51,240 matches
-
emisie stimulată, un foton intră în contact cu o altă specie excitată, determinând-o să emită fotonul propriu în mod prematur. Fotonii se deplasează pe o direcție invariabilă până în momentul unei coliziuni, acumulând astfel un flux de densitate crescândă [18], frecvență și polarizare. Radiația luminoasă laser este prin urmare coerentă și monocromatică, având divergență redusă și luminozitate ridicată. Radiația laser poate avea forma unei unde continue, puls sau succesiune de pulsuri. Durata pulsului poate varia de la o zecime de secundă până la
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ridicată. Radiația laser poate avea forma unei unde continue, puls sau succesiune de pulsuri. Durata pulsului poate varia de la o zecime de secundă până la câteva femtosecunde (10-15 sec), sau, mai nou, attosecunde (10-18 sec). Pulsurile pot fi produse într-o frecvență de la unul la câteva mii pe secundă. Puterea medie poate varia între miliwatti și kilowatti, cu puterea maximă/de vârf tinzând spre valori de ordinul gigawattilor. Unii laseri pot fi reglați pentru a emite într-o gamă de mai multe
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sistem tip „poartă” sau a unui modulator de fascicul, concepte ce se bazează pe ajustarea puterii de excitare (puls normal) sau pe atenuarea externă a unui fascicul continuu. Pulsul este caracterizat de vârf sau de putere, de formă, durată și frecvența de repetiție. Având la bază aceste caracteristici, pot fi determinate: durata pulsului (inversa frecvenței de repetiție), energia pulsului (zona de dedesubtul graficului putere-timp) și raportul ciclic (raportul dintre lățimea și perioada pulsului). Pulsurile amplificate, sau super pulsurile, denotă superpoziția unui
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ajustarea puterii de excitare (puls normal) sau pe atenuarea externă a unui fascicul continuu. Pulsul este caracterizat de vârf sau de putere, de formă, durată și frecvența de repetiție. Având la bază aceste caracteristici, pot fi determinate: durata pulsului (inversa frecvenței de repetiție), energia pulsului (zona de dedesubtul graficului putere-timp) și raportul ciclic (raportul dintre lățimea și perioada pulsului). Pulsurile amplificate, sau super pulsurile, denotă superpoziția unui puls cu iterații/impulsuri de înaltă putere peste vârful unui puls normal, tip „poartă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
puls cu iterații/impulsuri de înaltă putere peste vârful unui puls normal, tip „poartă” sau a unui fascicul continuu. Tehnologiile de obținere a emisiilor pulsate sunt: Comutarea-Q (“Qswitching”), golirea/descărcarea cavității („cavity dumping”), sincronizarea modurilor („mode locking”) și modulația de frecvență („chirping”). Lungimea de undă fundamentală a radiației luminoase produsă de un laser, λ, este legată de energia fotonilor, E, prin formula E=hc / λ, unde h este constanta lui Plank (6.626 x 10 34 J s-1), iar c
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
energia fotonilor, E, prin formula E=hc / λ, unde h este constanta lui Plank (6.626 x 10 34 J s-1), iar c reprezintă viteza luminii (2.998 x 108 m s-1). Lungimea de undă este legată de frecvență, v, prin formula v= c / λ. Anumite materiale cristaline și lichide interacționează cu lumina într-o manieră care conduce la generarea unei frecvențe noi, multiplu a celei fundamentale. Prin urmare, radiația luminoasă cu o anumită lungime de undă poate fi
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
c reprezintă viteza luminii (2.998 x 108 m s-1). Lungimea de undă este legată de frecvență, v, prin formula v= c / λ. Anumite materiale cristaline și lichide interacționează cu lumina într-o manieră care conduce la generarea unei frecvențe noi, multiplu a celei fundamentale. Prin urmare, radiația luminoasă cu o anumită lungime de undă poate fi transformată într-o alta cu frecvență diferită. Multiplicarea frecvenței are loc în cadrul materialelor care sunt caracterizate de un răspuns neliniar la un câmp
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
λ. Anumite materiale cristaline și lichide interacționează cu lumina într-o manieră care conduce la generarea unei frecvențe noi, multiplu a celei fundamentale. Prin urmare, radiația luminoasă cu o anumită lungime de undă poate fi transformată într-o alta cu frecvență diferită. Multiplicarea frecvenței are loc în cadrul materialelor care sunt caracterizate de un răspuns neliniar la un câmp electric. Diametrul unui fascicul focalizat este direct proporțional cu lungimea sa de undă și invers proporțional cu valoarea numerică a aperturii lentilei obiectivului
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cristaline și lichide interacționează cu lumina într-o manieră care conduce la generarea unei frecvențe noi, multiplu a celei fundamentale. Prin urmare, radiația luminoasă cu o anumită lungime de undă poate fi transformată într-o alta cu frecvență diferită. Multiplicarea frecvenței are loc în cadrul materialelor care sunt caracterizate de un răspuns neliniar la un câmp electric. Diametrul unui fascicul focalizat este direct proporțional cu lungimea sa de undă și invers proporțional cu valoarea numerică a aperturii lentilei obiectivului. Valoarea numerică a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
