LV15254B - Lāzermarķēšanas metode uz lāzera staram caurspīdīgiem materiāliem - Google Patents

Description

[001] Izgudrojums attiecas ar lāzermarķēšanas paņēmienu uz materiāliem, kas galvenokārt ir caurspīdīgi konkrēto veidu lāzera stariem, jo īpaši tas attiecas uz jaunu metodi, kad grafiskie elementi tiek marķēti tieši lazerstaram caurspīdīgu materiālu virsmas.

Izgudrojuma izveides priekšnosacījumi [002] Lāzeru sistēmas tiek plaši izmantotas un nodrošina iespaidīgas iespējas dažādās jomās. Kopīgs lāzersistēmu lietojumu gadījums ir lāzermarķēšana. Tomēr ne visi lāzera stari vienādā veidā ietekmē konkrētā veida materiālus. Tas jo īpaši attiecas uz materiāliem, kuriem ir zema konkrēto viļņa garumu fotonu, kurus ģenerē vairākas izplatītas lāzersistēmas, absorbcija.

[003] Patenta pieteikumā US2016067822 (Al) ir minēts, ka apakšvirsmas marķējums ir iespējams caurspīdīgos materiālos, fokusējot ultraīsos lāzera impulsus zem virsmas, turpretim šis izgudrojums ļauj radīt lāzera marķējumu uz tādu materiālu virsmām, kas pašas par sevi ir caurspīdīgas lāzera staram, izmantojot gan impulsu, gan nepārtrauktu viļņu lāzerus.

Izgudrojuma mērķis un būtība [004] Izgudrojuma mērķis ir nodrošināt iespēju izmantot lāzersistēmas, kas nav specializētas materiālu, kas ir caurspīdīgi lāzera staram, marķēšanai. Tas ļauj paplašināt vairākus iespējamos lāzera sistēmas lietojumu gadījumus, kā arī analizēt jaunās caurspīdīgo materiālu, kas tika leģēti ar necaurspīdīgu materiālu daļiņām, īpašības, piemēram, elektrisko vadītspēju.

[005] Šis izgudrojums piedāvā jaunu lāzermarķēšanas metodi uz materiāliem, kas ir caurspīdīgi konkrētu veidu lāzera stariem. Metode ietver papildu materiāla izmantošanu, kas ir labs izmantojamā lāzera stara veida absorbētājs un kurā var notikt momentāns sublimācijas process, ja uzdotie lāzera stara parametri ļauj starojuma intensitātei būt pietiekami augstai. Visbiežāk šāds papildus materiāls ir metāls.

[006] Izgudrojuma aprakstam ir pievienoti sekojoši attēli: Att.l, kurā ir parādīts metodes shematiskais attēlojums mikroskopiskajā līmenī, un Att.2, kurā ir parādīts metodes shematiskais attēlojums makroskopiskajā līmenī. Abos attēlos ir ir izmantoti sekojoši apzīmējumi: 1 ir materiāls, kas ir labs lāzera stara absorbētājs (necaurspīdīgs materiāls);

- 2 ir materiāls, kas ir vājš lāzera stara absorbētājs (caurspīdīgs materiāls);

- 3 ir lāzera stars;

- 4 ir necaurspīdīgā materiāla reģions fokusā esošā lāzera stara iedarbības apgabalā, kur sākas sublimācijas process;

- 5 ir caurspīdīgā materiāla reģions fokusā esošā lāzera stara iedarbības apgabalā, kur daļiņas no necaurspīdīgā materiāla tiek leģētas caurspīdīgajā materiāla;

- 6 ir sublimācijas process - daļiņas no necaurspīdīgā materiāla ar lielu kinētisko enerģiju.

[007] Piedāvātais lāzermarķēšanas paņēmiens uz caurspīdīgiem materiāliem, kas definēts no 1. līdz 5. pretenzijai, ir raksturīgs ar to, ka papildus tiek izmantots necaurspīdīgs materiāls, kas ir novietots tieši zem caurspīdīgā materiāla tā, lai lāzera stars var tikt fokusēts apgabalā uz necaurspīdīgā materiāla virsmas. Tādējādi lāzera stars iziet caur caurspīdīgo materiālu un uzsilda necaurspīdīgo. Ja uzdotā stara intensitāte ir pietiekami augsta, lai necaurspīdīgā materiāla sakarsētajā apgabalā notiktu sublimācijas process, necaurspīdīgā materiāla daļiņas saņem pietiekamu kinētiskās enerģijas daudzumu, lai tiktu leģētas caurspīdīgajā materiālā. Šis necaurspīdīgā materiāla daļiņu leģēšanas caurspīdīgajā materiālā process ļauj uz caurspīdīgā materiāla marķēt grafiskos elementus, lai tie būtu skaidri redzami.

