Kirish
Texnologiyaning jadal rivojlanishi bilan elektronika, tibbiy terapiya, biologiya va materiallar uchun engilroq, samaraliroq, kichikroq, ko'p funktsiyali va yuqori sifatli lazer uskunalariga ehtiyoj bor. Hozirgi vaqtda keng tarqalgan lazerlar infraqizil va ko'rinadigan to'lqin uzunliklarida mavjud. An'anaviy lazer asboblari, jarayonlari va texnologiyalari past samaradorlik, murakkab ishlash, yuqori xarajatlar, cheklangan diapazon, jiddiy yo'qotishlar va past aniqlikdan aziyat chekadi. UV lazerlari nisbatan yuqori muvofiqligi, qulayligi, barqarorligi va ishonchliligi, arzonligi, sozlanishi, kichik o'lchamlari, yuqori samaradorligi, aniqligi va amaliyligi uchun so'nggi o'n yilliklarda olimlar tomonidan qayta-qayta tadqiq qilingan.
2. UV lazerlari
UV lazerlar asosan gazli UV lazerlarga va qattiq UV qattiq holatdagi lazerlarga bo'linadi. Nasos manbai ta'sirida tashqi energiyani yutish orqali ishchi muhit qo'zg'aluvchan holatga etadi va zarrachalar sonining inversiya daromadi yo'qotishdan kattaroq bo'lgandan so'ng, yorug'lik kuchayadi va kuchaytirilgan yorug'likning bir qismi qo'zg'alishni davom ettirish uchun qaytariladi. lazerni ishlab chiqarish uchun rezonans bo'shlig'ida tebranish hosil qilish. Gaz muhiti asosan impulsli yoki elektron nurli razryadlarda qo'llaniladi, bu erda elektronlar o'rtasidagi to'qnashuvlar gaz zarralarini past energiya darajasidan yuqori energiya darajasiga qo'zg'atib, UV lazerlarini olish uchun hayajonli sakrashlarni hosil qiladi. Qattiq muhit chiziqli bo'lmagan chastotali ikki baravar kristall bo'lib, u bir yoki bir nechta chastotali o'tishlardan so'ng tashqariga tarqaladigan UV lazer nurini hosil qiladi. Excimer va to'liq qattiq holatdagi UV lazerlar odatda lazerni qayta ishlash va ishlov berish uchun ishlatiladi.
2.1. Eksimer lazerlari
Asosiy gaz UV lazerlari eksimer lazerlari, argon ion lazerlari, azot molekulyar lazerlari, ftor molekulyar lazerlari, geliy kadmiy lazerlari va boshqalardir. Lazerni qayta ishlash uchun eksimer lazerlari va boshqalar keng tarqalgan. Eksimer lazerlar - bu eksimer ishlaydigan moddasi bo'lgan gaz lazerlari. Ular, shuningdek, impulsli lazerlar bo'lib, birinchi eksimer lazer 1971 yilda yaratilganidan beri katta ilmiy qiziqish uyg'otdi. Eksimer muayyan sharoitlarda atomlarga parchalanadigan beqaror birikma molekulasidir. Takrorlash chastotasi va o'rtacha quvvat eksimer lazerlarini baholash uchun asosdir. F, Cl va Br kabi halogen elementlar bilan aralashtirilgan Ar, Kr va Xe kabi noyob gazlarning ma'lum bir qismi UV gaz lazerlarining asosiy ishchi moddalari bo'lib, ular elektron nurlar yoki impulsli razryadlar orqali pompalanadi. Asl va nodir gazlarning asosiy holatidagi atomlari qo'zg'atilganda, yadrodan tashqaridagi elektronlar yuqori orbitallarga qo'zg'atiladi, shunda eng tashqi elektron qatlami to'ldiriladi va boshqa atomlar bilan birlashtirilib, kvazmolekulalarni hosil qiladi, so'ngra ular yana sakrab o'tadi. asosiy holat va asl atomlarga parchalanadi. Suyuq ksenon dastlabki eksimer lazerlar uchun ishlaydigan modda edi. Bugungi eksimer lazerlarga 193 nm da ArF lazer, 248 nm da KrF lazer va 308 nm da XeCl lazer ham kiradi.
