RU2527113C1 - Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades - Google Patents

Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades Download PDF

Info

Publication number
RU2527113C1
RU2527113C1 RU2013109457/02A RU2013109457A RU2527113C1 RU 2527113 C1 RU2527113 C1 RU 2527113C1 RU 2013109457/02 A RU2013109457/02 A RU 2013109457/02A RU 2013109457 A RU2013109457 A RU 2013109457A RU 2527113 C1 RU2527113 C1 RU 2527113C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
blade
target
laser
amorphous diamond
Prior art date
Application number
RU2013109457/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013109457A (en
Inventor
Игорь Валерьевич Белашов
Павел Николаевич Алимов
Original Assignee
Игорь Валерьевич Белашов
Павел Николаевич Алимов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Валерьевич Белашов, Павел Николаевич Алимов filed Critical Игорь Валерьевич Белашов
Priority to RU2013109457/02A priority Critical patent/RU2527113C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527113C1 publication Critical patent/RU2527113C1/en
Publication of RU2013109457A publication Critical patent/RU2013109457A/en

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves vacuum laser ablation in reaction chamber with target evaporation using solid laser and further amorphous diamond-like film coating deposition on a surgical blade. The method provides using a pyrolytic graphite target and an Nd:YAG solid laser having a wave length of 532 nm, a power of 15-25 J, an output laser pulse energy of 80-160 mJ, a pulse repetition rate of 50 Hz and a pulse duration of 15·10-9. The surgical blade is placed at 10-25 cm from the target at an angle of 15-45°. The coating is deposited for 10-40 minutes at a reaction chamber pressure of 6÷10-4 Pa. The surgical blade with the deposited amorphous diamond-like coating on the blade has an average surface roughness of the blade of no more than 60 nm, and a Raman scattering spectrum with peaks localised within 1600 cm-1 and 1355 cm-1.
EFFECT: improving quality of surgical blades by biocompatible carbonaceous coating deposition; the cutting surface is flatter and smoother that provides easier postoperative period.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к способу получения углеродных пленок методом вакуумной лазерной абляции и может быть использовано для получения алмазоподобных покрытий на лезвиях хирургических скальпелей.The invention relates to a method for producing carbon films by vacuum laser ablation and can be used to obtain diamond-like coatings on blades of surgical scalpels.

В настоящее время большой научный и практический интерес представляют алмазоподобные пленки углерода. Интерес к данным материалам связан с их уникальными свойствами, такими как: высокая твердость, низкий коэффициент трения, химическая инертность и биосовместимость. Именно эти свойства делают аморфный алмазоподобный углерод идеальным для применения в медицине, а именно как покрытия на лезвия хирургических скальпелей.At present, diamond-like carbon films are of great scientific and practical interest. Interest in these materials is associated with their unique properties, such as: high hardness, low coefficient of friction, chemical inertness and biocompatibility. It is these properties that make amorphous diamond-like carbon ideal for use in medicine, namely as coatings on the edges of surgical scalpels.

Существующие на данный момент хирургические скальпели имеют существенный недостаток, связанный с заточкой лезвия скальпеля, после его заточки кромка лезвия остается шероховатой, имеет множество неровностей, зазубрин и погрешностей. Данные изъяны возможно рассмотреть лишь под микроскопом, но оперирующие хирурги сталкиваются с ними каждый раз, выполняя разрез. Во время операции такой скальпель просто «рвет» мягкие ткани, и после нее оставляет шрамы и грубые рубцы на теле человека. Необходимость получения косметических рубцов в эстетически значимых областях тела человека определяет актуальность предлагаемого изобретения. В связи с этим, целью изобретения являлось улучшить качество лезвия хирургического скальпеля путем нанесения аморфного алмазоподобного углерода на кромку лезвия методом лазерной абляции.Existing surgical scalpels have a significant drawback associated with sharpening the scalpel blade, after sharpening the edge of the blade remains rough, has many irregularities, chipping and errors. These flaws can be examined only under a microscope, but the operating surgeons encounter them every time, performing an incision. During the operation, such a scalpel simply “tears” soft tissues, and after it leaves scars and rough scars on the human body. The need to obtain cosmetic scars in aesthetically significant areas of the human body determines the relevance of the invention. In this regard, the aim of the invention was to improve the quality of the blade of a surgical scalpel by applying amorphous diamond-like carbon to the edge of the blade by laser ablation.

