Laser "snijwurk" fan diamant: it hurdste materiaal mei ljocht feroverje
Diamantis de hurdste stof yn 'e natuer, mar it is net allinich sieraden. Dit materiaal hat in termyske geliedingsfermogen fiif kear rapper as koper, kin ekstreme waarmte en strieling ferneare, kin ljocht trochjaan, isolearje en kin sels omfoarme wurde ta in healgelieder. It binne lykwols dizze "superkrêften" dy't diamant it "dreechste" materiaal meitsje om te ferwurkjen - tradisjonele ark kinne it net snije of litte skuorren efter. It wie pas mei de komst fan lasertechnology dat minsken úteinlik in kaai fûnen om dizze "kening fan materialen" te feroverjen.
Wêrom kin diamant mei laser "snijd" wurde?
Stel jo foar dat jo in fergrutglês brûke om sinneljocht te fokusjen om papier te ûntstekken. It prinsipe fan laserferwurking fan diamant is fergelykber, mar krekter. As in hege-enerzjy laserstriel diamant bestraalt, fynt in mikroskopyske "koalstofatoommetamorfoaze" plak:
1. Diamant feroaret yn grafyt: De laserenerzjy feroaret de diamantstruktuer fan it oerflak (sp³) yn sêfter grafyt (sp²), krekt lykas in diamant direkt "degenerearret" yn in potleadstift.
2. Grafyt wurdt "ferdampt": de grafytlaach sublimearret by hege temperatuer of wurdt etst troch soerstof, wêrtroch't krekte ferwurkingsspoaren efterbliuwe. 3. Wichtige trochbraak: defekten Yn teory kin in perfekte diamant allinich ferwurke wurde mei in ultraviolette laser (golflingte <229 nm), mar yn werklikheid hawwe keunstmjittige diamanten altyd lytse defekten (lykas ûnreinheden en nôtgrinzen). Dizze defekten binne as "gatten" dy't gewoan grien ljocht (532 nm) of ynfraread laser (1064 nm) tastean om te wurde opnommen. Wittenskippers kinne de laser sels "befelje" om in spesifyk patroan op 'e diamant te snijen troch de defektferdieling te regeljen.
Lasertype: Evolúsje fan "oven" nei "iismes"
Laserferwurking kombinearret kompjûternumerike kontrôlesystemen, avansearre optyske systemen, en hege-presyzje en automatisearre wurkstikposysjonearring om in ûndersyks- en produksjeferwurkingssintrum te foarmjen. Tapast op diamantferwurking kin it effisjinte en hege-presyzje ferwurking berikke.
1. Mikrosekonde laserferwurking De pulsbreedte fan 'e mikrosekonde laser is breed en is meast geskikt foar rûge ferwurking. Foar it ûntstean fan modusfergrendelingstechnology wiene laserpulsen meast yn it berik fan mikrosekonden en nanosekonden. Op it stuit binne d'r mar in pear rapporten oer direkte diamantferwurking mei mikrosekondelasers, en de measten dêrfan rjochtsje har op it tapassingsfjild foar efterferwurking.
2. Nanosekonde laserferwurking Nanosekonde lasers nimme op it stuit in grut merkoandiel yn en hawwe de foardielen fan goede stabiliteit, lege kosten en koarte ferwurkingstiid. Se wurde in soad brûkt yn bedriuwsproduksje. It nanosekonde laserablaasjeproses is lykwols termysk destruktyf foar it stekproef, en de makroskopyske manifestaasje is dat de ferwurking in grutte waarmte-beynfloede sône produseart.
3. Pikosekonde laserferwurking Pikosekonde laserferwurking is tusken nanosekonde lasertermyske lykwichtsablaasje en femtosekonde laserkâlde ferwurking. De pulsduur wurdt signifikant fermindere, wat de skea feroarsake troch de waarmte-beynfloede sône sterk ferminderet.
4. Femtosekonde laserferwurking Ultrasnelle lasertechnology bringt kânsen foar fynferwurking fan diamant, mar de hege kosten en ûnderhâldskosten fan femtosekonde lasers beheine de promoasje fan ferwurkingsmetoaden. Op it stuit bliuwt it measte relatearre ûndersyk yn it laboratoariumstadium.
Konklúzje
Fan "net yn steat om te snijen" oant "nei wille snije", lasertechnology hat makkediamant net langer in "faas" dy't yn it laboratoarium finzen sit. Mei de iteraasje fan technology kinne wy yn 'e takomst sjen: diamantchips dy't waarmte ôffiere yn mobile tillefoans, kwantumkompjûters dy't diamanten brûke om ynformaasje op te slaan, en sels diamantbiosensors dy't yn it minsklik lichem ymplantearre binne... Dizze dûns fan ljocht en diamanten feroaret ús libben.