DE14764437T1 - Verfahren und systeme zur kennzeichnung von laserbearbeitungseigenschaften durch messung von schlüssellochdynamiken mittels interferometrie - Google Patents

Verfahren und systeme zur kennzeichnung von laserbearbeitungseigenschaften durch messung von schlüssellochdynamiken mittels interferometrie Download PDF

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Abstract

Vorrichtung, umfassend:eine optische Abbildungsquelle, die Abbildungslicht erzeugt, das auf ein Materialverarbeitungssystem angewendet wird, wobei das Materialverarbeitungssystem einen Materialmodifizierungsprozess implementiert und einen Phasenänderungsbereich (PCR) in einem Material erzeugt,mindestens ein Element, das das Abbildungslicht auf eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen in der Nähe des PCR lenkt,mindestens einen Eingangs-/Ausgangsanschluss, der eine erste Komponente des Abbildungslichts an einen optischen Zugangsanschluss des Materialverarbeitungssystems ausgibt und das eine Reflexionskomponente des Abbildungslichts empfängt,einen optischen Kombinierer, der die Reflexionskomponente und mindestens eine andere Komponente des Abbildungslichts kombiniert, um eine Interferometrieausgabe zu erzeugen, wobei die Interferometrieausgabe auf einer Weglänge, die durch die erste Komponente und die Reflexionskomponente zurückgelegt wird, im Vergleich zu einer Weglänge, die durch die mindestens eine andere Komponente des Abbildungslichts zurückgelegt wird, basiert, undeinen Interferometrieausgabeprozessor, der die Interferometrieausgabe verarbeitet, um mindestens eine Charakteristik des PCR zu bestimmen.

Claims (121)

  1. Vorrichtung, umfassend: eine optische Abbildungsquelle, die Abbildungslicht erzeugt, das auf ein Materialverarbeitungssystem angewendet wird, wobei das Materialverarbeitungssystem einen Materialmodifizierungsprozess implementiert und einen Phasenänderungsbereich (PCR) in einem Material erzeugt, mindestens ein Element, das das Abbildungslicht auf eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen in der Nähe des PCR lenkt, mindestens einen Eingangs-/Ausgangsanschluss, der eine erste Komponente des Abbildungslichts an einen optischen Zugangsanschluss des Materialverarbeitungssystems ausgibt und das eine Reflexionskomponente des Abbildungslichts empfängt, einen optischen Kombinierer, der die Reflexionskomponente und mindestens eine andere Komponente des Abbildungslichts kombiniert, um eine Interferometrieausgabe zu erzeugen, wobei die Interferometrieausgabe auf einer Weglänge, die durch die erste Komponente und die Reflexionskomponente zurückgelegt wird, im Vergleich zu einer Weglänge, die durch die mindestens eine andere Komponente des Abbildungslichts zurückgelegt wird, basiert, und einen Interferometrieausgabeprozessor, der die Interferometrieausgabe verarbeitet, um mindestens eine Charakteristik des PCR zu bestimmen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Materialverarbeitungsstrahlquelle umfasst, die einen Materialverarbeitungsstrahl erzeugt, der auf das Material in dem Materialmodifizierungsprozess angewendet wird, wobei der Materialverarbeitungsstrahl den PCR im Material erzeugt.
  3. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Interferometrieausgabeprozessor Interferometrieausgaben über eine Zeitdauer verarbeitet, um die mindestens eine Charakteristik des PCR zu bestimmen.
  4. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine Charakteristik des PCR mindestens eines von Folgenden umfasst: Schlüssellochtiefe, Position einer maximalen Schlüssellochtiefe, durchschnittliche Tiefe, Position, Breite, Länge, Oberflächenform, Form unter der Oberfläche, Schlüssellochlänge unter der Oberfläche, Profil unter der Oberfläche, Schlüssellochbreite unter der Oberfläche, Wandneigung, Seitenwandwinkel, Einsturz, Instabilität, Dynamiken eines Flüssigkeitsbereichs des PCR, Position einer Grenzfläche zwischen einem Flüssigkeitsbereich und einem Festkörperbereich, und andere physische Parameter des PCR.