Известен способ нанесения углеродных покрытий методом лазерной абляции (ЕР 1332239 А4, C23C 14/0611, C23C 14/28, опубл. 06.08.2003), в котором используется вращающаяся графитовая мишень, подвергаемая излучению лазера различной длины волны и различных параметров лазерных импульсов, в результате чего происходит испарение материала мишени и его осаждение на поверхность подложки. В патенте указывается принципиальная возможность использования данного метода для осаждения алмазоподобных слоев в виде тонких пленок на поверхности различных устройств и деталей. В частности, возможно нанесение покрытия на устройства и функциональные элементы в следующих технологических областях: электроника, жидкокристаллические дисплеи, солнечная энергетика, оптоэлектроника, фотоника, защитные покрытия с высокой твердостью, медицинские инструменты.A known method of applying carbon coatings by laser ablation (EP 1332239 A4, C23C 14/0611, C23C 14/28, publ. 06.08.2003), which uses a rotating graphite target exposed to laser radiation of different wavelengths and various parameters of laser pulses, As a result, the target material is vaporized and deposited on the surface of the substrate. The patent indicates the principal possibility of using this method for the deposition of diamond-like layers in the form of thin films on the surface of various devices and parts. In particular, it is possible to coat devices and functional elements in the following technological areas: electronics, liquid crystal displays, solar energy, optoelectronics, photonics, high hardness protective coatings, medical instruments.

Недостатком данного способа является невозможность гибкого перестроения взаиморасположения компонентов вакуумной камеры (положение мишени, подложкодержателя, экрана заслонки), отсутствие многофункциональной оптической системы позиционирования лазерного излучения на поверхность мишени, что накладывает значительные ограничения на регулировку многих технологических процессов осаждения.The disadvantage of this method is the impossibility of flexible rearrangement of the relative positions of the components of the vacuum chamber (position of the target, substrate holder, damper screen), the absence of a multifunctional optical system for positioning laser radiation on the target surface, which imposes significant restrictions on the adjustment of many technological processes of deposition.

В патенте США №5747120 (B05D 3/06, опубл. 05.05.1998) представлен способ нанесения алмазоподобных покрытий, наиболее подходящий для микрорежущего медицинского инструмента, и так же на поверхность игольчатых зондов, применяемых в атомно-силовой микроскопии, что обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик после применения данного метода. В патенте указывается, что длительность использования кремниевых (Si) и нитрид-кремниевых (Si3N3) зондов повышается более чем в два раза, за счет высокой твердости осаждаемого покрытия, что также наблюдается и у микрорежущего инструмента.In US patent No. 5747120 (B05D 3/06, publ. 05/05/1998) presents a method of applying diamond-like coatings, the most suitable for micro-cutting medical instruments, and also on the surface of needle probes used in atomic force microscopy, which improves performance after applying this method. The patent indicates that the duration of use of silicon (Si) and silicon nitride (Si 3 N 3 ) probes is more than doubled due to the high hardness of the deposited coating, which is also observed in micro-cutting tools.

Недостатком представленного метода является недостаточная толщина получаемых покрытий, в пределах до 20 нм, что ограничивает его использование только для элементов и деталей микрометрового размера (не более нескольких миллиметров).The disadvantage of the presented method is the insufficient thickness of the resulting coatings, up to 20 nm, which limits its use only for elements and parts of micrometer size (not more than a few millimeters).

