Lazerlə "oyma" almaz: ən sərt materialı işıqla fəth etmək
Almaztəbiətdəki ən sərt maddədir, lakin bu, yalnız zərgərlik deyil. Bu material misdən beş dəfə daha sürətli istilik keçiriciliyinə malikdir, həddindən artıq istiliyə və radiasiyaya davam gətirə bilir, işığı ötürə bilir, izolyasiya edə bilir və hətta yarımkeçiriciyə çevrilə bilir. Lakin almazı emal etmək üçün ən "çətin" material edən məhz bu "fövqəlgüclər"dir - ənənəvi alətlər ya onu kəsə, ya da çatlar buraxa bilmir. Lazer texnologiyasının meydana gəlməsinə qədər insanlar nəhayət bu "materiallar kralını" fəth etmək üçün açar tapmadılar.
Niyə lazerlə almaz "kəsə" bilər?
Təsəvvür edin ki, kağızı alovlandırmaq üçün günəş işığını fokuslamaq üçün böyüdücü şüşədən istifadə edirsiniz. 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 dərhal karandaş ucluğuna "degenerasiya" etdiyi kimi, səth almaz strukturunu (sp³) daha yumşaq qrafitə (sp²) çevirir.
2. Qrafit “buxarlanır”: qrafit təbəqəsi yüksək temperaturda sublimasiya olunur və ya oksigenlə aşındırılır və dəqiq emal izləri buraxır. 3. Əsas irəliləyiş: qüsurlar Nəzəri olaraq, mükəmməl almaz yalnız ultrabənövşəyi lazerlə (dalğa uzunluğu <229 nm) emal edilə bilər, lakin əslində süni almazlarda həmişə kiçik qüsurlar (məsələn, çirklər və dənə sərhədləri) olur. Bu qüsurlar adi yaşıl işığın (532 nm) və ya infraqırmızı lazerin (1064 nm) udulmasına imkan verən “dəliklər” kimidir. Alimlər hətta qüsur paylanmasını tənzimləməklə lazerə almaz üzərində müəyyən bir naxış oymağı “əmr edə” bilərlər.
Lazer növü: "Soba"dan "buz bıçağı"na təkamül
Lazer emalı, tədqiqat və istehsal emalı mərkəzi yaratmaq üçün kompüter ədədi idarəetmə sistemlərini, qabaqcıl optik sistemləri və yüksək dəqiqlikli və avtomatlaşdırılmış iş parçasının yerləşdirilməsini birləşdirir. Almaz emalına tətbiq olunaraq, səmərəli və yüksək dəqiqlikli emal əldə edə bilər.
1. Mikrosaniyə lazer emalı Mikrosaniyə lazer impulsunun eni genişdir və adətən kobud emal üçün uyğundur. Rejim kilidləmə texnologiyasının ortaya çıxmasından əvvəl lazer impulsları əsasən mikrosaniyə və nanosaniyə diapazonunda idi. Hal-hazırda mikrosaniyə lazerləri ilə birbaşa almaz emalı haqqında az sayda hesabat mövcuddur və onların əksəriyyəti arxa emal tətbiq sahəsinə yönəlmişdir.
2. Nanosaniyəli lazer emalı Nanosaniyəli lazerlər hazırda böyük bir bazar payı tutur və yaxşı stabillik, aşağı qiymət və qısa emal müddəti kimi üstünlüklərə malikdir. Onlar müəssisə istehsalında geniş istifadə olunur. Lakin, nanosaniyəli lazer ablasiya prosesi nümunə üçün termal olaraq dağıdıcıdır və makroskopik təzahür, emal zamanı böyük bir istilik təsir zonası yaranmasıdır.
3. Pikosaniyə lazer emalı Pikosaniyə lazer emalı nanosaniyə lazer termal tarazlıq ablasiya ilə femtosaniyə lazer soyuq emalı arasındadır. İmpuls müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalır ki, bu da istidən təsirlənən zonanın vurduğu ziyanı xeyli azaldır.
4. Femtosaniyə lazer emalı Ultrasürətli lazer texnologiyası almazın incə emalı üçün imkanlar yaradır, lakin femtosaniyə lazerlərinin yüksək qiyməti və texniki xidmət xərcləri emal metodlarının təşviqini məhdudlaşdırır. Hazırda əksər əlaqəli tədqiqatlar laboratoriya mərhələsindədir.
Nəticə
Lazer texnologiyası "kəsə bilməməkdən" "istədiyi kimi oymağa" qədəralmaz artıq laboratoriyada ilişib qalmış bir "vaza" deyil. Texnologiyanın iterasiyası ilə gələcəkdə aşağıdakıları görə bilərik: mobil telefonlarda istiliyi yayan almaz çipləri, məlumat saxlamaq üçün almazlardan istifadə edən kvant kompüterləri və hətta insan bədəninə yerləşdirilmiş almaz biosensorları... İşıq və almazların bu rəqsi həyatımızı dəyişdirir.