  5. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen umfasst: eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen, die zur Probenstelle senkrecht sind, oder eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen, die mindestens zwei Einfallswinkel aufweisen, die zur Probenstelle senkrecht sind, oder mindestens eine Abbildungsstrahlposition, die zur Probenstelle senkrecht ist und mindestens eine Abbildungsstrahlposition, die in einem anderen Winkel als senkrecht zur Probenstelle liegt.
  6. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine Rückkopplungssteuerung, die mindestens einen Verarbeitungsparameter des Materialmodifizierungsprozesses auf der Grundlage von mindestens einer der bestimmten mindestens einer Charakteristik steuert.
  7. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen Datensatzgenerator, der einen Datensatz des Materialmodifizierungsprozesses auf der Grundlage von mindestens einer der bestimmten mindestens einen Charakteristik zu einer Vielzahl von Zeitpunkten generiert.
  8. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um die Qualität einer Schweißnaht, die durch den Materialmodifizierungsprozess erzeugt wird, fakultativ auf der Grundlage des Datensatzes zu evaluieren.
  9. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine akustische Energiequelle und/oder eine optische Energiequelle, die ausgelegt sind, um Wellen in einem Flüssigkeitsbereich des PCR anzuregen, um Informationen bezüglich von PCR-Dynamiken bereitzustellen.
  10. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen sich außerhalb des PCR befindet.
  11. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: Licht auf mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen gleichzeitig angewendet wird.
  12. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: Licht auf mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen nacheinander angewendet wird.
  13. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen erzielt wird, indem die Position und/oder der Winkel von mindestens einem Abbildungsstrahl in Bezug auf den Materialverarbeitungsstrahl während des Materialmodifizierungsprozesses geändert wird.
  14. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Anzahl von Positionen, an denen ein Abbildungslicht auf die Probe angewendet wird, während des Materialmodifizierungsprozesses geändert wird.
  15. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: mindestens eine von der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen keine Einfallsposition aufweist, die auf einer Linie liegt, die durch den Materialverarbeitungsstrahl gebildet ist.
  16. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine Breite oder einen Durchmesser des Schlüssellochs bei Betrachtung von derselben Richtung, in der der Materialverarbeitungsstrahl angewendet wird, zu bestimmen.
  17. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der kleiner ist als ein Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls.
  18. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der einem Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls ähnlich ist.
  19. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der größer ist als ein Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls.
  20. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der den PCR umgibt.
  21. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von den Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der größer ist als der PCR.
  22. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 1 kHz oder mehr aufzunehmen.
  23. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 10 kHz oder mehr aufzunehmen.
  24. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 100 kHz oder mehr aufzunehmen.
  25. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine maximale Tiefe zu bestimmen, die durch ein Schlüsselloch im PCR über eine Zeitdauer erzielt wird.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei: die Bestimmung einer maximalen Tiefe verwendet wird, um mindestens einen Parameter des Materialmodifizierungsprozesses zu steuern, um eine Anzahl von Fällen zu reduzieren, in denen eine Materialmodifizierung dabei versagt, über eine vorgegebene Tiefe hinaus und/oder in ein vorgegebenes Material einzudringen.
  27. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine Form und eine Größe eines Schlüssellochs im PCR im Laufe der Zeit zu bestimmen.
  28. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Schlüsselloch einstürzt oder dabei versagt, eine vorgegeben Tiefe aufrechtzuerhalten.
  29. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine Geschwindigkeit für den Materialmodifizierungsprozess zu berechnen.
  30. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um einen Ausgangsleistungspegel für den Materialmodifizierungsstrahl zu berechnen.