2.2. Qattiq holatdagi UV lazerlari
To'liq qattiq holatdagi UV lazerlarining ajoyib afzalliklari ularning qulay kichik o'lchamlari, yuqori ishonchliligi va operatsion barqarorligidir. Eng ko'p ishlatiladigan LD nasosi uchun odatiy Nd: YAG kristalli bo'lib, keyinchalik chastota ikki barobar ortadi.
UV qattiq holatdagi lazerni yaratishning asosiy bosqichlari birinchi navbatda zarrachalar sonining inversiyasiga erishish uchun lazerdagi yorug'lik manbasini kuchaytiruvchi muhitga quyish, rezonans bo'shlig'ida asosiy qizil yorug'likning shakllanishi va tebranishidan iborat. bo'shliqdagi chastotani bir yoki bir nechta chiziqli bo'lmagan kristallar tomonidan ikki barobarga oshirish va nihoyat translyatsiya va aks ettirishdan keyin rezonans bo'shlig'idan kerakli UV lazerining chiqishi. UV qattiq holatdagi lazerlar odatda LD diodli nasos va chiroqni pompalash usullaridan foydalangan holda olinadi. To'liq qattiq holatdagi UV lazerlari LD-pompalangan UV qattiq holatdagi lazerlardir.
Nd: YAG (neodimiy qo'shilgan itriy alyuminiy granat) va Nd: YVO4 (neodimiy qo'shilgan itriy vanadati) mustahkamlangan media kristallarining eng keng tarqalgan turlaridan ikkitasidir. Rezonansli bo'shliqlarni kuchaytirishning keng tarqalgan usuli 1064 nm da yaqin infraqizil nurni ishlab chiqarish uchun 808 nm to'lqin uzunligida Nd: YVO4 lazer kristali bilan pompalanadigan kichik yarimo'tkazgichli lazer LD diodidan foydalanishdir. Nd: YAG bilan solishtirganda, Nd: YVO4 lazer kristalli kattaroq o'sish kesimiga ega, Nd: YAG'dan to'rt baravar, yutilish koeffitsienti kattaroq, Nd: YAG'dan besh baravar va lazer chegarasi pastroq. Nd: YAG bilan solishtirganda, Nd: YVO4 lazer kristalli kattaroq o'sish kesimiga ega, Nd: YAG'dan to'rt baravar, yutilish koeffitsienti kattaroq, Nd: YAG'dan besh baravar va lazer chegarasi pastroq. Nd: YAG kristallari yuqori mexanik kuchga ega, yuqori yorug'lik o'tkazuvchanligi, uzoq floresans muddati va qattiq issiqlik tarqalishi va sovutish tizimini talab qilmaydi.
3. UV lazerlarning qo'llanilishi
UV lazer bilan ishlov berish juda ko'p afzalliklarga ega va hozirgi vaqtda texnologik axborotni ishlab chiqishda tanlov texnologiyasi hisoblanadi. Birinchidan, UV lazer lazer nurining ultra qisqa to'lqin uzunliklarini chiqarishi mumkin, bu ultra kichik va nozik materiallar bilan aniq ishlay oladi; ikkinchidan, UV lazerining "sovuq ishlovi" materialning o'zini butunlay yo'q qilmaydi, faqat uning yuzasini davolaydi; bundan tashqari, asosan termal shikastlanishning ta'siri yo'q. Ba'zi materiallar ko'rinadigan va infraqizil lazerlarni samarali o'zlashtirmaydi, bu ularni qayta ishlashni imkonsiz qiladi. UVning eng katta afzalligi shundaki, asosan barcha materiallar UV nurlarini yanada kengroq qabul qiladi. UV lazerlari, ayniqsa qattiq holatda ultrabinafsha nurlanishi lazerlari ixcham va kichik, texnik xizmat ko'rsatish oson va katta miqdorda ishlab chiqarish oson. UV lazerlar tibbiy biomateriallarni qayta ishlash, jinoyat ishlari bo'yicha sud ekspertizasi, integral elektron platalar, yarimo'tkazgich sanoati, mikro-optik komponentlar, jarrohlik, aloqa va radar, lazerni qayta ishlash va kesishda keng qo'llaniladi.
