01 Pappírsleiðbeiningar
Gegnsætt efni (eins og gler og safír) eru ómissandi í iðnaði og fremstu -rannsóknum vegna framúrskarandi eðlisefnafræðilegra eiginleika þeirra. Hins vegar hafa mikil hörku þeirra og háir bandbil eiginleikar gert vélræna vinnslu aldar-gamla áskorun. Tilkoma femtósekúnduleysis hefur valdið byltingu í innri breytingu og vinnslu gagnsæra efna, en mál eins og hægur vinnsluhraði og næmi fyrir álagsskemmdum hafa alltaf verið flöskuhálsar sem takmarka iðnaðarnotkun þeirra (eins og krafan um 1000 holur á sekúndu fyrir gler í gegnum-holuframleiðslu). Þessi grein kynnir nýja aðferð fyrir ofur-hraðborun á gagnsæjum efnum sem næst með tímabundinni rafrænni örvun, með vinnsluhraða aukinn um milljón sinnum samanborið við hefðbundna höggborunartækni.
02Yfirlit yfir heildartextann
Rannsóknin leggur til tækni sem kallast „Bessel skammvinnt val leysir frásog“. Í fyrsta lagi er Gauss-dreifður píkósekúndu leysir lagaður í Bessel geisla, sem getur örvað myndun langra, einsleitra rafeindaörvunarrása, eða „leysiþráða“, með einni tíðni í gagnsæjum efnum. Myndun þessarar rásar veldur tafarlausri breytingu á sjónfræðilegum eiginleikum efnisins á píkósekúndu til nanósekúndu mælikvarða, sem breytist úr einangrunarefni í svipað ástand og hálf-málm, með stórkostlegri aukningu á frásogsstuðlinum. Á sama tíma gleypa leysiþræðir á skilvirkan og jafnan hátt míkrósekúndna-langa púlsandi leysiorku og hitar samstundis efnið innan rásarinnar að uppgufun og fjarlægingu. Þessi aðferð forðast snjall plasma endurkastsvörnina sem sjást í hefðbundinni há-leysisvinnslu. Á endanum, á aðeins tugum míkrósekúndna, er hægt að búa til hágæða gegnum-gaut með um það bil 3,1 míkron í þvermál og dýpt-til-þvermálshlutfall allt að 322 í 1 mm þykku kvarsgleri, án keilu eða örsprungna.{16}
03 Grafísk greining
Mynd 1 (A) sýnir ljósleiðarhönnunina, þar sem púls úr píkósekúndu leysir og púls af míkrósekúndu leysir eru mótaðir í Bessel geisla í sömu röð með ásbundnu prisma, síðan sameinaðir -samhliða í gegnum geislaskipti og einbeitt sér að gagnsæu efnissýni. Mynd 1 (B) sýnir eðlisfræðilega ferlið við vinnslu: Skref eitt, picosecond leysirinn framkallar langa og einsleita rafeindaörvunarrás inni í efninu; Skref tvö, síðari míkrósekúndna leysiorkan er valin frásogast af þessari rás, sem nær tafarlausa og samræmda fjarlægingu efnisins og myndar að lokum gegnum-gat með háu hlutfalli.
Mynd 2 sýnir innsæi eðlisfræðilegan kjarnabúnað með dælu-nemamyndatækni. Bessel púls með púlsbreidd 5 ps framkallar þræðir innan kvarsglersins, sem gerir kleift að mynda jafna örvunarrás yfir 1 mm að lengd innan 10 ps. Mikilvægara er að þessi rás, sem hefur háan frásogsstuðul, getur verið stöðugt til staðar í að minnsta kosti 1,8 ns, mun lengur en rafeinda-grindarslökunartíminn, heldur plasma í háu-orkuástandi og veitir nægar aðstæður fyrir sértækt frásog síðari míkrósekúndupúlsa.
Mynd 3 sýnir formgerð holu á ör-stigi. Í 1 mm þykku kvarsgleri tekur það aðeins 20 míkrósekúndur að vinna gegnum-gat með um það bil 3,1 µm í þvermál, með dýpt-til-þvermálshlutfalli allt að 322. Frá hliðinni sést að rásin er bein og án mjókkandi, með sléttum holuveggjum sem sýna afar hágæða vinnslubrot. Með því að stilla púlsbreidd míkrósekúndu leysisins er einnig hægt að stilla holuþvermálið að vissu marki.
Mynd 4 sýnir alhliða og iðnaðarbeitingarmöguleika þessarar tækni. Til viðbótar við kvarsgler hefur þessari aðferð einnig verið beitt með góðum árangri á ýmis algeng gagnsæ efni eins og bórsílíkatgler og gos-kalkgler. Með því að festa leysirinn og nota háhraða hreyfanlegur pallur er hægt að ná ofur-hári skilvirkni upp á 1.000 holur á sekúndu, sem framleiðir áreiðanlega þúsundir samræmdra gegnum-hola fylki.
04 Samantekt
Rannsóknirnar í þessari grein hafa náð fram nýjung á sviði leysirvinnslu með tímabundinni rafrænni örvunartækni. Með því að aðgreina tvo eðlisfræðilega ferla „rafeindaörvun“ og „efnisfjarlægingu“ á snjallan hátt og úthluta þeim á tvo tímalega samræmda leysipúlsa upp á píkósekúndur og míkrósekúndur, tókst það að sigrast á grundvallarvandamálum hægum hraða og lítilli orkunýtingu í hefðbundinni ofurhraðri leysivinnslu og auka skilvirkni borunar um milljón sinnum. Þessi tækni gerir ekki aðeins kleift að framleiða ofur-hröð, há-gæði og hátt hlutfall í gegnum-gataframleiðslu í millimetra-þykkum gagnsæjum efnum, heldur sýnir hún einnig fram á alhliða eiginleika þess í ýmsum efnum og gríðarlega möguleika á stór-framleiðslu. Búist er við að þessi bylting hafi mikil áhrif á sviðum eins og hálfleiðaraumbúðum, lífeðlisfræðilegum forritum og fremstu -vísindarannsóknum.