  31. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: Messungen für mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen verarbeitet, ausgegeben und an das Materialmodifizierungsstrahl-Prozesssteuerungssystem zurückgekoppelt werden, um einen Regelkreisbetrieb bereitzustellen.
  32. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine gemeinsame Objektivlinse, wobei der Materialverarbeitungsstrahl und das Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, durch die gemeinsame Objektivlinse fokussiert werden.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, ferner umfassend: eine erste Objektivlinse und eine zweite Objektivlinse, wobei der Materialverarbeitungsstrahl durch die erste Objektivlinse fokussiert wird und das Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, durch die zweite Objektivlinse fokussiert wird.
  34. Vorrichtung nach Anspruch 33, die ferner einen Spiegel zum Kombinieren des Materialverarbeitungsstrahls und des Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, nachdem sie jeweils durch die erste und die zweite Objektivlinse fokussiert wurden, umfasst.
  35. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen beweglichen Spiegel zum Kombinieren des Abbildungslichts mit dem Materialverarbeitungsstrahl, wobei der bewegliche Spiegel eine Steuerung eines Winkels des Abbildungslichts für mindestens eine Abbildungsstrahlposition erlaubt.
  36. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen beweglichen Spiegel zum Ermöglichen einer Steuerung eines Winkels des Abbildungslichts, und einen dichroitischen Spiegel zum Reflektieren des Materialverarbeitungsstrahls zur Probe, während ermöglicht wird, dass das Abbildungslicht durch den dichroitischen Spiegel zu und von der Probe für mindestens eine Abbildungsstrahlposition verläuft.
  37. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen Opferdeckglas, um andere Optiken in der Vorrichtung vor Emissionen aus dem Materialmodifizierungsprozess zu schützen.
  38. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine oder mehrere unter Druck stehende Öffnungen, die einen Kreuzstrahl aus Gas erzeugen, um Optiken der Vorrichtung vor Emissionen aus dem Materialmodifizierungsprozess durch Wegblasen der Emissionen zu schützen.
  39. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: mindestens eine Düse, die ein Abdeckgas anwendet, um konkrete chemische Wirkungen auf die Probe zu verhindern.
  40. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: ein Hilfsmesssystem, das elektronische, mechanische, optische und/oder kapazitive Techniken zum Bestimmen eines Abstands von einem Laserkopf, der den Materialverarbeitungsstrahl ausgibt, zur Probe verwendet.
  41. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner zum Messen und/oder Kompensieren eines Gasdrucks in einem oder mehreren Wegabschnitten eines oder mehrerer Abbildungsstrahlwege ausgelegt ist.
  42. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner zum Kompensieren von Änderungen der optischen Weglänge ausgelegt ist, die sich aus einem Abtasten des Abbildungslichts und/oder des Materialverarbeitungsstrahls ergeben.
  43. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um eine Periode und/oder eine Phase einer Schwingung eines Schmelzbades im PCR zu bestimmen und um die bestimmte Periode zu verwenden, um mindestens eines von Schmelzviskosität, Materialart, Materialzustand und Geometrie zu bestimmen.
  44. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um mindestens eines von Porosität und Schlüssellochinstabilität zu bestimmen, indem schnelle momentane Verbesserungen der Durchdringtiefe des Materialmodifizierungsprozesses detektiert werden.
  45. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um die Interferometrieausgabe zu verwenden, um ein Auftreten einer Gasphasenexplosion oder einer ähnlichen Transiente zu erfassen und eine Ausgabe zu erzeugen, die anzeigt, dass eine Gasphasenexplosion oder eine ähnliche Transiente die Qualität einer Schweißnaht beeinträchtigt haben könnte.
  46. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, und die Interferometrieausgabe zu verwenden, um eine Schlüssellochinstabilität aus kleinen Transienten vor einem Auftreten einer großen Transiente zu erfassen, und eine Warnung über ein Risiko einer zukünftigen großen Transiente oder einer Gasphasenexplosion zu generieren.
