar ôl un neu fwy o drawsnewidiadau amledd. Defnyddir laserau UV Excimer a phob cyflwr solet yn gyffredin ar gyfer prosesu a thrin laser.
2.1. laserau excimer
Y prif laserau UV nwy yw laserau excimer, laserau ïon argon, laserau moleciwlaidd nitrogen, laserau moleciwlaidd fflworin, laserau cadmiwm heliwm, ac ati. Defnyddir laserau excimer ac ati yn gyffredin ar gyfer prosesu laser. Mae laserau excimer yn laserau nwy gyda excimer fel y sylwedd gweithredol. Maent hefyd yn laserau pwls ac wedi bod o ddiddordeb ymchwil mawr ers creu'r laser excimer cyntaf yn 1971. Mae Excimer yn foleciwl cyfansawdd ansefydlog sy'n torri i lawr yn atomau o dan rai amgylchiadau. Amledd ailadrodd a phŵer cyfartalog yw'r sail ar gyfer barnu laserau excimer. Mae cyfran benodol o nwyon prin fel Ar, Kr a Xe wedi'u cymysgu ag elfennau halogen fel F, Cl a Br yn brif sylweddau gweithredol laserau nwy UV, sy'n cael eu pwmpio trwy drawstiau electron neu ollyngiadau pwls. Pan fydd atomau o nwyon nobl a phrin yn y cyflwr daear yn cael eu cyffroi, mae'r electronau y tu allan i'r cnewyllyn yn cael eu cyffroi felly i orbitalau uwch fel bod yr haen electronau allanol yn cael ei llenwi a'i chyfuno ag atomau eraill i ffurfio lled-moleciwlau, sydd wedyn yn neidio'n ôl i'r cyflwr y ddaear a thorri i fyny i'r atomau gwreiddiol. Xenon hylif oedd y sylwedd gweithiol ar gyfer y laserau excimer cynnar. Mae laserau excimer heddiw hefyd yn cynnwys y laser ArF ar 193 nm, y laser KrF ar 248 nm a'r laser XeCl ar 308 nm.
2.2. Laserau UV cyflwr solet
Manteision rhagorol laserau UV cyflwr solet yw eu maint bach cyfleus, eu dibynadwyedd uchel a'u sefydlogrwydd gweithredol. Y mwyaf cyffredin a ddefnyddir yw'r grisial Nd:YAG arferol ar gyfer pwmpio LD, sydd wedyn yn cael ei ddyblu amledd.
Y prif gamau wrth gynhyrchu laser cyflwr solet UV yn gyntaf yw pwmpio'r ffynhonnell golau yn y laser i'r cyfrwng dwysydd i gyflawni gwrthdroad rhif gronynnau, ffurfio ac osciliad y golau coch sylfaenol yn y ceudod soniarus, yna y dyblu'r amlder yn y ceudod gan un neu fwy o grisialau aflinol, ac yn olaf allbwn y laser UV a ddymunir o'r ceudod soniarus ar ôl ei drosglwyddo a'i adlewyrchu. Fel arfer ceir laserau cyflwr solet UV trwy ddefnyddio dulliau pwmpio deuod LD a phwmpio lampau. Mae laserau UV cyflwr solet yn laserau UV cyflwr solet wedi'u pwmpio gan LD.
Mae Nd:YAG (garnet alwminiwm neodymium doped yttrium) ac Nd:YVO4 (neodymium doped yttrium vanadate) yn ddau o'r mathau mwyaf cyffredin o grisialau cyfryngau wedi'u hatgyfnerthu. Dull cyffredin o wella ceudodau soniarus yw defnyddio deuod laser lled-ddargludyddion bach LD wedi'i bwmpio â grisial laser Nd:YVO4 ar donfedd o 808 nm i gynhyrchu golau isgoch agos ar 1064 nm. O'i gymharu ag Nd:YAG, mae gan grisial laser Nd:YVO4 groestoriad cynnydd mwy, bedair gwaith yn fwy na Nd:YAG, cyfernod amsugno mwy, bum gwaith yn fwy na Nd:YAG, a throthwy laser is. O'i gymharu ag Nd:YAG, mae gan grisial laser Nd:YVO4 groestoriad cynnydd mwy, bedair gwaith yn fwy na Nd:YAG, cyfernod amsugno mwy, bum gwaith yn fwy na Nd:YAG, a throthwy laser is. Nd: Mae gan grisialau YAG gryfder mecanyddol uchel, trosglwyddiad golau uchel, bywyd fflworoleuedd hir ac nid oes angen system afradu ac oeri gwres llym arnynt.
