අල්ට්රාෆාස්ට් ලේසර් ක්ෂුද්ර-නැනෝ නිෂ්පාදන-කාර්මික යෙදුම්

අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් දශක ගණනාවක් තිස්සේ පැවතුනද, පසුගිය දශක දෙක තුළ කාර්මික යෙදුම් වේගයෙන් වර්ධනය වී ඇත. 2019 දී, ultrafast හි වෙළඳපල වටිනාකමලේසර් ද්රව්ය13%ක සංයුක්ත වාර්ෂික වර්ධන වේගයක් සමඟින් සැකසීම දළ වශයෙන් ඇමෙරිකානු ඩොලර් මිලියන 460ක් විය. කාර්මික ද්‍රව්‍ය සැකසීම සඳහා අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් සාර්ථකව භාවිතා කර ඇති යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර අතරට අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියාව මෙන්ම සිලිකන් ඩයිසිං, වීදුරු කැපීම/ස්ක්‍රයිබ් කිරීම සහ (ඉන්ඩියම් ටින් ඔක්සයිඩ්) ජංගම දුරකථන සහ ටැබ්ලට් වැනි පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල ITO චිත්‍රපට ඉවත් කිරීම ඇතුළත් වේ. , වාහන කර්මාන්තය සඳහා පිස්ටන් වයනය, කිරීටක ස්ටෙන්ට් නිෂ්පාදනය සහ වෛද්‍ය කර්මාන්තය සඳහා ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග නිෂ්පාදනය.

01 අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියාව

අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් ද්‍රව්‍ය සැකසීමේ මුල්ම කාර්මික යෙදුම් වලින් එකක භාවිතා විය. IBM විසින් 1990 ගණන්වල ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනයේ දී femtosecond ලේසර් ඉවත් කිරීමේ යෙදුම වාර්තා කරන ලදී. නැනෝ තත්පර ලේසර් ඉවත් කිරීම හා සසඳන විට, ලෝහ ඉසින සහ වීදුරු හානි ඇති කළ හැකි, femtosecond ලේසර් වෙස් මුහුණු ලෝහ ඉසීම, වීදුරු හානි ආදිය පෙන්නුම් කරයි. වාසි. මෙම ක්‍රමය ඒකාබද්ධ පරිපථ (ICs) නිපදවීමට භාවිතා කරයි. IC චිපයක් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා වෙස් මුහුණු 30ක් දක්වා අවශ්‍ය විය හැකි අතර පිරිවැය >$100,000. Femtosecond ලේසර් සැකසුම් මගින් 150nm ට අඩු රේඛා සහ ලක්ෂ්‍ය සැකසිය හැක.

රූපය 1. ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියා කිරීම

රූපය 2. ආන්තික පාරජම්බුල ලිතෝග්‍රැෆි සඳහා විවිධ මාස්ක් රටා ප්‍රශස්තකරණය කිරීමේ ප්‍රතිඵල

02 අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සිලිකන් කැපීම

සිලිකන් වේෆර් ඩයිසිං යනු අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සම්මත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියක් වන අතර සාමාන්‍යයෙන් සිදු කරනු ලබන්නේ යාන්ත්‍රික ඩයිසිං භාවිතා කරමිනි. මෙම කැපුම් රෝද බොහෝ විට මයික්‍රොක්‍රැක් වර්ධනය වන අතර තුනී (උදා ඝනකම < 150 μm) වේෆර් කැපීමට අපහසු වේ. සිලිකන් වේෆර්වල ලේසර් කැපීම අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ වසර ගණනාවක් තිස්සේ භාවිතා කර ඇත, විශේෂයෙන් තුනී වේෆර් (100-200μm) සඳහා වන අතර, එය පියවර කිහිපයකින් සිදු කෙරේ: ලේසර් ගැල්වීම, ඉන්පසු යාන්ත්‍රික වෙන් කිරීම හෝ රහසිගත කැපීම (එනම් ඇතුළත අධෝරක්ත ලේසර් කදම්භයකි. සිලිකන් ලිවීම) යාන්ත්‍රික ටේප් වෙන් කිරීම මගින්. නැනෝ තත්පර ස්පන්දන ලේසරයට පැයකට වේෆර් 15ක් ක්‍රියා කළ හැකි අතර, පිකෝසෙකන්ඩ් ලේසරයට පැයකට වේෆර් 23ක්, ඉහළ ගුණාත්මක බවකින් ක්‍රියා කළ හැක.