  47. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um eine Schwingung in oder in der Nähe des Phasenäderungsbereichs synchron oder asynchron zu treiben, hemmen, stabilisieren oder auf eine andere Weise zu steuern.
  48. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine mechanisch betätigte Objektivlinse, die gesteuert wird, um einen Fokus des Materialverarbeitungsstrahls in einem bestimmten Abstand von der Probenstelle zu halten.
  49. Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei die andere Weglänge eine Referenzweglänge ist, die im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse geändert wird.
  50. Vorrichtung nach Anspruch 49, umfassend: ein Referenzspiegelstellglied, das eine Position eines Referenzspiegels mit jener der mechanisch betätigten Objektivlinse synchronisiert, um die Referenzweglänge im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse zu ändern.
  51. Vorrichtung nach Anspruch 50, wobei: eine Fläche, die an einem Stellglied der mechanisch betätigten Objektivlinse angebracht ist, als der Referenzspiegel verwendet wird, so dass sich die Referenzweglänge im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse ändert.
  52. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen Abschnitt in einem anderen optischen Weg, in dem eine Referenzabbildungslichtkomponente aus einer Glasfaser in Luft und dann zurück in die Glasfaser gekoppelt wird, wobei der Abschnitt eine Luftkomponente mit einer einstellbaren Länge aufweist.
  53. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: einen kapazitiven Höhenerfassungsmechanismus, ein mechanisches Stellglied zum Einstellen einer Brennpunktposition des Materialverarbeitungsstrahls auf der Grundlage einer Höhe, die unter Verwendung des kapazitiven Höhenerfassungsmechanismus bestimmt wird, und eine Referenzweglänge, die auf der Grundlage der Brennpunktposition eingestellt wird.
  54. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um Gleichstromsignaländerungen, die sich aus dem Einstellen der Referenzweglänge ergeben, digital zu kompensieren.
  55. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die einen akustooptischen der elektroakustischen Ablenker umfasst, der zum Steuern einer Richtung von mindestens einem Abbildungsstrahl verwendet wird.
  56. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um die Interferometrieausgabe zum Detektieren einer Oberflächenzusammensetzung zu verwenden.
  57. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner ausgelegt ist, um eine Position einer Grenzfläche durch mindestens eines von Intensitäts-Peak-Pixel, Schwerpunktanpassen oder Streifenphase zu bestimmen.
  58. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 10 Hz oder mehr aufzunehmen.
  59. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz oder mehr aufzunehmen.
  60. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: eine doppelbrechende Optik, die verwendet wird, um das Abbildungslicht zu multiplexen und es räumlich auf zwei verschiedene Teile der Probe zu trennen.
  61. Verfahren, umfassend: Anwenden eines Abbildungslichts auf ein Materialverarbeitungssystem, wobei das Materialverarbeitungssystem einen Materialmodifizierungsprozess implementiert und einen Phasenänderungsbereich (PCR) in einem Material erzeugt, Verwenden von mindestens einem Element, um das Abbildungslicht auf eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen in der Nähe des PCR zu lenken, Ausgeben einer ersten Komponente des Abbildungslichts an einen optischen Zugangsanschluss des Materialverarbeitungssystems und Empfangen einer Reflexionskomponente des Abbildungslichts, Kombinieren der Reflexionskomponente und mindestens einer anderen Komponente des Abbildungslichts, um eine Interferometrieausgabe zu erzeugen, wobei die Interferometrieausgabe auf einer Weglänge, die durch die erste Komponente und die Reflexionskomponente zurückgelegt wird, im Vergleich mit einer Weglänge, die durch die mindestens eine andere Komponente des Abbildungslichts zurückgelegt wird, basiert, und Verarbeiten der Interferometrieausgabe, um mindestens eine Charakteristik des PCR zu bestimmen.
  62. Verfahren nach Anspruch 61, das ferner ein Anwenden eines Materialverarbeitungsstrahls auf das Material im dem Materialmodifizierungsprozess umfasst, wobei der Materialverarbeitungsstrahl den PCR im Material erzeugt.