[008] Piedāvātā metode, kura mikroskopiska līmeni shematiski ir paradīta 1.attēlā, padara iespējamu lāzermarķēšanu uz caurspīdīgā materiāla (2) ar papildu necaurspīdīga materiāla (1) palīdzību, kas novietots tieši zem caurspīdīgā materiāla. Marķēšanas process tiek veikts, uzsildot necaurspīdīgā materiāla lokalizētu apgabalu (4) ar lāzera staru (3) tā, ka necaurspīdīgā materiāla minētajā apgabalā notiek sublimācijas process (6) un tā daļiņas ar lielu kinētisko enerģiju tiek leģētas caurspīdīgā materiāla zonā (5).

Izgudrojuma realizācijas piemers [009] Piedāvātā paņēmiena realizācijai tika izmantota lazersistema, kas satur: lazersistemas centrālo vadības bloku, piem., datoru; lāzera stara ģenerēšanas bloku jeb lāzera avotu; lāzera stara skenēšanas bloku jeb skeneri; lāzersistēmas radīto lāzera staru; caurspīdīgo materiālu (2) un necaurspīdīgo materiālu (1), kurš tika skenēts ar lāzera staru pēc noteikta algoritma, kuru definē: lāzera staram caurspīdīgs materiāls (2) tika uzlikts virs lāzera staram necaurspīdīga materiāla (1), un lāzera stars (3) tika fokusēts uz lāzera staram necaurspīdīga materiāla virsmas (4). Paņēmiena izpildes rezultātā uz lāzera staram necaurspīdīga materiāla virsmas (4) notika momentāns sublimācijas process (6), kas izraisīja tā daļiņu marķēšanu uz lāzera staram caurspīdīga materiāla virsmas (5). Necaurspīdīgais materiāls var būt metāls vai nemetāls, bet caurspīdīgais materiāls var būt stikls.

[010] Par lāzerā stara ģenerēšanas bloku tika izmantots lāzers ar viļņa garumu 1064 nm, kas strādā impulsu režīmā ar impulsa ilgumu no 4 ns līdz 200 ns, bet var izmantot arī nepārtrauktu viļņu vai impulsu lāzeru ar impulsa ilgumu diapazonā no 100 fs līdz 1 ms, ar impulsu atkārtošanas frekvenci diapazonā no 1 kHz līdz 1 MHz, un vidējo jaudu diapazonā no 20 mW līdz 20 W, bet var izmantot ari lāzeru ar lielāku vidējo jaudu.

[011] Lāzerā stara skenešanas bloks bija skeneris ar galvanometriskajiem spoguļiem, kas ļauj lāzera staru plaknē, kas atrodas skenera optiskās sistēmas fokusā, pārvietot ar skenēšanas ātrumu diapazonā no 1 mm/s līdz 20000 mm/s.

Pretenzijas

Claims (5)

1. Pretenzijas

   1. Lāzermarķēšanas paņēmiens uz lāzera staram caurspīdīga materiāla virsmas (5), kas raksturīgs ar to, ka lāzera staram caurspīdīgs materiāls (2) tiek uzlikts virs lāzera staram necaurspīdīga materiāla (1), lāzera stars (3) tiek fokusēts uz lāzera staram necaurspīdīga materiāla virsmas (4), paņēmiena izpildes rezultātā uz lāzera staram necaurspīdīga materiāla virsmas (4) notiek momentāns sublimācijas process (6), kas izraisa tā daļiņu marķēšanu uz lāzera staram caurspīdīga materiāla virsmas (5).
2. 2. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, pie kam necaurspīdīgais materiāls ir novietots tieši zem caurspīdīgā materiāla.
3. 3. Paņēmiens saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, pie kam lāzera stars tiek vāji absorbēts caurspīdīgajā materiālā.
4. 4. Paņēmiens saskaņā ar ar jebkuru iepriekšējo pretenziju, pie kam lāzera stars tiek fokusēts uz necaurspīdīgā materiāla virsmas tā, lai lokalizēta uzsildīšana izraisītu momentānu necaurspīdīgā materiāla sublimāciju.
5. 5. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru iepriekšējo pretenziju, pie kam necaurspīdīgā materiāla daļiņas ar lielu kinētisko enerģiju tiek leģētas caurspīdīgajā materiālā.