Berlian "ukiran" laser: menakluk bahan paling sukar dengan cahaya
Berlianadalah bahan yang paling keras dalam alam semula jadi, tetapi ia bukan hanya perhiasan. Bahan ini mempunyai kekonduksian terma lima kali lebih cepat daripada tembaga, boleh menahan haba dan sinaran yang melampau, boleh menghantar cahaya, penebat, dan juga boleh diubah menjadi semikonduktor. Walau bagaimanapun, "kuasa besar" inilah yang menjadikan berlian sebagai bahan "paling sukar" untuk diproses - alat tradisional sama ada tidak boleh memotongnya atau meninggalkan retakan. Sehinggalah kemunculan teknologi laser, manusia akhirnya menemui kunci untuk menakluki "raja bahan" ini.
Mengapa laser boleh "memotong" berlian?
Bayangkan menggunakan kaca pembesar untuk memfokuskan cahaya matahari untuk menyalakan kertas. Prinsip pemprosesan berlian laser adalah serupa, tetapi lebih tepat. Apabila pancaran laser bertenaga tinggi menyinari berlian, "metamorfosis atom karbon" mikroskopik berlaku:
1. Berlian bertukar menjadi grafit: Tenaga laser menukar struktur berlian permukaan (sp³) kepada grafit yang lebih lembut (sp²), sama seperti berlian serta-merta "merosot" menjadi plumbum pensel.
2. Grafit "sejat": lapisan grafit menyublim pada suhu tinggi atau terukir oleh oksigen, meninggalkan tanda pemprosesan yang tepat. 3. Penemuan utama: kecacatan Secara teori, berlian sempurna hanya boleh diproses dengan laser ultraungu (panjang gelombang <229 nm), tetapi pada hakikatnya, berlian tiruan sentiasa mempunyai kecacatan kecil (seperti kekotoran dan sempadan butiran). Kecacatan ini adalah seperti "lubang" yang membolehkan cahaya hijau biasa (532 nm) atau laser inframerah (1064 nm) diserap. Para saintis juga boleh "memerintah" laser untuk mengukir corak tertentu pada berlian dengan mengawal selia pengedaran kecacatan.
Jenis laser: Evolusi daripada "relau" kepada "pisau ais"
Pemprosesan laser menggabungkan sistem kawalan berangka komputer, sistem optik termaju, 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 nadi 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 menumpukan 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. Mereka digunakan secara meluas dalam pengeluaran perusahaan. Walau bagaimanapun, proses ablasi laser nanosaat merosakkan sampel secara haba, dan manifestasi makroskopik ialah pemprosesan menghasilkan zon terjejas haba yang besar.
3. Pemprosesan laser picosaat Pemprosesan laser picosaat adalah antara ablasi keseimbangan terma laser nanosaat dan pemprosesan sejuk laser femtosaat. Tempoh nadi dikurangkan dengan ketara, yang sangat mengurangkan kerosakan yang disebabkan oleh zon yang terjejas oleh haba.
4. Pemprosesan laser femtosaat Teknologi laser ultrafast membawa peluang untuk pemprosesan halus berlian, tetapi kos tinggi dan kos penyelenggaraan laser femtosaat mengehadkan promosi kaedah pemprosesan. Pada masa ini, kebanyakan penyelidikan berkaitan masih dalam peringkat makmal.
Kesimpulan
Daripada "tidak dapat memotong" kepada "mengukir sesuka hati", teknologi laser telah dibuatberlian bukan lagi "pasu" yang terperangkap di dalam makmal. Dengan lelaran teknologi, pada masa hadapan kita mungkin melihat: cip berlian menghilangkan haba dalam telefon bimbit, komputer kuantum menggunakan berlian untuk menyimpan maklumat, dan juga biosensor berlian yang ditanam dalam tubuh manusia... Tarian cahaya dan berlian ini mengubah kehidupan kita.