В заявке на изобретение США US20040033702 (H01L 21/26, опубл. 19.02.2004) представлен метод осаждения алмазоподобных пленок на подложки с использованием цилиндрической вращающейся мишени. Особенностью конструкции оборудования является особое расположение графитовой мишени, лазерное излучение направлено на боковую поверхность, перпендикулярно оси вращения, что обеспечивает достижение некоторых параметров испаряемой углеродной плазмы. Помимо этого между мишенью и подложкой стоит разделительный экран, позволяющий достичь наиболее эффективное распределение потока плазмы на подложку.US Patent Application US20040033702 (H01L 21/26, published February 19, 2004) provides a method for depositing diamond-like films on substrates using a cylindrical rotating target. A feature of the equipment design is the special location of the graphite target, laser radiation is directed to the side surface, perpendicular to the axis of rotation, which ensures the achievement of some parameters of the vaporized carbon plasma. In addition, there is a separation screen between the target and the substrate, which makes it possible to achieve the most efficient distribution of the plasma flow on the substrate.

Недостатком данного метода является форма мишени, в данной конфигурации значительно сложнее использовать мишени различной формы, а также не происходит эффективного испарения мишени.The disadvantage of this method is the shape of the target, in this configuration it is much more difficult to use targets of various shapes, and the effective evaporation of the target does not occur.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение качества хирургических скальпелей путем нанесения углеродного покрытия, которое также является биосовместимым: режущая поверхность хирургического скальпеля более ровная, гладкая без особых погрешностей, отсутствуют выраженные изъяны, что впоследствии приводит к более легкому протеканию послеоперационного периода.The technical result of the invention is to improve the quality of surgical scalpels by applying a carbon coating, which is also biocompatible: the cutting surface of the surgical scalpel is smoother, smoother without any errors, there are no pronounced flaws, which subsequently leads to an easier course of the postoperative period.

Технический результат достигается за счет использования способа нанесения углеродной пленки методом вакуумной лазерной абляции, включающего испарение графитовой мишени твердотельным лазером с последующим осаждением аморфного алмазоподобного покрытия на подложку, при этом согласно изобретению используют лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом, имеющий длину волны 532 нм, с мощностью 15-25 Дж и с выходной энергией лазерного импульса 80-160 мДж, время осаждения составляет 10-40 минут, подложка находится на расстоянии 10-25 см от мишени под углом 15°-45°, давление в реакционной камере 6×10-4 Па, в качестве подложки используют лезвие хирургического скальпеля. Графитовая мишень изготовлена из пиролетического графита. Хирургический скальпель изготовлен из высокоуглеродистой или нержавеющей стали. Частота следования импульсов лазерного излучения 50 Гц, длительность одного импульса 15·10-9 с.The technical result is achieved by using the method of applying a carbon film by vacuum laser ablation, including the evaporation of a graphite target by a solid-state laser followed by deposition of an amorphous diamond-like coating on a substrate, while according to the invention, a laser based on yttrium aluminum garnet with neodymium having a wavelength of 532 nm, s with a power of 15-25 J and with an output energy of a laser pulse of 80-160 mJ, the deposition time is 10-40 minutes, the substrate is at a distance of 10-25 cm from the target at an angle of 15 ° -45 °, the pressure in the reaction chamber is 6 × 10 -4 Pa, a surgical scalpel blade is used as a substrate. The graphite target is made of pyrolytic graphite. Surgical scalpel made of high carbon or stainless steel. The pulse repetition rate of the laser radiation is 50 Hz, the duration of one pulse is 15 · 10 -9 s.

В результате применения предлагаемого способа получают хирургический скальпель с аморфным алмазоподобным покрытием, характеризующийся следующими показателями: спектры комбинационного рассеяния света с характерными пиками, локализованными в области 1600 см-1 и 1355 см-1, а также средней шероховатостью не более 60 нм.As a result of the application of the proposed method, a surgical scalpel with an amorphous diamond-like coating is obtained, characterized by the following indicators: Raman spectra with characteristic peaks localized in the region of 1600 cm -1 and 1355 cm -1 , as well as an average roughness of not more than 60 nm.

