LÉZERSUGARAS MIKROMEGMUNKÁLÁS Sánta Imre Dr. Habil, egyetemi docens Meiszterics Zoltán PHD hallgató Told Roland

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "LÉZERSUGARAS MIKROMEGMUNKÁLÁS Sánta Imre Dr. Habil, egyetemi docens Meiszterics Zoltán PHD hallgató Told Roland"

Zsófia Papp
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 LÉZERSUGARAS MIKROMEGMUNKÁLÁS Sánta Imre Dr. Habil, egyetemi docens Meiszterics Zoltán PHD hallgató Told Roland Végzős fizikus hallgató Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Kar, Fizikai Intézet

Told Roland Végzős fizikus hallgató Pécsi

2 Mikrométer tartományon való beavatkozás lézersugárral: Anyageltávolítás Fúrás, vágás Réteg eltávolítás Jelölés Tisztítás Anyagfelrakás, építés SLS (sztereo litográfia) PLD (Pulsed Laser Deposition)

3 A mikromegmunkálás határai: Fényelhajlás d = Leképezési hibák kromatikus aberráció szférikus aberráció kóma asztigmatizmus fókuszfelület görbülés párna-, hordó torzítás 0 4λ 4λ = π Θ π D F

4 Az abláció nemlineáris, küszöb értéknél kezdődik A lyuk mérete kisebb, mint a hullámhossz!

6 A mikromegmunkálás eszközei A szkenner (1)

7 A mikromegmunkálás eszközei A szkenner (2) A galvo :

8 A mikromegmunkálás eszközei XY (koordináta) asztal Lineáris, precíziós motoros eltolók (+forgató) µm tartományon, 0,5 µm pontossággal kizárólag TEM 00 módusúlézer (DPSS, fiber, Ti:S) rezgésmentes környezet (asztal)

10000-1µm tartományon, 0,5 µm pontossággal kizárólag

9 A mikromegmunkálás eszközei XY (koordináta) asztal mikroszkóppal Titán-zafír lézerrel fúrt lyukak különböző teljesítméynsűrűségnél

10 A mikromegmunkálás eszközei Maszkos eljárás A felbontást a korrigált objektívek (mikroszkóp) biztosítják a lézer csak a levilágító fényforrás, a lézer térbeli intenzitáseloszlása homogén (nem Gauss) kell legyen, de csak a maszk síkjában a lehető legrövidebb hullámhossz szükséges a legjobb felbontáshoz

lézer térbeli intenzitáseloszlása homogén (nem Gauss) kell legyen, de csak

11 A mikromegmunkálás eszközei Maszkos eljárás

12 A mikromegmunkálás eszközei Maszkos eljárás 46,9 nm-es Röntgen lézerrel polimer fóliára készített lencse nélküli, 1:1-es maszkos levilágítás:

13 A mikromegmunkálás eszközei Maszkos eljárás Nyaláb homogenizátor (mikrolencse array)

14 Fúrási, vágási technikák

15 Termális abláció SÁNTA I. ET AL : LÉZERSUGARAS MIKROMEGMUNKÁLÁS

16 Fotokémiai abláció:

17 Mikrolencse array polimeren excimer lézerrel készítve

18 A mikromegmunkálás alkalmazása az orvoslásban: a sztent

19 Periodikus struktúrák létrehozása interferenciával

20 Két- és háromsugaras interferencia:

21 Lágy Röntgen Lézer ( Pécsi Tudományegyetem, Fizikai Intézet)

Lágy Röntgen Lézer ( Pécsi Tudományegyetem, Fizikai Intézet) T 200.00k 100.00k U (V), I (A) 0.

00u Time (s) Gáznyomás: p Ar =0,1 2 mbar Feszültség: U kap =200kV Csúcsáram: I kap =30kA

22 Lágy Röntgen Lézer ( Pécsi Tudományegyetem, Fizikai Intézet) T k k U (V), I (A) k k Ikap Im arx Uc1 Ukap Um arx k n 1.00u 1.50u 2.00u Time (s) Gáznyomás: p Ar =0,1 2 mbar Feszültség: U kap =200kV Csúcsáram: I kap =30kA Kapilláris hossza l kap =450mm Kapilláris sugara r kap =1,5mm Gerjesztőkörkapacitása: C 1 =6nF - induktivitása: L= 500nH

23 Lágy Röntgen Lézer ( Pécsi Tudományegyetem, Fizikai Intézet) Paraméterek: 46,9 nm 1 ns 100 µj 1 mrad 0,34 mbar 0,32 mbar 0,29 mbar 0,22 mbar

24 Interferenciával létrehozott periodikus struktúrák alkalmazása molekuláris szűrőként

25 Lézersugaras felület tisztítás Szennyezések (amit annak tekintünk): természetes, kémiailag kialakult, többnyire szervetlen rétegek (oxid, karbonát,stb.), természetes eredetű, de csak fizikai (adhézióval) megtapadt rétegek (korom, por,stb), emberi eredetű szándékos, vagy szándékolatlan bevonatok (festék, ujjlenyomat, stb). Mit érdemes LÉZER-rel tisztítani? Műkincsek tisztítása festmények szobrok Repülőgépek tisztítása Radioaktív szennyezések eltávolítása