3.1. Biologik materiallarning sirt xususiyatlarini o'zgartirish
Ba'zi davolash usullarida ko'plab tibbiy materiallar inson to'qimalariga mos kelishi yoki hatto ta'mirlanishi kerak, masalan, ko'z ichi kasalliklarini ultrabinafsha lazer bilan davolash va quyon shox pardasida tajribalar, ba'zida biologik oqsil xususiyatlari va biomolekulyar tuzilmalarni o'zgartirishni talab qiladi. Eksimer UV lazerining optimal impuls parametrlarini sozlagandan so'ng, eksperimentalistlar tibbiy biomateriallar yuzasini mos ravishda 100 nm, 120 nm va 200 nm lazerlar bilan nurlantirdilar, shu bilan material yuzasining fizik-kimyoviy tuzilishini yaxshiladilar va umumiy kimyoviy tuzilmani o'zgartirmaydilar. O'simlik biologik hujayralar bilan qiyosiy tajribalar o'tkazish orqali qayta ishlangan organik biomateriallarni inson to'qimalariga sezilarli darajada mos va gidrofil qilish imkonini beradi, bu tibbiy biologik ilovalarda katta yordam beradi.
3.2. Jinoiy tergov sohasida
Jinoyat tergovi sohasida barmoq izlari DNK kabi noyob ekanligi aniqlangandan beri jinoyat ishida gumonlanuvchilar tomonidan jinoyat joyida qoldirilgan muhim biologik dalil sifatida foydalanilgan. Bir vaqtlar eski usullar namunaning shikastlanishiga olib kelishi va eksponatlarni yig'ish va saqlashni qiyinlashtirishi mumkin. Joriy tadqiqot ob'ekt yuzasiga kirmaydigan barmoq izlari, masalan, lenta, fotosuratlar, shisha va boshqalar ko'rinishi uchun ajoyib natijalarga ega. UV lyuminesans tasviri" va "UV lazerli aks ettiruvchi tasvir" mos ravishda 266 nm va 340 nm diapazonli filtrlar orqali potentsial barmoq izlarini UV lazer nurlanishi orqali barmoq izlarini aniqlash va to'plashni kuzatish va qayd etish uchun ishlatiladi. 120 ta namunaning 70 foizi. Eksperimentda sinovdan o'tganlar muvaffaqiyatli aniqlandi.UV qisqa to'lqinli texnikasi potentsial barmoq izlarining muvaffaqiyat darajasini oshiradi va optik xususiyatlarni nazorat qilishning qulayligi va tezligi uni sud zalida foydalanish uchun istiqbolli qiladi. Eksfoliatsiyalangan hujayralar, qon dog'lari, soch follikulalari bo'lgan sochlar va boshqa keng tarqalgan biologik namunalar ultrabinafsha nurlanishini aniqlash orqali aniqlanishi mumkin, ammo qisqa to'lqinli 266 nm ultrabinafsha nurlanish lazeri biologik namunalarni belgilangan masofada va turli vaqtlarda nurlantirish va keyin ekstraktsiya qilish uchun ishlatilganda. DNK, qisqa to'lqinli 266 nm UV lazerining DNK natijalariga beshta keng tarqalgan biologik dalillar turiga jiddiy ta'sir ko'rsatishi aniqlandi: barmoq izlari, b. dog'lar, tupurik dog'lari, to'kilgan hujayralar va soch follikulalari bo'lgan sochlar, lekin ozgina darajada sochlar uchun biologik DANni aniqlash, shu jumladan soch follikulalari, tupurik va qon dog'lari. Qisqa to'lqinli UV lazerlari ba'zi DNK biomateriallariga ta'sir qilishi mumkin, shuning uchun ekstraktsiya usuli sud-tibbiyot ekspertizasi davomida uning dalil qiymati uchun ehtiyotkorlik bilan tanlanishi kerak.
