激光加工石微通道技术的研究.pdf

摘要激光微通道加工是近来研究的热门,微型通道的加工有多种方法,大致把它分为两种:。用激光脉冲热加工的通道尺寸很小,深宽比较适中,缺点就是通道壁有较大的裂纹,光滑度不高。因此在通道成型之后须要进行一些修饰工艺,以达到较高的使用要求。激光诱导等离子加工法比较好的解决通道壁的多裂纹和壁面平整度不高的问题。它与激光脉冲热加工法的不同之处在于:激光诱导等离子加工法用激光光束烧蚀材料表面,在高温的情况下材料被等离子化,形成等离子气体,由于等离子气体的温度极高牧媳坏壤胱踊韬艽蟮哪芰,,必然要造成材料结构的损伤。非热致型的加工方法主要是亚紫外光直接刻蚀,,吸收紫外光不会产生明显的热效应,,不会给被加工的材料带来明显的物理损伤。化学制造方法中有模塑法、压印法、软刻蚀、粉蚀加工、牺牲层技术等等。本文研究用激光诱导等离子体加工法诟叽慷鹊氖⒒霞庸の米量级通道的技术。实验方法就是先对石英表面进行处理,然后以高能量密度的激光束聚交在材料表面,使之气化形成等离子体,不断调整升降台,维持等离子体加工的状态;入射激光束使等离子体与石英加工面紧密接触,石英材料不断被气化形成等离子体,从而形成微型通道。通过研究加工过程中激光参数对通道成型和通道质量影响,解决了通道壁有毛刺不光滑的问题,提高了石英微通道的深宽比。研究结果显示,在一定的深度内加工的激光脉冲数与加工的通道深度呈近似的线性关系;在一定的深度内,激光的功率密度与微通道的加工速率呈线性关系;等离子体在微通道内经历了产生、持续、消失的动态过程。关键词:激光诱导等离子体;离子体;激光加工;微通道。中图分类号:
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壑生兹壑蝴导师签名:原创性声明关于学位论文使用授权的声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:生§旦本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权贵州大学可以将本学位论缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、期:附:学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明日
研究背景第一章绪论微通道就是截面直径尺寸小于撩状笥微米的通道,它广泛的应用于芯片制造,微电子器件,生物芯片,传感器,执行器,。自从旮6喽热颂岢鯠酒4淼纳镄酒际跻丫玫搅丝焖俚姆⒄埂J澜缟系一个微流体器件由英国帝国理工大学的曼齐、美国橡树岭国家实验室的拉姆齐等科学家在甏跹兄瞥晒Α8闷骷抢贸9娴钠矫婕庸すひ光刻、腐蚀等诠琛⒉A现谱鞯摹W罱程厝鹊热颂岢鲆恢帧叭砉饪獭蔽⒓庸し法,即在有机材料上印制、成型出微通道结构,从而能方便地加工原型器件和专用器件。另外这个方法还能构建出三维微通道结构,并能在更高层次上控制微流体通道表面的分子结构。另外一个典型的应用构建流体控制的微阀和微泵,最具代表性的工作是美国芯啃∽榻鑫⒎А鑫⒎从ζ骱个微通道集成在尺寸仅有面积的硅质材料上,,微阀和微泵方面外,微通道还被用于构造热交换器,由于其自身在尺寸上的优势以及高的散热率,、汤姆·肯尼和胡安·圣地亚哥唤淌诖窗斓腃拘佳兄瞥缮唐化的主动式微通道冷却器,散热潜力高达微通道的制造工艺繁多,但是激光加工的方法有其不可替代的独特优越性,与其他的制造工艺相比,它具有以下几个特点:非接触式加工,不污染加工材料。激光束的功率密度大,加工能力很强且快速。在加工抗腐蚀、硬度大的材料方面有优势。加工方式多样:钴空,切割,连接,刻划,切削。微机电系统是世纪初兴起的一个十分活跃的研究领域:涉及多学科的交叉:如物理,光学,力学,化学,生物,材料,机械,电子,信息等学科:广片至今,以加工空间分辨率高,约卜。疌≯》
泛的应用前景:汽车工业,生物医学,航天航空,精密仪器,移动通信,国防科技等方面。微机电系统包含以下几个特点:骷某叽缧。忧崆桑系偷纳杀荆骷诵心