26 Lézersugaras felület tisztítás NIKKEL-ARANYOZOTT PWB MINTÁK (6 EXCIMER LÖVÉSSEL) BMGE ELEKTRONIKAI T. TANSZÉKKEL KOOPERÁCIÓBAN

27 Lézersugaras felület tisztítás

28 Lézersugaras felület tisztítás A LIBS spektrumok fejlődése a kezelés előrehaladtával ( impulzus) a nm-es tartományban:

29 Lézersugaras felület tisztítás

30 Radioaktív felületi szennyezés eltávolítása magnetites bevonatú acél MW/cm 2 teljesítménysűrűségű lézer TEM felvétel igazolta Kérdések: az ablációval együtt járó visszalökés nem okoz-e mikrorepedéseket a reaktor 10 cm vastag acélfalán, Az abláltrészecskék a reaktor vízéből milyen hatékonysággal szűrhetők ki, a beavatkozáshoz szükséges eszközök maguk szennyeződnek-e a beavatkozás során, milyen arányban lesznek nem hozzáférhető helyek, és ott milyen kiegészítő módszert lehet használni

31 Mikromegmunkálás anyageltávolítással, módosítással : Jelölés (gravírozás) A LÉZER anyagszerkezet változást okoz min. 50μm átmérőjű folt kell!

32 Mikromegmunkálás anyageltávolítással, módosítással : Jelölés (gravírozás) felület megváltozás (olvadék képződés, ) mikrorepedések, olvadék gócok (üveg)

33 Mikromegmunkálás anyageltávolítással, módosítással : Jelölés (gravírozás) habosodás (műanyagoknál) elszíneződés (kémiai reakció), műanyagoknál karbonizáció, fémeknél többnyire oxidáció

34 Mikromegmunkálás anyageltávolítással, módosítással : Jelölés (gravírozás) Üveg 3D gravírozása

35 SLA: Sztereo Litográfia:

36 Sztereolitográfia (SLA) menete: 1. A kontúr megszilárdítása 2. A kontúr által körülzárt területet is kikeményítjük a lézersugár pásztázásával 3. Következő epoxigyanta réteg felvitele a rétegvastagságnak megfelelő mértékkel (~0,1 mm) belesüllyesztjük az epoxigyanta fürdőbe, felületét simítólappal egyenletesre húzzuk.

37 SLA: Sztereo Litográfia:

38 Kétfotonos abszorpció: -Mélységi felbontás -Nem szükséges süllyedő platform -Impulzus lézer / nagy csúcsteljesítmény, alacsony átlag, -Ti:Zafír, 80 MHz, fs Ormos P. et al, SZBK

39 Lézercsipesz SÁNTA I. ET AL : LÉZERSUGARAS MIKROMEGMUNKÁLÁS

40 A mikromegmunkálás eszközei Impulzus lézeres vékonyréteg építés (PLD) lézerfény target vákuumkamra gázbevezetés szubsztrát plume vákuum sztöchiometrikus nitrid, - oxid-, fluorid rétegek átlátszó vezetőrétegek, piro-és piezoelektromos szenzorrétegek, elektro-optikairétegek, ferroelekromosrétegek, óriás és kolosszális magnetorezisztenciát mutató többrétegrendszerek, nagy kritikus hőmérsékletű szupravezető oxidok (HTSC), biokompatibilis vékonyrétegek

41 A mikromegmunkálás eszközei Impulzus lézeres vékonyréteg építés (PLD) Cseppek és törmelékek Gázfázisban 1 nm Olvadékcsepp nm Szilárd törmelék (durva target) Csökkentése: Target forgatása Pásztázás Ps, fsimpulzusok használata Target előfűtése

42 A mikromegmunkálás eszközei Impulzus lézeres vékonyréteg építés (PLD), direkt írás lézernyaláb nsés fslézerrel hordozó fémréteg szubsztrát mintázat

43 A mikromegmunkálás eszközei Impulzus lézeres vékonyréteg építés (PLD)

44 A mikromegmunkálás eszközei Impulzus lézeres vékonyréteg építés (PLD) Az ablációsorán lerepülő plazmafelhő anyaga egy másik hordozóra lecsapatható és változatos nano-, mikro-méteres vékonyrétegek, szerkezetek állíthatók elő. A beeső részecskék sebessége nagyságrendekkel nagyobb, mint termikus párologtatáskor, ezért a rétegek jobban tapadnak. 200 µm 1 mm 100 µm 100 µm

45 Aktiváló por, illetve oxigén alkalmazása mélyhegesztésnél 5 mm thick stainless steel ( ) power P=1.4 kw/ welding speed v=1 m/min rutile, silica, magnesia alumina oxygen in the protective gas (0.1 vol.%, 0.3 vol.% and 0.5 vol.%) Inverse Marangoni flow

46 Lyuk fúrása habszivacsba (installáció)

47 Védőgáz (N2) Zárt térben gáz szaporodik föl A gáz elnyeli a lézer fényét A gáz felmelegszik Tágul a lyuk, nem mélyül

48 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Hasonló dokumentumok

Dicsı Ágnes: Lézer a restaurálás szolgálatában Álom és valóság

Dicsı Ágnes: Lézer a restaurálás szolgálatában Álom és valóság Áttekintés A lézerfény hatása Miért használjunk lézert a restaurálásban? Déri-program ismertetése Film Saját tapasztalataink Összegzés A lézersugár