3.3. Integral elektron platalarda UV lazer ilovalari
Sanoatda elektron platalarning keng assortimentini ishlab chiqarish, dastlabki simlarni ulashdan tortib, ilg'or jarayonlarni talab qiladigan mayda nozik o'rnatilgan mikrosxemalar, integral elektron platalar ichidagi moslashuvchan sxemalar, polimerlar va misdagi laminatlangan sxemalar - barchasi mikro teshiklarni burg'ulash va kesishni talab qiladi, shuningdek, taxtalarda materiallarni ta'mirlash va tekshirish, ko'pincha mikro ishlab chiqarish va qayta ishlashdan foydalanishni talab qiladi. Lazerli mikro ishlov berish texnologiyasi elektron platalarni qayta ishlash uchun eng yaxshi tanlovdir. Jarayon davomida lazer qayta ishlanadigan mahsulot bilan aloqa qilmaydi, mexanik kuchlardan samarali qochadi, natijada tez ishlov berish, yuqori moslashuvchanlik va ish joyiga maxsus talablar qo'yilmaydi, bu esa lazerning aniq o'rnatilishi orqali kichik mikron kattaliklarga erishishi mumkin. parametrlar va tadqiqot dizayni. Elektron platalarda qo'llaniladigan an'anaviy burg'ulash usullari metall bo'lmagan belgilar uchun UV lazerlari va CO2 lazerlaridan foydalanishdir (to'lqin uzunligi 10,6 mkm bo'lgan CO2 lazerlari metall bo'lmagan materiallarni belgilash uchun ishlatiladi; to'lqin uzunligi 1064 nm yoki 532 nm odatda. metall materiallarni markalash uchun ishlatiladi). Hozirgi vaqtda UV lazerni qayta ishlash texnologiyasi asosan mikron darajasida ishlov berishga, yuqori aniqlikka erisha oladi, ultra nozik mikro-nol qurilmalarni ishlab chiqarishi mumkin, mikro-teshik lazer nurining 1 mkm dan kam joyiga qo'llanilishi mumkin. qayta ishlash. Biroq, CO2 lazerlari asosan 75 dan 150 mm gacha bo'lgan teshiklar uchun ishlatiladi va kichik teshiklarda noto'g'ri hizalanishga moyil bo'ladi, UV lazerlari esa 25 mm gacha bo'lgan teshiklar uchun yuqori aniqlik va noto'g'ri hizalamalar uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, mis bilan qoplangan elektron platalarni UV femtosekundli lazerlar bilan "sovuq" qayta ishlashda optimal jarayon parametrlarini olish uchun kompleks balanslash usuli qo'llaniladi va keyinchalik yuqori sifatli, yuqori samaradorlikka erishish uchun selektiv o'chirish xususiyatlaridan foydalaniladi. 50 mkm chiziq kengligi va 20 mkm chiziq chizig'i bo'lgan mis qoplamali yuzalarni mikro chiziqli qirqish.
3.4 Mikro-optik komponentlarni qayta ishlash va tayyorlash
Axborot texnologiyalari va zamonaviy sanoatning jadal rivojlanishi davrida kichikroq maydonda ko'proq eksperimental tizimlar qurish va ko'proq funktsiyalarga erishish zarurati axborot texnologiyalarini jadal rivojlantirishni va eng muhimi, kichikroq, kichiklashtirilgan va to'liq ishlab chiqarishni talab qiladi. faqat material yuzasida kimyoviy bog'lanishlarni qayta ishlaydigan funktsional qurilmalar. U harbiy radar aloqasi, tibbiy terapiya, aerokosmik va biokimyo sohalarida muhim ilovalar va tadqiqot qiymatiga ega. An'anaviy optik komponentlarning funktsiyalari va xususiyatlarini o'zgartiradigan nano o'lchamdagi mikro-optik komponentlar bo'yicha ilovalarni yanada chuqurroq kesish va optimallashtirish va tadqiq qilish va ishlab chiqish mumkin. Mikro-optikaning afzalligi, ommaviy ishlab chiqarish, joylashtirish oson, kichik, engil va moslashuvchan, ammo asosiy material kvarts shishasidir. Kvarts shishasi qo'llash va ishlov berish jarayonida yorilish va kraterga moyil bo'lib, qattiq va mo'rt material bo'lib, uning optik xususiyatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Natijada, UV lazerining to'g'ridan-to'g'ri yozish "sovuq" ishlov berish texnologiyasi mikro-optik qurilmalarning samaradorligini sezilarli darajada oshirdi, bu materialga zarar etkazmasdan yuqori aniqlik va nozik tuzilishga ega mikro-optik komponentlarni tezkor qayta ishlash imkonini berdi va moslashuvchan qayta ishlashga imkon berdi. turli talablarga ega bo'lgan katta va kichik partiyalar. Chet el tadqiqot institutlari kremniy gofretlarni UV-UV nurlari bilan qayta ishlashni ilgari o'rgangan bo'lsa-da, kremniy gofretni kesish texnologiyasi va qirralari bo'yicha mahalliy tadqiqotlar faqat nisbatan kech boshlanganidan keyin amalga oshirildi. Bir xil materialdan (0.18 mm, 0.38 mm va 0.6 mm) uchta kremniy gofretni optimallashtirilgan kesish, kamida 45 mkm diafragma va ishlov berish aniqligi 20 mkm, materialda yoriqlar yo'q, lazerning kamroq termal ta'siri va kamroq chayqalish.