3. Cymwysiadau laserau UV
Mae gan brosesu laser UV lawer o fanteision ac ar hyn o bryd dyma'r dechnoleg o ddewis wrth ddatblygu gwybodaeth dechnolegol. Yn gyntaf, gall y laser UV allbwn tonfeddi ultra-byr o olau laser, a all ddelio'n union â deunyddiau uwch-fach a mân; yn ail, nid yw "triniaeth oer" y laser UV yn dinistrio'r deunydd ei hun yn ei gyfanrwydd, ond dim ond yn trin ei wyneb; ar ben hynny, yn y bôn nid oes unrhyw effaith o ddifrod thermol. Nid yw rhai deunyddiau yn amsugno laserau gweladwy ac is-goch yn effeithiol, gan eu gwneud yn amhosibl eu prosesu. Mantais fwyaf UV yw bod yr holl ddeunyddiau yn y bôn yn amsugno golau UV yn ehangach. Mae laserau UV, yn enwedig laserau UV cyflwr solet, yn gryno ac yn fach, yn syml i'w cynnal ac yn hawdd i'w cynhyrchu mewn symiau mawr. Defnyddir laserau UV mewn ystod eang o gymwysiadau wrth brosesu bioddeunyddiau meddygol, fforensig mewn achosion troseddol, byrddau cylched integredig, y diwydiant lled-ddargludyddion, cydrannau micro-optegol, llawdriniaeth, cyfathrebu a radar, a phrosesu a thorri laser.
3.1. Addasu priodweddau arwyneb deunyddiau biolegol
Mewn rhai triniaethau, mae angen i lawer o ddeunyddiau meddygol fod yn gydnaws â meinwe dynol neu hyd yn oed eu hatgyweirio, megis triniaeth laser uwchfioled o glefydau intraocwlaidd ac arbrofion ar gornbilennau cwningen sydd weithiau'n gofyn am newidiadau mewn priodweddau protein biolegol a strwythurau biomoleciwlaidd. Ar ôl addasu paramedrau pwls gorau posibl y laser UV excimer, yna arbelydru wyneb bioddeunyddiau meddygol gyda laserau 100 nm, 120 nm a 200 nm yn y drefn honno, gan wella strwythur ffisiocemegol arwyneb y deunydd a pheidio â newid strwythur cemegol cyffredinol y deunydd. y deunydd, a gwneud y biomaterials organig wedi'u trin yn sylweddol fwy cydnaws a hydroffilig â meinweoedd dynol trwy arbrofion cymharol â chelloedd biolegol diwylliedig, sydd o gymorth mawr mewn cymwysiadau biolegol meddygol.
3.2. Ym maes ymchwiliad troseddol
Ym maes ymchwiliad troseddol, mae olion bysedd wedi cael eu defnyddio fel tystiolaeth fiolegol bwysig a adawyd yn lleoliad y drosedd gan rai a ddrwgdybir mewn achosion troseddol ers darganfod bod olion bysedd mor unigryw â DNA. Unwaith y bydd dulliau hen yn gallu arwain at ddifrod sampl a'i gwneud yn anodd casglu a storio arddangosion. Mae gan yr ymchwil gyfredol ganlyniadau rhagorol ar gyfer olion bysedd arwyneb gwrthrych nad yw'n dreiddiol, megis ymddangosiadau tâp, ffotograffau, gwydr, ac ati. Defnyddir delweddu goleuedd UV" a "delweddu adlewyrchiad laser UV" i arsylwi a chofnodi canfod a chasglu olion bysedd trwy arbelydru laser UV o olion bysedd posibl trwy hidlwyr pas-band ar 266 nm a 340 nm yn y drefn honno Saith deg y cant o'r 120 sampl a brofwyd yn yr arbrawf yn llwyddiannus Mae'r dechneg tonnau byr UV yn cynyddu cyfradd llwyddiant olion bysedd posibl, ac mae rhwyddineb a chyflymder rheoli'r priodweddau optegol yn ei gwneud yn addawol i'w ddefnyddio mewn gwyddoniaeth ystafell y llys Smotiau poer ar y safle, gellir canfod celloedd exfoliated, staeniau gwaed, gwallt â ffoliglau gwallt a sbesimenau biolegol cyffredin eraill gyda chanfod UV.Fodd bynnag, pan ddefnyddiwyd y laser UV tonfedd fer 266 nm i arbelydru samplau biolegol o bellter penodol ac ar wahanol gyfnodau ac yna i echdynnu DNA, canfuwyd bod y laser UV tonfedd fer 266 nm wedi cael effaith ddifrifol ar ganlyniadau DNA pum math cyffredin o dystiolaeth fiolegol: olion bysedd, b staeniau llif, smotiau poer, celloedd sied a gwallt gyda ffoliglau gwallt, ond dim ond i raddau llai ar ganfod DAN biolegol ar gyfer gwallt gan gynnwys ffoliglau gwallt, poer a smotiau gwaed. Gall laserau UV tonnau byr effeithio ar rai bioddeunyddiau DNA, felly dylid dewis y dull echdynnu yn ofalus oherwydd ei werth tystiolaethol yn ystod ymchwiliadau fforensig.