Для напыления пленок алмазоподобного углерода на лезвия хирургических скальпелей используют установку лазерной абляции, например «Vari-coat 430» фирмы «LEYBOLD-HERAEUS». Для испарения мишени используют твердотельный лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом, например «LS 2138» фирмы «LOTIS ТП». Для повышения эффективности использования мишени применяется оптическая система, позволяющая управлять фокусировкой лазерного излучения и осуществлять перемещение лазерного луча по мишени в двух координатах (х:у). На фиг.1 представлена блок-схема используемого технологического комплекса, где 1 - подложкодержатель; 2 - подложка (хирургический скальпель из высокоуглеродистой или нержавеющей стали); 3 - лазерный луч; 4 - плазма испаренного материала; 5 - графитовая мишень; 6 - вращающийся держатель мишени; 7 - вакуумная система; 8 - вакуумная камера, 9 - твердотельный лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом «LS 2138» фирмы «LOTIS TII», 10 - персональный компьютер (ПК).For ablation of films of diamond-like carbon on the edges of surgical scalpels, a laser ablation apparatus is used, for example, Vari-coat 430 by LEYBOLD-HERAEUS. A solid state laser based on yttrium aluminum garnet with neodymium is used to evaporate the target, for example, LS 2138 from LOTIS TP. To increase the efficiency of using the target, an optical system is used to control the focusing of laser radiation and to move the laser beam along the target in two coordinates (x: y). Figure 1 presents a block diagram of the used technological complex, where 1 is a substrate holder; 2 - substrate (surgical scalpel made of high-carbon or stainless steel); 3 - a laser beam; 4 - plasma vaporized material; 5 - graphite target; 6 - rotating target holder; 7 - vacuum system; 8 — vacuum chamber, 9 — solid-state laser based on yttrium aluminum garnet with neodymium “LS 2138” from LOTIS TII, 10 — personal computer (PC).

Внутри вакуумной камеры 8 на вращающемся держателе 6 устанавливают мишень 5, которая располагается под углом 15°-45° к падающему лазерному лучу 3. Вращение мишени 5 было необходимо для равномерного ее распыления и образования плазмы испаренного материала 4. В стороне от линии прохождения лазерного луча 3 закрепляют подложку 2 на подложкодержателе 1. Необходимое значение вакуума 10-3 - 10-4 Па достигается с помощью вакуумной системы 7, состоящей из форвакуумного и турбомолекулярного насоса. Распыление мишени 5 проводится с помощью твердотельного лазера 9 на алюмоиттриевом гранате с неодимом (λ=532·10-9 м). Во время распыления лазер 6 работает в режиме модулированной добротности. Частота следования импульсов 50 Гц, длительность одного импульса 15·10-9 с.Inside the vacuum chamber 8, a target 5 is mounted on a rotating holder 6, which is located at an angle of 15 ° -45 ° to the incident laser beam 3. Rotation of the target 5 was necessary for its uniform spraying and the formation of a plasma of vaporized material 4. Aside from the laser beam line 3 fix the substrate 2 on the substrate holder 1. The required vacuum value of 10 -3 - 10 -4 Pa is achieved using a vacuum system 7, consisting of a forevacuum and turbomolecular pump. Spraying target 5 is carried out using a solid-state laser 9 on yttrium aluminum garnet with neodymium (λ = 532 · 10 -9 m). During spraying, the laser 6 operates in a Q-switched mode. The pulse repetition rate is 50 Hz, the duration of one pulse is 15 · 10 -9 s.