o detaliere mai fină. Fasciculul este livrat prin intermediul unui sistem optic de scanare. Marcarea cu laser Nd:YAG este compatibilă acelorași tipuri de materiale enumerate în cazul metodei CO2, dar radiația luminoasă este absorbită mai puternic de către metale. Emisiile cu frecvență dublată la 532 nm sunt potrivite pentru marcajele prin reacții fotochimice, precum albirea. Radiația laser excimer este bine absorbită de către polimeri și sticle, datorită lungimii sale de undă reduse. Emisia este pulsatorie, cu energii în intervalul 150 - 400 mJ, marcarea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
1.2.6. Parametrii de proces și tehnologii de marcare cu laser Efectele puterii medii și de vârf, respectiv a energiei pulsurilor Cele mai bune rezultate de marcare sunt obținute în cazul unei combinații corespunzătoare între energia pulsului, durata și frecvența de repetiție a acestuia. Durata pulsului este definită ca perioada în care intensitatea puterii laser depășește 50% din valoarea maximă. Puterea de vârf este definită de următoarea ecuație: (1.1) Pentru un laser cu frecvență ridicată a pulsurilor, puterea de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
între energia pulsului, durata și frecvența de repetiție a acestuia. Durata pulsului este definită ca perioada în care intensitatea puterii laser depășește 50% din valoarea maximă. Puterea de vârf este definită de următoarea ecuație: (1.1) Pentru un laser cu frecvență ridicată a pulsurilor, puterea de vârf este definită în mod normal sub forma unei medii: (1.2) unde P reprezintă puterea medie, iar FRP frecvența de repetiție a pulsurilor. În cadrul proceselor de marcare, este adesea preferată o putere de vârf
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
maximă. Puterea de vârf este definită de următoarea ecuație: (1.1) Pentru un laser cu frecvență ridicată a pulsurilor, puterea de vârf este definită în mod normal sub forma unei medii: (1.2) unde P reprezintă puterea medie, iar FRP frecvența de repetiție a pulsurilor. În cadrul proceselor de marcare, este adesea preferată o putere de vârf ridicată, pentru a asigura o vaporizare rapidă. După cum se vede din ecuația (1.2), puterea de vârf este determinată de energia pulsului și de durata
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a obține o lățime minimă a liniei trasate, dar și cea mai ridicată densitate a puterii, fasciculul laser va trebui focalizat pe suprafața piesei de lucru. Suprapunerea (parțială) reprezintă un alt factor important ce influențează adâncimea, lățimea și continuitatea marcării. Frecvența de repetiție a pulsurilor (FRP) și viteza de marcare determină procentajul de suprapunere a marcajelor punctuale laser (Fig. 1.14). Aplicarea corespunzătoare a suprapunerilor poate să confere continuitate liniilor marcate și reducerea semnificativă a interferențelor cu un canal adiacent. Dacă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
poate să confere continuitate liniilor marcate și reducerea semnificativă a interferențelor cu un canal adiacent. Dacă procentul de suprapunere este definit ca μ = x / s, atunci. Prin urmare, dimensiunea necesară a amprentei este legată de viteza de marcare și de frecvența de repetiție a pulsurilor. În general, pentru un marcaj de bună calitate, este necesară o suprapunere între 70% și 90%. Diagrama de marcare laser Informații privind diferite mecanisme de marcare sunt prezentate în graficul din Fig. 1.15. Parametrii de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de cerneală. Un alt exemplu este dat de compania Kraft Jacobs Suchard din Berlin, care a aplicat marcarea cu matrici de puncte prin intermediul laserilor CO2 pulsativi, pentru amplasarea de coduri pe ambalajele de polietilenă a unor produse alimentare, într-o frecvență de până la 650 de unități pe minut. Automobile Parbrize CO2 Sticlă Coduri de identificare CO2 Metale Afișaje tablouri de bord Nd:YAG Polimeri Lateralele parbrizelor CO2 Sticlă Bunuri domestice Informații despre produs CO2 Sticlă Gravuri CO2 Plăcuțe de granit Ambalaje
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de oglinzi, reprezintă un sistem compatibil acestor aplicații. Laserii sunt folosiți și pentru transferul optic al unei imagini bidimensionale în cadrul obiectelor tridimensionale. Prin defocalizarea fasciculului, se pot obține noi efecte estetice. Parametrii sistemului laser în cazul de față includ o frecvența de pulsare de 5 kHz, o viteză de traversare de 100 mm s-1, respectiv o suprapunere a traseelor de 60%. Coduri de bare Codurile de bare (Fig. 1.23) reprezintă un mijloc de identificare interpretabil automatizat sau de către operatorul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de nanometri [21]. Pulsurile ultrascurte sunt capabile să ableze orice tip de material, fiind prin urmare perfect adaptate aplicației atât pentru metale cât și pentru dielectrici. Laserul utilizat este de tip Ti:Sa, caracterizat de pulsuri de 150 fs, la frecvența de 5 kHz; diametrul fasciculului la contactul cu suprafețele a fost fixat la 10 μm. Procedeul de marcare pe adâncime (corespunzător unei adâncimi exacte și precise pentru fiecare material) este compus din patru deplasări ale fasciculului (una orizontală, una verticală