3.3. Cymwysiadau laser UV ar fyrddau cylched integredig
Mae cynhyrchu ystod eang o fyrddau cylched mewn diwydiant, o'r gwifrau cychwynnol i gynhyrchu sglodion mân manwl wedi'u mewnosod sy'n gofyn am brosesau datblygedig, cylchedau hyblyg o fewn byrddau cylched integredig, cylchedau wedi'u lamineiddio mewn polymerau a chopr i gyd yn gofyn am ddrilio a thorri micro-twll, yn ogystal â thrwsio ac archwilio deunyddiau ar y byrddau, yn aml yn gofyn am ddefnyddio micro-saernïaeth a phrosesu. Technoleg micromachining laser yn amlwg yw'r dewis gorau ar gyfer prosesu byrddau cylched. Nid yw'r laser yn dod i gysylltiad â'r cynnyrch i'w brosesu yn ystod y broses, gan osgoi grymoedd mecanyddol yn effeithiol, gan arwain at brosesu cyflym, hyblygrwydd uchel a dim gofynion arbennig ar gyfer y gweithle, a all gyrraedd meintiau is-micron trwy osod laser manwl gywir. paramedrau a dyluniad ymchwil. Y dulliau drilio mwy traddodiadol a ddefnyddir ar fyrddau cylched yw defnyddio laserau UV a laserau CO2 ar gyfer marcio anfetelaidd (defnyddir laserau CO2 gyda thonfedd o 10.6 μm ar gyfer marcio deunyddiau anfetelaidd; mae tonfeddi o 1064 nm neu 532 nm yn gyffredinol a ddefnyddir ar gyfer marcio deunyddiau metelaidd). Ar hyn o bryd, mae technoleg prosesu laser UV yn dal i gael ei ddefnyddio'n bennaf, a all gyflawni prosesu lefel micron, cywirdeb uchel, yn gallu cynhyrchu dyfeisiau micro-sero uwch-ddirwy, gellir eu cymhwyso i lai nag 1 μm fan a'r lle y pelydr laser o ficro-twll prosesu. Fodd bynnag, defnyddir laserau CO2 yn bennaf ar gyfer tyllau rhwng 75 a 150 mm ac maent yn dueddol o gamalinio mewn tyllau bach, tra gellir defnyddio laserau UV ar gyfer tyllau hyd at 25 mm gyda chywirdeb uchel a dim camlinio. Er enghraifft, wrth brosesu "oer" byrddau cylched wedi'u gorchuddio â chopr â laserau femtosecond UV, defnyddir dull cydbwyso cynhwysfawr i gael y paramedrau proses gorau posibl, ac yna defnyddir yr eiddo ysgythru dethol i gyflawni effeithlonrwydd uchel o ansawdd uchel. ysgythriad llinell ficro o arwynebau wedi'u gorchuddio â chopr gyda lled llinell o 50 μm a thraw llinell o 20 μm.
3.4 Prosesu a pharatoi cydrannau micro-optegol
Yn oes technoleg gwybodaeth a datblygiad cyflym diwydiant modern, mae'r angen i adeiladu systemau mwy arbrofol mewn gofod llai ac i gyflawni mwy o swyddogaethau yn gofyn am ddatblygiad cyflym o dechnoleg gwybodaeth ac, yn bwysicach fyth, cynhyrchu systemau llai, bach a llawn. dyfeisiau swyddogaethol sydd ond yn prosesu'r bondiau cemegol ar wyneb y deunydd. Mae ganddo gymwysiadau pwysig a gwerth ymchwil ym meysydd cyfathrebu radar milwrol, therapi meddygol, awyrofod a biocemeg. Mae'n bosibl torri ac optimeiddio mwy manwl ac ymchwilio a datblygu cymwysiadau ar gydrannau micro-optegol ar y raddfa nano, gan drawsnewid swyddogaethau a phriodweddau cydrannau optegol traddodiadol. Mae gan ficro-opteg y fantais o fod yn hawdd i'w gynhyrchu'n màs, yn hawdd ei arae, yn fach, yn ysgafn ac yn hyblyg, ond y prif ddeunydd yw gwydr cwarts. Mae gwydr cwarts yn dueddol o gracio a chrater wrth ei gymhwyso a'i drin ac mae'n ddeunydd caled a brau, sy'n lleihau ei briodweddau optegol yn sylweddol. O ganlyniad, mae technoleg prosesu "oer" ysgrifennu uniongyrchol y laser UV wedi gwella effeithlonrwydd dyfeisiau micro-optegol yn fawr, gan alluogi prosesu cydrannau micro-optegol yn gyflym gyda manwl gywirdeb uchel a strwythur dirwy heb niweidio'r deunydd, a chaniatáu prosesu hyblyg o sypiau mawr a bach gyda gofynion gwahanol. Er bod sefydliadau ymchwil tramor wedi astudio prosesu UV-UV o wafferi silicon yn gynharach, dim ond ar ôl dechrau cymharol hwyr y cynhaliwyd ymchwil domestig ar dechnoleg torri wafferi silicon ac agweddau. Torri wedi'i optimeiddio o dri wafferi silicon o'r un deunydd (0.18 mm, 0.38 mm a 0.6 mm) gydag isafswm agorfa o 45 μm a chywirdeb peiriannu o 20 μm, yn dangos dim craciau yn y deunydd, llai o ddylanwad thermol y laser a llai o spatter.
