高度に制御された赤外線レーザによる高自由度マイクロ加工の基礎的研究

高度可控红外激光高自由度微加工基础研究

基本信息

批准号：
15760126
负责人：
斉藤卓志
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

平成16年度は,レーザエネルギ供給をコントロールすることで,薄板ガラス表面に微細な突起を形成し得るという平成15年度の結果を受け,そのメカニズム解明に資することを目的として,被加工材料の表面における微細形状変化を,高速度カメラにより詳細観察した.その結果,被加工材料の表面変形の開始は,レーザ照射開始から遅延時間を有すること,また,表面の変形量は時間発達し,レーザ照射停止後も継続する結果を得た.また,過剰なエネルギ投入を行った際には,材料表面より発光を伴いながらアブレーションが発生する様子を観察した.これより,微細突起の生成機構は基本的にふく射エネルギ投入により発生する熱が現象を支配しており,それ故に加熱状況および熱移動状態をコントロールすることで材料表面の微細な形状を制御し得る基本的な指針を得た.そこで,加熱状況を外的にコントロールする手立てとして,レーザ強度を制御するのではなく,被加工材料自体のふく射吸収特性を変化させることを検討した.すなわち,被加工材料のふく射吸収係数を能動的に制御するために,材料内にフォトクロミックダイを添加し,外部からの励起光により材料のふく射吸収係数が変化する手法を考案し,その基礎的知見の蓄積を行った.その結果,検討手法の効果を発揮するためには,励起光強度が被加工材料中において減衰するために生じる材料内の局所的な吸収係数分布,ダイの熱退色ならびに光退色に対する考慮が必要であることを示した.これらの知見に基づいた応用事例として,透明高分子材料の新規レーザ接合手法を提案するとともに,その概念について特許申請を行った.

在2004年，我们观察到2003年的结果，可以通过控制激光能量供应来在薄玻璃表面形成精细的投影，并为了帮助澄清机制，我们观察到使用高速摄像头在处理材料表面上的细小形状变化。结果，我们发现处理材料的表面变形从激光照射开始时有延迟的时间，并且表面上的变形量也会发展一段时间，并且即使在激光辐照停止后仍在继续。此外，当施加过多的能量时，会在材料表面产生发光时进行消融。由此，精细投影的机制基本上由注入辐射能产生的热量组成，因此，通过控制加热和传热状态来控制材料表面的精细形状。获得了基本指南。因此，作为一种外部控制加热状况的一种方式，我们研究了不控制激光强度，而是要改变材料本身的辐射吸收特性。换句话说，为了积极控制要处理的材料的辐射吸收系数，将光色素模具添加到材料中，并积累了基本知识，以改变要处理的材料的辐射吸收系数，并积累了基本知识。结果，结果表明，为了证明该方法的有效性，有必要考虑材料内的局部吸收系数分布，模具的热褪色以及对模具的光漂白，这是由于材料中的激发光强度的衰减而产生的。作为基于这些发现的应用示例，提出了一种用于透明聚合物材料的新激光键合方法，并为此概念提出了专利。