03 පරිභෝජන ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ වීදුරු කැපීම / ලිවීම

ජංගම දුරකථන සහ ලැප්ටොප් පරිගණක සඳහා ස්පර්ශ තිර සහ ආරක්ෂිත වීදුරු තුනී වෙමින් පවතින අතර සමහර ජ්‍යාමිතික හැඩතල වක්‍ර වී ඇත. මෙය සාම්ප්රදායික යාන්ත්රික කැපීම වඩාත් අපහසු වේ. සාමාන්‍ය ලේසර් සාමාන්‍යයෙන් දුර්වල කැපුම් ගුණාත්මක භාවයක් ඇති කරයි, විශේෂයෙන් මෙම වීදුරු සංදර්ශක ස්ථර 3-4 ක් ගොඩගසා ඇති විට සහ ඉහළ 700 μm ඝන ආරක්ෂිත වීදුරුව තෙම්පරාදු කර ඇති විට, එය දේශීය ආතතිය සමඟ කැඩී යා හැක. අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර්වලට වඩා හොඳ දාර ශක්තියකින් මෙම වීදුරු කැපීමට හැකි බව පෙන්වා දී ඇත. විශාල පැතලි පැනල් කැපීම සඳහා, femtosecond ලේසර් වීදුරු පත්‍රයේ පිටුපස මතුපිටට නාභිගත කළ හැකි අතර, ඉදිරිපස මතුපිටට හානියක් නොවන පරිදි වීදුරුවේ ඇතුළත සීරීමට ලක් කළ හැක. එවිට ලකුණු රටාව ඔස්සේ යාන්ත්‍රික හෝ තාප ක්‍රම භාවිතයෙන් වීදුරුව කැඩී යා හැක.

රූපය 3. Picosecond ultrafast ලේසර් වීදුරු විශේෂ හැඩැති කැපීම

04 මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ පිස්ටන් වයනය

සැහැල්ලු මෝටර් රථ එන්ජින් ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහ වලින් සාදා ඇති අතර ඒවා වාත්තු යකඩ තරම් ඇඳීමට ප්‍රතිරෝධී නොවේ. සුන්බුන් සහ තෙල් ඵලදායි ලෙස ගබඩා කළ හැකි නිසා කාර් පිස්ටන් වයනයෙහි femtosecond ලේසර් සැකසුම් 25% දක්වා ඝර්ෂණය අඩු කළ හැකි බව අධ්‍යයනවලින් සොයාගෙන ඇත.

රූපය 4. එන්ජින් ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මෝටර් රථ එන්ජින් පිස්ටන් ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් සැකසීම

05 වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ කිරීටක ස්ටෙන්ට් නිෂ්පාදනය