3.4. Cymwysiadau laser UV yn y diwydiant lled-ddargludyddion
Mae microbeiriannu deunyddiau lled-ddargludyddion â laserau UV wedi cael sylw cynyddol yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae miloedd o gydrannau cylched trwchus yn gyffredin iawn mewn cylchedau integredig, felly mae angen rhai dulliau trin a phrosesu manwl uchel, yn ogystal â rhai offerynnau a dyfeisiau manwl uchel megis deunyddiau lled-ddargludyddion silicon a saffir a ffilmiau tenau lled-ddargludyddion eraill o ficrobrosesu manwl gywir gan Laser UV ac astudio priodweddau sbectrol y ffilm, tra gall y laser UV hefyd gynyddu'r defnydd o ynni golau o ddeunyddiau silicon, ond hefyd yn gwneud y newidiadau microstrwythur wyneb silicon, sy'n ffafriol i ddatblygiad paneli solar, megis dau- micro-gratio dimensiwn, ac ati.
4. sylwadau cloi
Trwy ddegawdau o ddatblygiad ac ymchwil, mae technoleg a chymwysiadau laserau UV wedi dod yn fwy a mwy eang ac aeddfed, ac mae ei dechnoleg prosesu "oer" dirwy fwyaf nodweddiadol yn micro-brosesu ac yn trin arwynebau heb newid priodweddau ffisegol y gwrthrych, ac yn a ddefnyddir yn eang mewn amrywiol ddiwydiannau a meysydd megis cyfathrebu, opteg, milwrol, ymchwiliad troseddol a thriniaeth feddygol. Mae'r oes 5G, er enghraifft, yn cynhyrchu galw am brosesu FPC. Gyda datblygiad pellach y diwydiant 5G a mynd ar drywydd arddangosfeydd OLED hyblyg gan wneuthurwyr electroneg mawr, mae'r galw am fyrddau cylched hyblyg FPC yn tyfu'n gyflym, a chyda hynny, mae'r galw am laserau UV. Gobeithir y bydd y duedd hon yn arwain at ddatblygiad cyflym o dechnoleg UV ei hun i gyflawni mwy o ddatblygiadau arloesol mewn pŵer a lled pwls, yn ogystal ag i feysydd cymhwysiad newydd. Mae cymhwyso peiriannau laser UV wedi gwneud prosesu deunyddiau oer yn fanwl gywir fel FPC yn bosibl, tra bod y cynnydd graddol mewn FPC wedi gyrru'r defnydd o 5G, y mae ei nodweddion hwyrni isel yn darparu cyfleoedd diderfyn ar gyfer tonnau newydd o ddatblygiad technolegol megis technoleg cwmwl, y Rhyngrwyd Pethau, diffyg gyrrwr a VR. Mae hwn wrth gwrs yn gysyniad cyflenwol, a bydd technolegau a chymwysiadau newydd yn y pen draw yn ysgogi datblygiad pellach laserau UV.
Wrth i fwy a mwy o grisialau dyblu amledd newydd a chyfryngau ennill ddod i'r amlwg, po fyrraf yw'r donfedd, yr uchaf fydd pŵer y laser UV yn cael ei ddefnyddio yn y dyfodol mewn mwy o ddiwydiannau i hyrwyddo datblygiad pob cefndir, laserau UV yn y maes prosesu mwy deallus, effeithlon a chywir, cyfradd ailadrodd uchel, sefydlogrwydd uchel yw'r duedd o ddatblygiad yn y dyfodol.
