Lazerlə "oyma" almaz: ən sərt materialı işıqla fəth etmək
almaztəbiətdəki ən sərt maddədir, lakin o, sadəcə zərgərlik deyil. Bu material misdən beş dəfə daha sürətli istilik keçiriciliyinə malikdir, həddindən artıq istiliyə və radiasiyaya davamlıdır, işığı ötürə, izolyasiya edə bilər və hətta yarımkeçiriciyə çevrilə bilər. Bununla belə, almazı emal etmək üçün “ən çətin” materiala çevirən məhz bu “fövqəlgüclər”dir – ənənəvi alətlər onu ya kəsə bilmir, ya da çatlar buraxır. Yalnız lazer texnologiyasının yaranmasına qədər insanlar nəhayət bu “materiallar kralı”nı fəth etmək üçün açar tapdılar.
Niyə lazer almazı “kəsə” bilir?
Təsəvvür edin ki, kağızı alovlandırmaq üçün günəş işığını fokuslamaq üçün böyüdücü şüşədən istifadə edin. Almazın lazerlə işlənməsi prinsipi oxşardır, lakin daha dəqiqdir. Yüksək enerjili lazer şüası almazı şüalandırdıqda mikroskopik “karbon atomu metamorfozu” baş verir:
1. Almaz qrafitə çevrilir: Lazer enerjisi almazın səthi strukturunu (sp³) daha yumşaq qrafitə (sp²) çevirir, necə ki, almaz dərhal karandaş qurğuşuna çevrilir.
2. Qrafit “buxarlanır”: qrafit təbəqəsi yüksək temperaturda sublimasiyaya uğrayır və ya oksigenlə həkk olunur və dəqiq emal izləri qalır. 3. Əsas sıçrayış: qüsurlar Nəzəri cəhətdən mükəmməl almaz yalnız ultrabənövşəyi lazerlə (dalğa uzunluğu <229 nm) emal edilə bilər, lakin reallıqda süni almazlarda həmişə kiçik qüsurlar (çirklər və taxıl sərhədləri kimi) olur. Bu qüsurlar adi yaşıl işığın (532 nm) və ya infraqırmızı lazerin (1064 nm) udulmasına imkan verən “deşiklər” kimidir. Alimlər hətta qüsurların paylanmasını tənzimləyərək, lazerə almazın üzərində xüsusi naxış çəkməyi “əmr edə” bilərlər.
Lazer növü: "sobadan" "buz bıçağına" təkamül
Lazer emal tədqiqat və istehsal emal mərkəzi yaratmaq üçün kompüter ədədi idarəetmə sistemlərini, qabaqcıl optik sistemləri və yüksək dəqiqlikli və avtomatlaşdırılmış iş parçasının yerləşdirilməsini birləşdirir. Almaz emalına tətbiq edildikdə, səmərəli və yüksək dəqiqlikli emal əldə edə bilər.
1. Mikrosaniyəlik lazer emal Mikrosaniyə lazer pulse eni genişdir və adətən kobud emal üçün uyğundur. Rejim kilidləmə texnologiyasının yaranmasından əvvəl lazer impulsları əsasən mikrosaniyə və nanosaniyə diapazonunda idi. Hal-hazırda, mikrosaniyə lazerləri ilə birbaşa almaz emalı ilə bağlı bir neçə hesabat var və onların əksəriyyəti arxa uç emal tətbiqi sahəsinə diqqət yetirir.
2. Nanosaniyə lazer emal Nanosaniyə lazerlər hazırda böyük bazar payı tutur və yaxşı sabitlik, aşağı qiymət və qısa emal müddəti kimi üstünlüklərə malikdir. Onlar müəssisə istehsalında geniş istifadə olunur. Bununla belə, nanosaniyəlik lazer ablasiyası prosesi nümunə üçün termal dağıdıcıdır və makroskopik təzahürü ondan ibarətdir ki, emal böyük bir istilik təsirinə məruz qalan zona yaradır.
3. Pikosaniyə lazer emal Pikosaniyə lazer emal nanosaniyədə lazer termal tarazlıq ablasiyası və femtosaniyə lazer soyuq emal arasındadır. Nəbz müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalır, bu da istilikdən təsirlənən zonanın vurduğu zərəri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
4. Femtosaniyə lazerin işlənməsi Ultrafast lazer texnologiyası almazın incə emalı üçün imkanlar gətirir, lakin femtosaniyə lazerlərinin yüksək qiyməti və texniki xidmət xərcləri emal üsullarının təşviqini məhdudlaşdırır. Hazırda əlaqəli tədqiqatların əksəriyyəti laboratoriya mərhələsində qalır.
Nəticə
Lazer texnologiyası "kəsmək mümkün deyil"dən "istədiyi kimi oymağa" qədər etdialmaz artıq laboratoriyada qapalı bir "vaza" deyil. Texnologiyanın təkrarlanması ilə gələcəkdə biz görə bilərik: cib telefonlarında istilik yayan almaz çipləri, məlumat saxlamaq üçün almazdan istifadə edən kvant kompüterləri və hətta insan bədəninə implantasiya edilmiş almaz biosensorları... Bu işıq və almaz rəqsi həyatımızı dəyişir.