කිරීටක ස්ටෙන්ට් මිලියන ගණනක් ශරීරයේ කිරීටක ධමනි තුළට බද්ධ කරනු ලබන අතර, වෙනත් ආකාරයකින් කැටි ගැසුණු භාජනවලට රුධිරය ගලා යාම සඳහා නාලිකාවක් විවෘත කරයි, සෑම වසරකම මිලියන ගණනක් ජීවිත බේරා ගනී. කිරීටක ස්ටෙන්ට් සාමාන්‍යයෙන් සෑදී ඇත්තේ ලෝහයෙන් (උදා, මල නොබැඳෙන වානේ, නිකල්-ටයිටේනියම් හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහය, හෝ වඩාත් මෑතක දී කොබෝල්ට්-ක්‍රෝමියම් මිශ්‍ර ලෝහය) කම්බි දැලකින් දළ වශයෙන් 100 μm පමණ පළලක් ඇත. දිගු ස්පන්දන ලේසර් කැපීම හා සසඳන විට, වරහන් කැපීම සඳහා අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් භාවිතා කිරීමේ වාසි වන්නේ ඉහළ කැපුම් ගුණාත්මකභාවය, වඩා හොඳ මතුපිට නිමාව සහ අඩු සුන්බුන් වන අතර එමඟින් පසු සැකසුම් පිරිවැය අඩු වේ.

06 වෛද්‍ය කර්මාන්තය සඳහා ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග නිෂ්පාදනය

ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ රෝග පරීක්ෂා කිරීම සහ රෝග විනිශ්චය සඳහා බහුලව භාවිතා වේ. මේවා සාමාන්‍යයෙන් නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ එක් එක් කොටස්වල ක්ෂුද්‍ර එන්නත් අච්චුවකින් පසුව ඇලවීම හෝ වෙල්ඩින් භාවිතයෙන් බන්ධනය කිරීමෙනි. ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංගවල අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් නිපදවීම සම්බන්ධතා අවශ්‍යතාවයකින් තොරව වීදුරු වැනි විනිවිද පෙනෙන ද්‍රව්‍ය තුළ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර නාලිකා නිෂ්පාදනය කිරීමේ වාසිය ඇත. එක් ක්‍රමයක් නම් තොග වීදුරුවක් ඇතුළත අති වේගවත් ලේසර් නිපදවීම සහ තෙත් රසායනික කැටයම් කිරීම සහ තවත් ක්‍රමයක් වන්නේ වීදුරු ඇතුළත ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් ඉවත් කිරීම හෝ සුන්බුන් ඉවත් කිරීම සඳහා ආසවනය කළ ජලයේ ප්ලාස්ටික් ය. තවත් ප්‍රවේශයක් වන්නේ යන්ත්‍ර නාලිකා වීදුරු මතුපිටට ගෙන ඒවා ෆෙම්ටෝසෙකන්ඩ් ලේසර් වෙල්ඩින් හරහා වීදුරු ආවරණයකින් මුද්‍රා තැබීමයි.

රූපය 6. වීදුරු ද්‍රව්‍ය තුළ ක්ෂුද්‍ර තරල නාලිකා සකස් කිරීම සඳහා ෆෙම්ටෝසෙකන්ඩ් ලේසර් ප්‍රේරිත තෝරාගත් කැටයම්

07 ඉන්ජෙක්ටර් තුණ්ඩයේ ක්ෂුද්‍ර විදීම

Femtosecond ලේසර් මයික්‍රොහෝල් යන්ත්‍රකරණය ප්‍රවාහ සිදුරු පැතිකඩ වෙනස් කිරීමේ වැඩි නම්‍යශීලීභාවය සහ කෙටි යන්ත්‍ර කාලය හේතුවෙන් අධි පීඩන ඉන්ජෙක්ටර් වෙළඳපොලේ බොහෝ සමාගම්වල මයික්‍රෝ-EDM ප්‍රතිස්ථාපනය කර ඇත. පූර්ව ස්කෑන් හිසක් හරහා කදම්භයේ නාභිගත තත්ත්වය සහ ඇලවීම ස්වයංක්‍රීයව පාලනය කිරීමේ හැකියාව, දහන කුටීරය තුළ පරමාණුකරණය හෝ විනිවිද යාම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි විවර පැතිකඩ (උදා, බැරල්, දැල්ල, අභිසාරී, අපසරනය) නිර්මාණය කිරීමට හේතු වී ඇත. විදුම් කාලය ඉවත් කිරීමේ පරිමාව මත රඳා පවතී, සරඹ ඝණකම 0.2 - 0.5 mm සහ සිදුරු විෂ්කම්භය 0.12 - 0.25 mm, මෙම තාක්ෂණය ක්ෂුද්ර EDM වලට වඩා දස ගුණයකින් වේගවත් කරයි. මයික්‍රොඩ්‍රිල් කිරීම අදියර තුනකින් සිදු කරනු ලැබේ, රළු කිරීම සහ නියමු සිදුරු අවසන් කිරීම ඇතුළුව. ළිඳ ඔක්සිකරණයෙන් ආරක්ෂා කිරීමට සහ ආරම්භක අවධියේදී අවසාන ප්ලාස්මාව ආරක්ෂා කිරීමට ආගන් සහායක වායුවක් ලෙස භාවිතා කරයි.