3.4. Yarimo'tkazgich sanoatida UV lazer ilovalari
So'nggi yillarda ultrabinafsha nurlar yordamida yarimo'tkazgichli materiallarni mikroishlab chiqarishga e'tibor ortib bormoqda. Minglab zich elektron komponentlar integral mikrosxemalarda juda keng tarqalgan, shuning uchun ba'zi yuqori aniqlikdagi ishlov berish va qayta ishlash usullari, shuningdek, kremniy va safir yarimo'tkazgich materiallari va nozik mikroprosessorning boshqa yarimo'tkazgichli yupqa plyonkalari kabi yuqori aniqlikdagi asboblar va qurilmalar talab qilinadi. UV lazer va filmning spektral xususiyatlarini o'rganadi, shu bilan birga UV lazer kremniy materiallarining yorug'lik energiyasidan foydalanishni oshirishi mumkin, shuningdek, kremniy sirtining mikro tuzilishini o'zgartirishi mumkin, bu esa quyosh panellarining rivojlanishiga yordam beradi, masalan, ikki- o'lchovli mikro panjara va boshqalar.
4. yakunlovchi so‘zlar
O'nlab yillar davomida ishlab chiqilgan va izlanishlar natijasida UV lazerlarining texnologiyasi va qo'llanilishi tobora kengayib bordi va etuk bo'ldi va uning eng xarakterli nozik "sovuq" ishlov berish texnologiyasi ob'ektning fizik xususiyatlarini o'zgartirmasdan sirtlarni mikro-prosesslaydi va davolaydi. aloqa, optika, harbiy, jinoiy tergov va tibbiy davolanish kabi turli sohalarda va sohalarda keng qo'llaniladi. Masalan, 5G davri FPC qayta ishlashga talabni keltirib chiqarmoqda. 5G sanoatining yanada rivojlanishi va yirik elektronika ishlab chiqaruvchilarining moslashuvchan OLED displeylariga intilishi bilan FPC moslashuvchan elektron platalariga talab tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda va shu bilan birga UV lazerlarga bo'lgan talab. Umid qilamanki, bu tendentsiya UV texnologiyasining o'zini quvvat va puls kengligida katta yutuqlarga erishish, shuningdek, yangi qo'llash sohalariga erishish uchun jadal rivojlanishiga olib keladi. UV lazerli mashinalarni qo'llash FPC kabi materiallarni sovuqda aniq qayta ishlashga imkon berdi, FPC ning bosqichma-bosqich o'sishi 5G ning tarqalishiga turtki bo'ldi, uning past kechikish xususiyatlari bulutli texnologiya kabi texnologik rivojlanishning yangi to'lqinlari uchun cheksiz imkoniyatlarni ta'minlaydi. Narsalar interneti, haydovchisizlik va VR. Bu, albatta, bir-birini to'ldiruvchi tushunchadir va yangi texnologiyalar va ilovalar oxir-oqibat UV lazerlarining yanada rivojlanishiga turtki bo'ladi.
Ko'proq va ko'proq yangi chastotali ikki baravar kristall va daromad vositalari paydo bo'lganda, to'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, UV lazerining kuchi kelajakda hayotning barcha jabhalarining rivojlanishini rag'batlantirish uchun ko'proq sanoatda qo'llaniladi, qayta ishlash sohasida UV lazerlari. yanada aqlli, samarali va aniq, yuqori takrorlash tezligi, yuqori barqarorlik kelajakdagi rivojlanish tendentsiyasidir.