  63. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verarbeiten von Interferometrieausgaben über eine Zeitdauer, um die mindestens eine Charakteristik des PCR zu bestimmen.
  64. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine Charakteristik des PCR mindestens eines von Folgenden umfasst: Schlüssellochtiefe, Positionen einer maximalen Schlüssellochtiefe, durchschnittliche Tiefe, Stelle, Breite, Länge, Oberflächenform, Form unter der Oberfläche, Schlüssellochlänge unter der Oberfläche, Profil unter der Oberfläche, Schlüssellochbreite unter der Oberfläche, Wandneigung, Seitenwandwinkel, Einsturz, Instabilität, Dynamiken eines Flüssigkeitsbereichs des PCR, Position einer Grenzfläche zwischen einem Flüssigkeitsbereich und einem Festkörperbereich, und anderen physische Parameter des PCR.
  65. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen umfasst: eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen, die zur Probenstelle senkrecht sind, oder eine Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen, die mindestens zwei Einfallswinkel aufweisen, die zur Probenstelle senkrecht sind, oder mindestens eine Abbildungsstrahlposition, die zur Probenstelle senkrecht ist, und mindestens eine Abbildungsstrahlposition, die in einem anderen Winkel als senkrecht zur Probenstelle liegt.
  66. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Steuern von mindestens einem Verarbeitungsparameter des Materialmodifizierungsprozesses auf der Grundlage von mindestens einer der bestimmten mindestens einer Charakteristik.
  67. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Generieren eines Datensatzes des Materialmodifizierungsprozesses auf der Grundlage von mindestens einer der bestimmten mindestens einer Charakteristik zu einer Vielzahl von Zeitpunkten, und fakultatives Evaluieren von Qualität des Materialmodifizierungsprozess fakultativ auf der Grundlage des Datensatzes.
  68. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Anregen von Wellen in einem Flüssigkeitsbereich des PCR unter Verwendung einer akustischen Energiequelle und/oder einer optischen Energiequelle, um Informationen in Bezug auf PCR-Dynamiken bereitzustellen.
  69. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen sich außerhalb des PCR befindet.
  70. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: Licht auf mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen gleichzeitig angewendet wird.
  71. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: Licht auf mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen nacheinander angewendet wird.
  72. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen erzielt wird, indem die Position und/oder der Winkel von mindestens einem Abbildungsstrahl in Bezug auf den Materialverarbeitungsstrahl während des Materialmodifizierungsprozesses geändert wird.
  73. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Anzahl von Positionen, an denen ein Abbildungslicht auf die Probe angewendet wird, während des Materialmodifizierungsprozesses geändert wird.
  74. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: mindestens eine von der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen keine Einfallsposition aufweist, die auf einer Linie liegt, die durch den Materialverarbeitungsstrahl gebildet ist.
  75. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine Breite oder einen Durchmesser des Schlüssellochs bei Betrachtung von derselben Richtung, in der der Materialverarbeitungsstrahl angewendet wird, zu bestimmen.
  76. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der kleiner ist als ein Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls.
  77. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der einem Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls ähnlich ist.
  78. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der größer ist als ein Durchmesser des Materialverarbeitungsstrahls.
  79. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der den PCR umgibt.
  80. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von den Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, auf einen Durchmesser fokussiert wird, der größer ist als der PCR.
  81. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 1 kHz oder mehr aufzunehmen.
  82. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 10 kHz oder mehr aufzunehmen.
  83. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 100 kHz oder mehr aufzunehmen.
  84. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um eine maximale Tiefe zu bestimmen, die durch ein Schlüsselloch im PCR über eine Zeitdauer erzielt wird.
