Berlian "ukiran" laser: menakluki bahan paling keras dengan cahaya
Berlianmerupakan bahan paling keras dalam alam semula jadi, tetapi ia bukan sekadar barang kemas. Bahan ini mempunyai kekonduksian terma lima kali lebih pantas daripada kuprum, boleh menahan haba dan sinaran yang melampau, boleh menghantar cahaya, melindungi, dan juga boleh diubah menjadi semikonduktor. Walau bagaimanapun, "kuasa besar" inilah yang menjadikan berlian bahan "paling sukar" untuk diproses – alat tradisional sama ada tidak boleh memotongnya atau meninggalkan retakan. Hanya dengan kemunculan teknologi laser, manusia akhirnya menemui kunci untuk menakluki "raja bahan" ini.
Mengapakah berlian boleh "dipotong" dengan laser?
Bayangkan menggunakan kanta pembesar untuk memfokuskan cahaya matahari bagi menyalakan kertas. Prinsip pemprosesan laser berlian adalah serupa, tetapi lebih tepat. Apabila pancaran laser bertenaga tinggi menyinari berlian, "metamorfosis atom karbon" mikroskopik berlaku:
1. Berlian bertukar menjadi grafit: Tenaga laser mengubah struktur berlian permukaan (sp³) menjadi grafit yang lebih lembut (sp²), sama seperti berlian yang serta-merta "merosot" menjadi mata pensel.
2. Grafit "menguap": lapisan grafit menyejuk pada suhu tinggi atau terukir oleh oksigen, meninggalkan tanda pemprosesan yang tepat. 3. Penemuan penting: kecacatan Secara teorinya, berlian sempurna hanya boleh diproses oleh laser ultraungu (panjang gelombang <229 nm), tetapi pada hakikatnya, berlian tiruan sentiasa mempunyai kecacatan kecil (seperti bendasing dan sempadan butiran). Kecacatan ini seperti "lubang" yang membolehkan cahaya hijau biasa (532 nm) atau laser inframerah (1064 nm) diserap. Saintis juga boleh "memerintahkan" laser untuk mengukir corak tertentu pada berlian dengan mengawal selia taburan kecacatan.
Jenis laser: Evolusi daripada "relau" kepada "pisau ais"
Pemprosesan laser menggabungkan sistem kawalan berangka komputer, sistem optik canggih, dan kedudukan bahan kerja berketepatan tinggi dan automatik untuk membentuk pusat pemprosesan penyelidikan dan pengeluaran. Digunakan untuk pemprosesan berlian, ia boleh mencapai pemprosesan yang cekap dan berketepatan tinggi.
1. Pemprosesan laser mikrosaat Lebar denyut laser mikrosaat adalah lebar dan biasanya sesuai untuk pemprosesan kasar. Sebelum kemunculan teknologi penguncian mod, denyutan laser kebanyakannya berada dalam julat mikrosaat dan nanosaat. Pada masa ini, terdapat beberapa laporan mengenai pemprosesan berlian langsung dengan laser mikrosaat, dan kebanyakannya tertumpu pada bidang aplikasi pemprosesan bahagian belakang.
2. Pemprosesan laser nanosaat Laser nanosaat kini menduduki bahagian pasaran yang besar dan mempunyai kelebihan kestabilan yang baik, kos rendah, dan masa pemprosesan yang singkat. Ia digunakan secara meluas dalam pengeluaran perusahaan. Walau bagaimanapun, proses ablasi laser nanosaat merosakkan sampel secara terma, dan manifestasi makroskopiknya ialah pemprosesan menghasilkan zon terjejas haba yang besar.
3. Pemprosesan laser pikosaat Pemprosesan laser pikosaat adalah antara ablasi keseimbangan terma laser nanosaat dan pemprosesan sejuk laser femtosaat. Tempoh denyutan berkurangan dengan ketara, yang dapat mengurangkan kerosakan yang disebabkan oleh zon yang terjejas haba dengan ketara.
4. Pemprosesan laser femtosaat Teknologi laser ultra pantas membawa peluang untuk pemprosesan halus berlian, tetapi kos dan kos penyelenggaraan laser femtosaat yang tinggi mengehadkan promosi kaedah pemprosesan. Pada masa ini, kebanyakan penyelidikan berkaitan masih di peringkat makmal.
Kesimpulan
Daripada "tidak dapat memotong" kepada "mengukir sesuka hati", teknologi laser telah menjadikanberlian bukan lagi "pasu" yang terperangkap di dalam makmal. Dengan lelaran teknologi, pada masa hadapan kita mungkin dapat melihat: cip berlian yang menghilangkan haba dalam telefon bimbit, komputer kuantum yang menggunakan berlian untuk menyimpan maklumat, malah biosensor berlian yang ditanamkan di dalam tubuh manusia… Tarian cahaya dan berlian ini sedang mengubah hidup kita.