රූපය 7. ඩීසල් එන්ජින් ඉන්ජෙක්ටරය සඳහා ප්‍රතිලෝම ටේපර් කුහරයේ ෆෙම්ටෝසෙකන්ඩ් ලේසර් අධි-නිරවද්‍ය සැකසුම්

08 Ultra-fast laser texturing

මෑත වසරවලදී, යන්ත්‍රෝපකරණ නිරවද්‍යතාවය වැඩි දියුණු කිරීම, ද්‍රව්‍යමය හානි අවම කිරීම සහ සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සඳහා ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍ර ක්‍ෂේත්‍රය ක්‍රමයෙන් පර්යේෂකයන්ගේ අවධානයට ලක්ව ඇත. Ultrafast ලේසර් අඩු හානියක් සහ ඉහළ නිරවද්‍යතාවයක් වැනි විවිධ සැකසුම් වාසි ඇත, එය සැකසුම් තාක්ෂණයේ දියුණුව ප්‍රවර්ධනය කිරීමේ කේන්ද්‍රස්ථානය වී ඇත. ඒ අතරම, අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර්වලට විවිධ ද්‍රව්‍ය මත ක්‍රියා කළ හැකි අතර ලේසර් සැකසුම් ද්‍රව්‍ය හානිය ද ප්‍රධාන පර්යේෂණ දිශාවකි. අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමට භාවිතා කරයි. ලේසරයේ ශක්ති ඝනත්වය ද්‍රව්‍යයේ ඉවත් කිරීමේ සීමාවට වඩා වැඩි වූ විට, ඉවත් කරන ලද ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට යම් ලක්ෂණ සහිත ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයක් පෙන්වයි. පර්යේෂණ මගින් පෙන්නුම් කරන්නේ මෙම විශේෂ මතුපිට ව්‍යුහය ලේසර් සැකසුම් ද්‍රව්‍ය සැකසීමේදී සිදුවන සාමාන්‍ය සංසිද්ධියක් බවයි. මතුපිට ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයන් සකස් කිරීමෙන් ද්‍රව්‍යයේම ගුණාංග වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර නව ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීමටද හැකි වේ. මෙමගින් මතුපිට ක්ෂුද්‍ර නැනෝ ව්‍යුහයන් අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් මගින් සකස් කිරීම වැදගත් සංවර්ධන වැදගත්කමක් සහිත තාක්ෂණික ක්‍රමයක් බවට පත් කරයි. දැනට, ලෝහ ද්‍රව්‍ය සඳහා, අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් මතුපිට වයනය පිළිබඳ පර්යේෂණ මඟින් ලෝහ මතුපිට තෙත් කිරීමේ ගුණ වැඩි දියුණු කිරීමට, මතුපිට ඝර්ෂණය සහ ඇඳුම් ගුණ වැඩි දියුණු කිරීමට, ආෙල්පන ඇලවීම වැඩි දියුණු කිරීමට සහ සෛලවල දිශානුගත ප්‍රගුණනය සහ ඇලවීම වැඩි දියුණු කළ හැකිය.