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
mecanice și pot induce, în cazul metalelor, coroziunea. Pentru detecția și analiza microfisurilor, se pot folosi microscoape electronice și acustice (SEM - Scanning Electron Microscope, SAM - Scanning Acoustic Microscope). Continuitatea Atunci când sunt utilizați laseri pulsativi sau cu emisie continuă și comutare-Q, frecvența de repetare afectează continuitatea marcării, alături de viteza de marcare. Microscopia optică reprezintă o metodă de analiză a acestui defect. 1.3. Considerații privind prelucrarea materialelor cu laseri ultra-rapizi În regimul „picosecundă” sau „femtosecundă”, pulsul laser are o durată mai scurtă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
plasmă ablată. Această plasmă încălzită ar putea ulterior, la rândul ei, să realizeze o împrăștiere pe suprafața probei a unui procent din materialul ablat. 1.3.2. Aplicații ale laserilor ultra-rapizi Depunerea cu laser pulsatoriu (PLD Pulsed laser deposition) la frecvență ridicată de repetiție a pulsurilor În mod ideal, depunerea de filme subțiri prin ablație laser se realizează prin intermediul unui mecanism de vaporizare, ce implică energii destul de modeste ale pulsurilor pentru a abla o cantitate redusă de material, intensități relativ ridicate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ideal, depunerea de filme subțiri prin ablație laser se realizează prin intermediul unui mecanism de vaporizare, ce implică energii destul de modeste ale pulsurilor pentru a abla o cantitate redusă de material, intensități relativ ridicate pentru a mări secțiunea transversală, respectiv o frecvență mare pentru repetiția pulsurilor (PRF - pulse repetition frequency) pentru optimizarea procesării. Pentru PRF ridicat, procesul PLD este aproape continuu, având în vedere că timpul de acomodare al vaporilor ce ajung pe substrat este în mod tipic de mai multe zecimi
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
neliniare, printre care excitarea puternică a frontului de undă, auto-focalizarea, interacțiunile undă - undă, precum împrăștierea Raman stimulată [47]. Laserii pulsativi de mare putere, care determină undele de plasmă, sunt bazați pe CPA („chirped pulse amplification” amplificarea pulsurilor prin modulație de frecvență), o tehnică dezvoltată inițial pentru a evita deteriorarea componentelor optice. CPA implică amplificarea unui puls „de acumulare”, cu frecvență modulată, în cadrul unui mediu solid de amplificare cu lățime de bandă extinsă, excitat de un fascicul „de pompare” monocromatic. După amplificare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pulsativi de mare putere, care determină undele de plasmă, sunt bazați pe CPA („chirped pulse amplification” amplificarea pulsurilor prin modulație de frecvență), o tehnică dezvoltată inițial pentru a evita deteriorarea componentelor optice. CPA implică amplificarea unui puls „de acumulare”, cu frecvență modulată, în cadrul unui mediu solid de amplificare cu lățime de bandă extinsă, excitat de un fascicul „de pompare” monocromatic. După amplificare, pulsul de acumulare este compresat prin intermediul unor elemente optice dispersive, la durate ultrascurte și puteri ridicate, în prezent de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
acest nivel de distrugerea elementelor optice, a fost sugerată posibilitatea plasmei ca mediu de amplificare. Retro împrăștierea Raman stimulată în plasmă are loc atunci când două fascicule laser ușor diferite se intersectează în interiorul plasmei, pentru a produce o undă pulsată, cu frecvența egală celei a plasmei. Amplificatorul Raman cu modulație de frecvență prezintă potențial pentru amplificarea liniară a pulsurilor ultrascurte de fidelitate și putere ridicate sau pentru compresarea pulsurilor de înaltă energie cu modulație de frecvență produse de un amplificator CPA convențional
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
plasmei ca mediu de amplificare. Retro împrăștierea Raman stimulată în plasmă are loc atunci când două fascicule laser ușor diferite se intersectează în interiorul plasmei, pentru a produce o undă pulsată, cu frecvența egală celei a plasmei. Amplificatorul Raman cu modulație de frecvență prezintă potențial pentru amplificarea liniară a pulsurilor ultrascurte de fidelitate și putere ridicate sau pentru compresarea pulsurilor de înaltă energie cu modulație de frecvență produse de un amplificator CPA convențional, evitând astfel necesitatea prezenței compresoarelor, respectiv a camerelor de vid
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]