  85. Verfahren nach Anspruch 84, ferner umfassend: Verwenden der Bestimmung einer maximalen Tiefe, um mindestens einen Parameter des Materialmodifizierungsprozesses zu steuern, um eine Anzahl von Fällen zu reduzieren, in denen eine Materialmodifizierung dabei versagt, über eine vorgegebene Tiefe hinaus und/oder in ein vorgegebenes Material einzudringen.
  86. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden eines Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, um eine Form und eine Größe eines Schlüssellochs im PCR im Laufe der Zeit zu bestimmen.
  87. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden eines Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, um zu bestimmen, ob ein Schlüsselloch einstürzt oder dabei versagt, eine vorgegebene Tiefe aufrechtzuerhalten.
  88. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden eines Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, um eine Geschwindigkeit für den Materialmodifizierungsprozess zu berechnen.
  89. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden eines Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, um einen Ausgangsleistungspegel für den Materialverarbeitungsstrahl zu berechnen.
  90. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verarbeiten von Messungen für mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen, und Rückkoppeln einer Ausgabe in ein Materialmodifizierungsstrahl-Prozesssteuerungssystem, um einen Regelkreisbetrieb bereitzustellen.
  91. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Fokussieren des Materialverarbeitungsstrahls und des Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, durch eine gemeinsame Objektivlinse.
  92. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 91, ferner umfassend: Fokussieren des Materialverarbeitungsstrahls durch eine erste Objektivlinse und Fokussieren des Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, durch eine zweite Objektivlinse.
  93. Verfahren nach Anspruch 92, ferner umfassend: Kombinieren des Materialverarbeitungsstrahls und des Abbildungslichts, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, nachdem sie jeweils durch die erste und die zweite Objektivlinse fokussiert wurden.
  94. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Kombinieren des Abbildungslichts mit dem Materialverarbeitungsstrahl mit einem beweglichen Spiegel, wobei der bewegliche Spiegel eine Steuerung eines Winkels des Abbildungslichts für mindestens eine Abbildungsstrahlposition erlaubt.
  95. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Steuern eines Winkels des Abbildungslichts mit einem beweglichen Spiegel, und Reflektieren des Materialverarbeitungsstrahls zur Probe mit einem dichroitischen Spiegel, während ermöglicht wird, dass das Abbildungslicht durch den dichroitischen Spiegel zu und von der Probe für mindestens eine Abbildungsstrahlposition verläuft.
  96. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bereitstellen eines Opferdeckglases, um andere Optiken in der Vorrichtung vor Emissionen von dem Materialmodifizierungsprozess zu schützen.
  97. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Erzeugen eines Kreuzstrahls aus Gas, um Optiken der Vorrichtung vor Emissionen aus dem Materialmodifizierungsprozess durch Wegblasen der Emissionen zu schützen.
  98. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Anwenden eines Abdeckgases, um konkrete chemische Wirkungen auf die Probe zu verhindern.
  99. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden von elektronischen, mechanischen, optischen und/oder kapazitiven Techniken zum Bestimmen eines Abstands von einem Laserkopf, der den Materialverarbeitungsstrahl ausgibt, zur Probe.
  100. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Messen und/oder Kompensieren eines Gasdrucks in einem oder mehreren Wegabschnitten eines oder mehrerer Abbildungsstrahlwege.
  101. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Kompensieren von Änderungen der optischen Weglänge, die sich aus dem Abtasten des Abbildungslichts und/oder des Materialverarbeitungsstrahls ergeben.
  102. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bestimmen einer Periode und/oder einer Phase einer Schwingung eines Schmelzbades im PCR und Verwenden der bestimmten Periode, um mindestens eines von Schmelzviskosität, Materialart, Materialzustand und Geometrie zu bestimmen.
  103. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bestimmten von mindestens einem von Porosität und Schlüssellochinstabilität, indem schnelle momentane Verbesserungen der Durchdringtiefe im Materialmodifizierungsprozess detektiert werden.