රූප සටහන 8. ලේසර් සකස් කළ සිලිකන් මතුපිට සුපිරි හයිඩ්‍රොෆෝබික් ගුණ

අති නවීන සැකසුම් තාක්‍ෂණයක් ලෙස, අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් සැකසුම් කුඩා තාප බලපෑමට ලක් වූ කලාපයේ ලක්ෂණ, ද්‍රව්‍ය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කිරීමේ රේඛීය නොවන ක්‍රියාවලිය සහ විවර්තන සීමාවෙන් ඔබ්බට ඉහළ විභේදන සැකසුම් ඇත. විවිධ ද්‍රව්‍යවල උසස් තත්ත්වයේ සහ ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ සැකසීමට එයට හැකිය. සහ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහය නිපදවීම. විශේෂ ද්‍රව්‍ය, සංකීර්ණ ව්‍යුහයන් සහ විශේෂ උපාංග ලේසර් නිෂ්පාදනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම ක්ෂුද්‍ර නැනෝ නිෂ්පාදනය සඳහා නව මංපෙත් විවර කරයි. වර්තමානයේ, ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් බොහෝ අති නවීන විද්‍යාත්මක ක්ෂේත්‍රවල බහුලව භාවිතා වී ඇත: මයික්‍රොලෙන්ස් අරා, බයෝනික් සංයෝග ඇස්, ඔප්ටිකල් තරංග මාර්ගෝපදේශ සහ පාර මතුපිට වැනි විවිධ දෘශ්‍ය උපාංග සකස් කිරීමට ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් භාවිතා කළ හැක; එහි ඉහළ නිරවද්‍යතාවය, ඉහළ විභේදනය සහ ත්‍රිමාණ සැකසුම් හැකියාවන් සමඟින්, femtosecond ලේසර් මඟින් මයික්‍රෝ හීටර් සංරචක සහ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර තරල නාලිකා වැනි ක්ෂුද්‍ර තරල සහ ඔප්ටොෆ්ලුයිඩ් චිප් සකස් කිරීමට හෝ ඒකාබද්ධ කිරීමට හැකිය; මීට අමතරව, femtosecond ලේසර් මඟින් ප්‍රති-ප්‍රති-ප්‍රති-ප්‍රති-ප්‍රති-ප්‍රති-ප්‍රවර්ධක, සුපිරි-හයිඩ්‍රොෆෝබික්, ප්‍රති-අයිසිං සහ වෙනත් කාර්යයන් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා විවිධ වර්ගයේ මතුපිට ක්ෂුද්‍ර නැනෝ ව්‍යුහයන් ද සකස් කළ හැකිය; එපමනක් නොව, ජීව විද්‍යාත්මක ක්ෂුද්‍ර ස්ටෙන්ට්ස්, සෛල සංස්කෘතික උපස්ථර සහ ජීව විද්‍යාත්මක අන්වීක්ෂීය රූපකරණය වැනි ක්ෂේත්‍රවල කැපී පෙනෙන කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරමින් ජෛව වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ ද femtosecond ලේසර් යෙදී ඇත. පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන්. වර්තමානයේ, femtosecond ලේසර් සැකසීමේ යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර වසරින් වසර පුළුල් වෙමින් පවතී. ඉහත සඳහන් කළ ක්ෂුද්‍ර දෘෂ්‍ය විද්‍යාව, ක්ෂුද්‍ර තරල විද්‍යාව, බහු ක්‍රියාකාරී ක්ෂුද්‍ර නැනෝ ව්‍යුහයන් සහ ජෛව වෛද්‍ය ඉංජිනේරු යෙදුම් වලට අමතරව, එය metasurface සකස් කිරීම වැනි සමහර නැගී එන ක්ෂේත්‍රවල විශාල කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. , ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ නිෂ්පාදනය සහ බහු-මාන දෘශ්‍ය තොරතුරු ගබඩා කිරීම යනාදිය.