Важным типом лазерного источника, используемого во многих областях и на различных материалах, является ультрафиолетовый (УФ) лазер .
Ключевой особенностью этих лазеров является уменьшенная длина волны, которая составляет от 150 до 400 нм. Эта характеристика делает излучение чрезвычайно энергичным и, следовательно, позволяет ему взаимодействовать с химико-физическими характеристиками материалов.
Каковы области применения УФ-лазеров?
Когда мы говорим об ультрафиолетовом свете, мы имеем в виду свет с длиной волны короче видимой для человека, поскольку фиолетовый цвет — последний цвет на шкале, воспринимаемой человеческим глазом.
УФ-лазеры подходят для прецизионных применений и обработки, таких как:
Гравировка штамповочных или микроэрозионных инструментов;
Маркировка стекла и синтетических материалов, поверхность которых не изменена по структуре или химическому составу;
Создание небольших отверстий в дизельных форсунках;
Очистка старых картин без повреждения исходных слоев краски.
Обработка воздушных кабелей и прозрачных или цветных труб, используемых в различных отраслях промышленности;
Прецизионная микрообработка различных материалов;
Маркировка пластмасс для инвазивных медицинских применений и корпусов электроники;
При структурировании поверхности эти лазеры заполняют пробел между литографическими методами, используемыми при производстве интегральных схем, и механической микроэрозионной обработкой.
Широкий спектр применения УФ-лазерной маркировки также включает сверхтонкую обработку, такую как:
Электроника и полупроводники,
обработка пластика,
Прецизионная 3D раскопка металлов,
Обработка на медицинских устройствах,
Датчики и т.д.
Фрезерование металла УФ-лазером
Что делает ультрафиолетовые лазеры такими подходящими для этих процессов?
Короткая длина волны ультрафиолетовых лазеров позволяет им воздействовать на крошечные области и сфокусированные пятна.
Короткая ширина импульса и высокая интенсивность энергии приводят к небольшому удалению материала для каждого импульса, что позволяет создавать четко определенные микроструктуры.
Интенсивность луча настолько высока, что материал удаляется в паровой фазе в процессе, называемом абляцией, конечным результатом которого является чистая поверхность.
УФ-лазерная маркировка также известна как холодная маркировка, потому что ультрафиолетовый свет разрушает связи между атомами и молекулами материала, предотвращая его перегрев, создавая зону теплового эффекта (ЗТВ) с побочными эффектами для точности обработки. .
Возникающий процесс определяется как фотолитическая деградация и требует минимальной мощности для получения четких и видимых меток, поскольку материал максимально поглощает свет, излучаемый лазером.
Откройте для себя машины и установки для -> лазерной маркировки
Спектр от инфракрасного до ультрафиолетового света
Какие существуют типы УФ-лазеров?
Существует три основных типа УФ-лазеров.
Твердотельный лазер с диодной накачкой
Первый — это твердотельный лазер с диодной накачкой (DPSS) Nd:YAG Q-Switch, в котором используются дублирующие кристаллы для изменения длины волны инфракрасного излучения 1064 нм и переключения его на длину волны ультрафиолета 355 нм.
Форма луча гауссова, поэтому пятно будет круглым и с постепенно уменьшающейся интенсивностью энергии от центра к краю. Луч может быть сфокусирован на пятнах порядка 10 мкм.
В принципе, как и все твердотельные лазеры, эти ультрафиолетовые лазеры чувствительны к изменениям температуры.
Высокая скорость повторения операции и очень малая площадь, на которой они работают, делают эти лазеры наиболее подходящими для микрообработки.
Эксимерный лазер
Второй тип УФ-лазера — это газовый лазер, эксимерный лазер. Длина волны этого лазера зависит от типа используемой газовой смеси и колеблется от 180 нм до более чем 300 нм.
Генерируемый луч имеет не круглую, а прямоугольную форму с более или менее постоянным распределением интенсивности. Маски можно использовать для создания определенной геометрии пятна.
Лазер на парах металлов
Третий тип УФ-лазера — это лазер на парах металлов. Наиболее часто используется лазер на парах меди, хотя также можно использовать пары многих других металлов.
Лазеры на парах меди генерируют излучение с длиной волны 511 нм и 578 нм. Форма луча является гауссовой, что делает лазер пригодным для того же диапазона применений, что и твердотельный ультрафиолетовый лазер.
Дальнейшее развитие УФ-лазерной маркировки
Поэтому УФ-лазеры подходят для микромасштабных приложений с высоким качеством результатов. Это открыло широкий спектр приложений, для которых в качестве альтернативной технологии существуют только «сверхбыстрые» (USP) лазеры, но с гораздо более высокими затратами.
Низкая скорость обработки по сравнению с видимым и инфракрасным лазерным излучением подтолкнет производителей лазеров к разработке лазеров с более высокой средней мощностью, что поможет снизить стоимость технологии.
С непрерывным развитием сектора лазерных приложений ускоряются инновации, и, учитывая потребность современной промышленности в чрезвычайно тонкой, быстрой и сложной обработке, ожидается расширение использования этого типа источника.