  104. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden der Interferometrieausgabe, um ein Auftreten einer Gasexplosion oder einer ähnlichen Transiente zu erfassen und Erzeugen einer Ausgabe, die anzeigt, dass eine Gasphasenexplosion oder eine ähnliche Transiente die Qualität einer Schweißnaht beeinträchtigt haben könnte.
  105. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden der Interferometrieausgabe, um eine Schlüssellochinstabilität aus kleinen Transienten vor einem Auftreten einer großen Transiente zu erfassen, und Generieren einer Warnung über ein Risiko einer zukünftigen großen Transiente oder einer Gasphasenexplosion.
  106. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: synchrones oder asynchrones Treiben, Hemmen, Stabilisieren oder auf eine andere Weise Steuern einer Schwingung in oder in der Nähe des Phasenänderungsbereichs.
  107. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Steuern einer mechanisch betätigten Objektivlinse, um einen Fokus des Materialverarbeitungsstrahls in einem bestimmten Abstand von der Probenstelle zu halten.
  108. Verfahren nach Anspruch 107, wobei die andere Weglänge eine Referenzweglänge ist, wobei das Verfahren umfasst: Ändern der Referenzweglänge im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse.
  109. Verfahren nach Anspruch 108, ferner umfassend: Synchronisieren einer Position eines Referenzspiegels mit jener der mechanisch betätigten Objektivlinse, um die Referenzweglänge im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse zu ändern.
  110. Verfahren nach Anspruch 109, ferner umfassend: Verwenden einer Fläche, die an einem Stellglied der mechanisch betätigten Objektivlinse angebracht ist, als des Referenzspiegels, so dass sich die Referenzweglänge im Zusammenhang mit einer Betätigung der mechanisch betätigten Objektivlinse ändert.
  111. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bereitstellen eines Abschnitts in einem anderen optischen Weg, in dem eine Referenzabbildungslichtkomponente aus einer Glasfaser in Luft und dann zurück in die Glasfaser gekoppelt wird, wobei der Abschnitt eine Luftkomponente mit einer einstellbaren Länge aufweist.
  112. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Abtasten einer Höhe mit einem kapazitiven Höhenerfassungsmechanismus, Einstellen der Brennpunktposition des Materialverarbeitungsstrahls auf der Grundlage der unter Verwendung des kapazitiven Höhenerfassungsmechanismus bestimmten Höhe; und Einstellen einer Referenzweglänge auf der Grundlage der Brennpunktposition.
  113. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: digitales Kompensieren von Gleichstromsignaländerungen, die sich aus einer Einstellung der Referenzweglänge ergeben.
  114. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Steuern einer Richtung von mindestens einem Abbildungsstrahl mit einem akustooptischen oder elektrooptischen Ablenker.
  115. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden der Interferometrieausgabe, um eine Oberflächenzusammensetzung zu detektieren.
  116. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bestimmen einer Stelle einer Grenzfläche durch mindestens eines von Intensitäts-Peak-Pixel, Schwerpunktanpassen und Streifenphase.
  117. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 10 Hz oder mehr aufzunehmen.
  118. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: ein Abbildungslicht, das auf mindestens eine der Vielzahl von Abbildungsstrahlpositionen angewendet wird, verwendet wird, um nacheinanderfolgende Messwerte mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz oder mehr aufzunehmen.
  119. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden einer doppelbrechenden Optik, um das Abbildungslicht zu multiplexen und es räumlich auf zwei verschiedene Teile der Probe zu trennen.
  120. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Verwenden der Bestimmung einer maximalen Tiefe, um mindestens einen Parameter des Materialmodifizierungsprozesses zu steuern, um sicherzustellen, dass die Materialmodifizierung nicht zu tief und/oder in ein vorgegebenes Material dringt.
  121. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 60, wobei das Bestimmen einer maximalen Tiefe verwendet wird, um mindestens einen Parameter des Materialmodifizierungsprozesses zu steuern, um sicherzustellen, dass die Materialmodifizierung nicht zu tief und/oder in ein vorgegebenes Material dringt.
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