Лазер менен "оюлган" алмаз: эң катуу материалды жарык менен багындыруу

Алмазжаратылыштагы эң катуу зат, бирок ал жөн гана зер буюмдары эмес. Бул материал жезге караганда беш эсе тез жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ, өтө ысыкка жана радиацияга туруштук бере алат, жарыкты өткөрө алат, изоляциялай алат жана ал тургай жарым өткөргүчкө айландырылышы мүмкүн. Бирок, дал ушул "супер күчтөр" алмазды иштетүүгө "эң кыйын" материалга айландырат - салттуу куралдар аны кесе албайт же жарака калтыра албайт. Лазердик технология пайда болгондо гана адамдар бул "материалдардын падышасын" багындыруу үчүн ачкыч табышкан.

Эмне үчүн лазер менен алмазды "кесүүгө" болот?

Күн нурун фокустап, кагазды күйгүзүү үчүн чоңойтуучу айнекти колдонуп жатканыңызды элестетип көрүңүз. Алмазды лазер менен иштетүү принциби окшош, бирок такыраак. Жогорку энергиялуу лазер нуру алмазды нурландырганда, микроскопиялык "көмүртек атомунун метаморфозу" пайда болот:

1. Алмаз графитке айланат: Лазер энергиясы алмаздын үстүнкү түзүлүшүн (sp³) жумшак графитке (sp²) өзгөртөт, дал алмаз заматта карандаштын учуна "дегенерацилангандай".

2. Графит "бууланат": графит катмары жогорку температурада сублимацияланат же кычкылтек менен оюлуп, так иштетүү издерин калтырат. 3. Негизги ачылыш: кемчиликтер Теория боюнча, идеалдуу алмазды ультрафиолет лазери менен гана иштетүүгө болот (толкун узундугу <229 нм), бирок чындыгында жасалма алмаздарда ар дайым кичинекей кемчиликтер болот (мисалы, кошулмалар жана дан чек аралары). Бул кемчиликтер кадимки жашыл жарыктын (532 нм) же инфракызыл лазердин (1064 нм) сиңирилишине мүмкүндүк берген "тешиктерге" окшош. Окумуштуулар ал тургай лазерге кемчиликтердин бөлүштүрүлүшүн жөнгө салуу менен алмазга белгилүү бир үлгүнү оюп түшүрүүнү "буйрук" бере алышат.

Лазердин түрү: "мештен" "муз бычагына" эволюция

Лазердик иштетүү компьютердик сандык башкаруу системаларын, өнүккөн оптикалык системаларды жана жогорку тактыктагы жана автоматташтырылган жумушчу бөлүктү жайгаштырууну айкалыштырып, изилдөө жана өндүрүштүк иштетүү борборун түзөт. Алмазды иштетүүгө колдонулганда, ал натыйжалуу жана жогорку тактыктагы иштетүүгө жетише алат.

1. Микросекунддук лазердик иштетүү Микросекунддук лазердик импульстун туурасы кеңири жана адатта орой иштетүүгө ылайыктуу. Режимди кулпулоо технологиясы пайда болгонго чейин, лазердик импульстар көбүнчө микросекунддук жана наносекунддук диапазондо болгон. Учурда микросекунддук лазерлер менен түз алмаз иштетүү боюнча отчеттор аз жана алардын көпчүлүгү арткы учтагы иштетүүнү колдонуу тармагына багытталган.

2. Наносекунддук лазер менен иштетүү Наносекунддук лазерлер учурда рыноктун чоң үлүшүн ээлейт жана жакшы туруктуулук, арзан баа жана кыска иштетүү убактысы сыяктуу артыкчылыктарга ээ. Алар ишкананын өндүрүшүндө кеңири колдонулат. Бирок, наносекунддук лазер менен абляциялоо процесси үлгү үчүн термикалык жактан зыяндуу жана макроскопиялык көрүнүшү - иштетүү чоң жылуулукка таасир этүүчү зонаны пайда кылат.

3. Пикосекунддук лазер менен иштетүү Пикосекунддук лазер менен иштетүү наносекунддук лазердин жылуулук тең салмактуу абляциясы менен фемтосекунддук лазердин муздак иштетүүсүнүн ортосунда жүргүзүлөт. Импульстун узактыгы бир кыйла кыскарат, бул жылуулуктун таасир эткен зонасынан келип чыккан зыянды бир топ азайтат.

4. Фемтосекунддук лазер менен иштетүү Өтө тез лазердик технология алмазды майда иштетүү үчүн мүмкүнчүлүктөрдү берет, бирок фемтосекунддук лазерлердин жогорку баасы жана техникалык тейлөө чыгымдары иштетүү ыкмаларын жайылтууну чектейт. Учурда, тиешелүү изилдөөлөр лабораториялык этапта гана жүрүп жатат.

Жыйынтык

Лазердик технология "кесүү мүмкүн эместигинен" "каалагандай оюуга" чейиналмаз лабораторияда камалып калган "ваза" эмес. Технологиянын өнүгүшү менен келечекте биз төмөнкүлөрдү көрүшүбүз мүмкүн: уюлдук телефондордо жылуулукту чачыратып жаткан алмаз чиптери, маалыматты сактоо үчүн алмаздарды колдонгон кванттык компьютерлер, ал тургай адамдын денесине имплантацияланган алмаз биосенсорлору... Жарык менен алмаздын бул бийи биздин жашообузду өзгөртүп жатат.