लेजर "नक्काशी" हीरा: प्रकाशको साथ सबैभन्दा कठिन सामग्रीलाई जित्ने

हीरायो प्रकृतिमा सबैभन्दा कडा पदार्थ हो, तर यो केवल गहना मात्र होइन। यो पदार्थको तापीय चालकता तामा भन्दा पाँच गुणा छिटो छ, अत्यधिक ताप र विकिरण सहन सक्छ, प्रकाश प्रसारण गर्न सक्छ, इन्सुलेट गर्न सक्छ, र अर्धचालकमा पनि रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। यद्यपि, यी "महाशक्तिहरू" हुन् जसले हीरालाई प्रशोधन गर्न "सबैभन्दा गाह्रो" सामग्री बनाउँछ - परम्परागत उपकरणहरूले या त यसलाई काट्न सक्दैनन् वा दरार छोड्न सक्दैनन्। लेजर प्रविधिको आगमन नहुँदासम्म मानिसहरूले अन्ततः यो "सामग्रीको राजा" लाई जित्ने कुञ्जी फेला पारेनन्।

लेजरले किन हीरा "काट्न" सक्छ?

कागज प्रज्वलित गर्न सूर्यको प्रकाशलाई केन्द्रित गर्न म्याग्निफाइङ्ग ग्लास प्रयोग गर्ने कल्पना गर्नुहोस्। लेजर प्रशोधन हीराको सिद्धान्त समान छ, तर अझ सटीक छ। जब उच्च-ऊर्जा लेजर किरणले हीरालाई विकिरण गर्छ, एक सूक्ष्म "कार्बन परमाणु रूपान्तरण" हुन्छ:

१. हीरा ग्रेफाइटमा परिणत हुन्छ: लेजर ऊर्जाले सतह हीरा संरचना (sp³) लाई नरम ग्रेफाइट (sp²) मा परिवर्तन गर्छ, जसरी हीरा तुरुन्तै पेन्सिल लिडमा "पतन" हुन्छ।

२. ग्रेफाइट "वाष्पीकरण" हुन्छ: ग्रेफाइट तह उच्च तापक्रममा उदात्त हुन्छ वा अक्सिजनद्वारा कोरिएको हुन्छ, सटीक प्रशोधन चिन्हहरू छोड्छ। ३. प्रमुख सफलता: दोषहरू सिद्धान्तमा, उत्तम हीरालाई पराबैंगनी लेजर (तरंगदैर्ध्य <२२९ एनएम) द्वारा मात्र प्रशोधन गर्न सकिन्छ, तर वास्तविकतामा, कृत्रिम हीराहरूमा सधैं साना दोषहरू हुन्छन् (जस्तै अशुद्धता र अन्न सीमाहरू)। यी दोषहरू "प्वालहरू" जस्तै हुन् जसले साधारण हरियो प्रकाश (५३२ एनएम) वा इन्फ्रारेड लेजर (१०६४ एनएम) लाई अवशोषित गर्न अनुमति दिन्छ। वैज्ञानिकहरूले दोष वितरणलाई नियमन गरेर हीरामा एक विशिष्ट ढाँचा खोप्न लेजरलाई "आदेश" पनि दिन सक्छन्।

लेजर प्रकार: "फर्नेस" बाट "बरफको चक्कु" सम्मको विकास

लेजर प्रशोधनले कम्प्युटर संख्यात्मक नियन्त्रण प्रणाली, उन्नत अप्टिकल प्रणालीहरू, र उच्च-परिशुद्धता र स्वचालित वर्कपीस स्थिति संयोजन गरेर अनुसन्धान र उत्पादन प्रशोधन केन्द्र बनाउँछ। हीरा प्रशोधनमा लागू गर्दा, यसले कुशल र उच्च-परिशुद्धता प्रशोधन प्राप्त गर्न सक्छ।

१. माइक्रोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन माइक्रोसेकेन्ड लेजर पल्स चौडाइ फराकिलो हुन्छ र सामान्यतया रफ प्रशोधनको लागि उपयुक्त हुन्छ। मोड लकिङ टेक्नोलोजीको उदय हुनुभन्दा पहिले, लेजर पल्सहरू प्रायः माइक्रोसेकेन्ड र न्यानोसेकेन्ड दायरामा थिए। हाल, माइक्रोसेकेन्ड लेजरहरूसँग प्रत्यक्ष हीरा प्रशोधनको बारेमा थोरै रिपोर्टहरू छन्, र तीमध्ये धेरैजसो ब्याक-एन्ड प्रशोधन अनुप्रयोग क्षेत्रमा केन्द्रित छन्।

२. नानोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन नानोसेकेन्ड लेजरहरूले हाल ठूलो बजार हिस्सा ओगटेका छन् र राम्रो स्थिरता, कम लागत, र छोटो प्रशोधन समयका फाइदाहरू छन्। तिनीहरू उद्यम उत्पादनमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, नानोसेकेन्ड लेजर एब्लेशन प्रक्रिया नमूनाको लागि थर्मल रूपमा विनाशकारी छ, र म्याक्रोस्कोपिक अभिव्यक्ति यो हो कि प्रशोधनले ठूलो ताप-प्रभावित क्षेत्र उत्पादन गर्दछ।

३. पिकोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन पिकोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन नानोसेकेन्ड लेजर थर्मल इक्विलिभ्म एब्लेसन र फेमटोसेकेन्ड लेजर कोल्ड प्रशोधन बीचको हुन्छ। पल्स अवधि उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ, जसले गर्मी-प्रभावित क्षेत्रबाट हुने क्षतिलाई धेरै कम गर्छ।

४. फेम्टोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन अल्ट्राफास्ट लेजर प्रविधिले हीराको सूक्ष्म प्रशोधनको लागि अवसरहरू ल्याउँछ, तर फेम्टोसेकेन्ड लेजरहरूको उच्च लागत र मर्मत लागतले प्रशोधन विधिहरूको प्रवर्द्धनलाई सीमित गर्दछ। हाल, धेरैजसो सम्बन्धित अनुसन्धान प्रयोगशाला चरणमा बाँकी छ।

निष्कर्ष

"काट्न नसक्ने" देखि "इच्छा अनुसार कुँद्ने" सम्म, लेजर प्रविधिले बनाएको छहीरा अब प्रयोगशालामा फसेको "फुलदानी" रहेन। प्रविधिको पुनरावृत्तिसँगै, भविष्यमा हामी देख्न सक्छौं: मोबाइल फोनमा ताप फैलाउने हीरा चिप्स, जानकारी भण्डारण गर्न हीरा प्रयोग गर्ने क्वान्टम कम्प्युटर, र मानव शरीरमा प्रत्यारोपित हीरा बायोसेन्सरहरू पनि... प्रकाश र हीराको यो नृत्यले हाम्रो जीवन परिवर्तन गरिरहेको छ।