Laser "kuchonga" almasi: kushinda nyenzo ngumu na mwanga

Diamondni dutu gumu zaidi katika asili, lakini si tu kujitia. Nyenzo hii ina conductivity ya mafuta mara tano kwa kasi zaidi kuliko shaba, inaweza kuhimili joto kali na mionzi, inaweza kusambaza mwanga, insulate, na inaweza hata kubadilishwa kuwa semiconductor. Hata hivyo, ni "nguvu kuu" hizi ambazo hufanya almasi kuwa nyenzo "ngumu zaidi" kusindika - zana za jadi haziwezi kuikata au kuacha nyufa. Haikuwa mpaka ujio wa teknolojia ya laser ambapo wanadamu hatimaye walipata ufunguo wa kushinda "mfalme wa nyenzo".

Kwa nini laser inaweza "kukata" almasi?

Hebu fikiria kutumia kioo cha kukuza ili kulenga mwanga wa jua kuwasha karatasi. Kanuni ya usindikaji wa almasi ya laser ni sawa, lakini ni sahihi zaidi. Wakati boriti ya laser yenye nishati ya juu inawasha almasi, "metamorphosis ya atomi ya kaboni" ya microscopic hutokea:

1. Almasi hubadilika kuwa grafiti: Nishati ya leza hubadilisha muundo wa almasi ya uso (sp³) kuwa grafiti laini (sp²), kama vile almasi "huharibika" papo hapo na kuwa risasi ya penseli.

2. Graphite "imevukizwa": safu ya grafiti hupungua kwa joto la juu au inaingizwa na oksijeni, na kuacha alama sahihi za usindikaji. 3. Mafanikio muhimu: kasoro Kinadharia, almasi kamilifu inaweza tu kusindika na laser ya ultraviolet (wavelength <229 nm), lakini kwa kweli, almasi bandia daima huwa na kasoro ndogo (kama vile uchafu na mipaka ya nafaka). Kasoro hizi ni kama “mashimo” ambayo huruhusu mwanga wa kawaida wa kijani kibichi (532 nm) au leza ya infrared (1064 nm) kufyonzwa. Wanasayansi wanaweza hata "kuamuru" laser kuchonga muundo maalum kwenye almasi kwa kudhibiti usambazaji wa kasoro.

Aina ya laser: Mageuzi kutoka "tanuru" hadi "kisu cha barafu"

Usindikaji wa laser unachanganya mifumo ya udhibiti wa nambari za kompyuta, mifumo ya hali ya juu ya macho, na usahihi wa hali ya juu na nafasi ya kiotomatiki ya kazi ili kuunda kituo cha usindikaji wa utafiti na uzalishaji. Inatumika kwa usindikaji wa almasi, inaweza kufikia usindikaji wa ufanisi na wa juu-usahihi.

1. Microsecond laser usindikaji Microsecond laser kunde upana ni pana na ni kawaida yanafaa kwa ajili ya usindikaji mbaya. Kabla ya kuibuka kwa teknolojia ya kufunga modi, mipigo ya leza ilikuwa zaidi katika safu ya microsecond na nanosecond. Hivi sasa, kuna ripoti chache kuhusu uchakataji wa almasi moja kwa moja kwa kutumia leza za microsecond, na nyingi zao zinazingatia uga wa uchakataji wa sehemu ya nyuma.

2. Usindikaji wa leza ya Nanosecond Laser za Nanosecond kwa sasa zinachukua sehemu kubwa ya soko na zina faida za uthabiti mzuri, gharama ya chini, na muda mfupi wa usindikaji. Zinatumika sana katika uzalishaji wa biashara. Hata hivyo, mchakato wa kuondolewa kwa laser ya nanosecond ni uharibifu wa joto kwa sampuli, na udhihirisho wa macroscopic ni kwamba usindikaji hutoa eneo kubwa lililoathiriwa na joto.

3. Usindikaji wa leza ya Picosecond Usindikaji wa leza ya Picosecond ni kati ya uondoaji wa usawa wa mafuta ya nanosecond na usindikaji baridi wa laser ya femtosecond. Muda wa pigo umepunguzwa kwa kiasi kikubwa, ambayo hupunguza sana uharibifu unaosababishwa na eneo lililoathiriwa na joto.

4. Usindikaji wa laser ya Femtosecond Teknolojia ya laser ya haraka huleta fursa za usindikaji wa faini ya almasi, lakini gharama ya juu na gharama ya matengenezo ya lasers ya femtosecond hupunguza utangazaji wa mbinu za usindikaji. Kwa sasa, utafiti unaohusiana zaidi unabaki katika hatua ya maabara.

Hitimisho

Kutoka "haiwezi kukata" hadi "kuchonga kwa mapenzi", teknolojia ya laser imefanyaalmasi hakuna tena "vase" iliyonaswa kwenye maabara. Pamoja na kurudiwa kwa teknolojia, katika siku zijazo tunaweza kuona: chipsi za almasi zinazotoa joto katika simu za mkononi, kompyuta za kiasi zinazotumia almasi kuhifadhi habari, na hata vihisi vya almasi vilivyopandikizwa katika mwili wa binadamu… Ngoma hii ya mwanga na almasi inabadilisha maisha yetu.