В качестве подложки для осаждения пленки используется скальпель из высокоуглеродистой или нержавеющей стали. Перед синтезом все образцы подвергаются стандартной очистке для обезжиривания и удаления окисла и пыли. После очистки подложку 2 устанавливают на подложкодержатель 1 внутри вакуумной камеры 8.A high carbon or stainless steel scalpel is used as a substrate for film deposition. Before synthesis, all samples are subjected to standard cleaning to degrease and remove oxide and dust. After cleaning, the substrate 2 is installed on the substrate holder 1 inside the vacuum chamber 8.

После установки скальпеля 2 и мишени 5 производят прицеливание лазера 9. Для этого лазер 9 переводился в режим свободной генерации, и увеличивается энергия накачки до 15-25 Дж. Затем задается программа сканирования мишени 5 в специализированном программном обеспечении с помощью ПК 10.After setting the scalpel 2 and the target 5, the laser 9 is aimed. For this, the laser 9 is switched to the free-running mode and the pump energy is increased to 15–25 J. Then, the scanning program for the target 5 in the specialized software using PC 10 is set.

После завершения описанных ранее операций производится откачка посредством форвакуумного насоса. При достижении давления в камере 8 порядка 2×101 Па запускается турбомолекулярный насос, который производит откачку до рабочего давления 6×10-4 Па. Далее лазер 9 переводится в режим модулированной добротности, а энергия накачки выводится на рабочий уровень. При этом запускается программа сканирования мишени 5 и электродвигатель, вращающий мишень 5. После завершения синтеза скальпель упаковывается в специализированную стерильную упаковку, где хранится до начала дальнейших исследований.After completion of the previously described operations, pumping is performed by means of a foreline pump. When the pressure in the chamber 8 of the order of 2 × 10 1 Pa is reached, a turbomolecular pump is started, which pumps out to a working pressure of 6 × 10 -4 Pa. Next, the laser 9 is switched to a modulated Q-factor, and the pump energy is output to the operating level. In this case, the scanning program for the target 5 and the electric motor rotating the target 5 are launched. After the synthesis is completed, the scalpel is packaged in a specialized sterile package, where it is stored until further research.

Осуществление способа согласно изобретению подтверждается примерами.The implementation of the method according to the invention is confirmed by examples.

Два хирургических скальпеля - один из высокоуглеродистой и другой из нержавеющей стали - подготавливались к синтезу путем стандартной очистки для обезжиривания и удаления окисла и пыли. После очистки скальпели устанавливались на подложкодержатель 1 внутри вакуумной камеры 8 под углом к мишени 15° и расстояние мишень-подложка составляло 10 см. Далее вакуумная камера 8 герметично закрывалась, и с помощью вакуумной системы 7, состоящей из форвакуумного и турбомолекулярного насоса, достигалось значение 10-3-10-4 Па. После достижения необходимого вакуума настраивался твердотельный лазер 9 на основе алюмоиттриевого граната с неодимом «LS 2138» фирмы «LOTIS ТII», лазер настраивался таким образом, чтобы лазерный луч не выходил за пределы графитовой мишени 5, система позиционирования лазера настраивалась с помощью ПК 10 и специализированной программой, поставляемой с лазером «LS 2138». Когда лазер 9 был оптимально настроен, включался пульсирующий режим и достигалось значение мощности лазера, равное 15 Дж. По истечении 10 мин выключался лазер 9, останавливался турбомолекулярный насос, и скальпели с нанесенным покрытием изымались из вакуумной камеры 8, далее скальпели упаковывались в стерильную упаковку и отправлялся на дальнейшее исследование.Two surgical scalpels - one of high-carbon and the other of stainless steel - were prepared for synthesis by standard cleaning to degrease and remove oxide and dust. After cleaning, the scalpels were mounted on the substrate holder 1 inside the vacuum chamber 8 at an angle to the target of 15 ° and the target-substrate distance was 10 cm. Next, the vacuum chamber 8 was hermetically closed, and using the vacuum system 7, consisting of a forevacuum and turbomolecular pump, a value of 10 was reached -3 -10 -4 Pa. After reaching the required vacuum, a solid-state laser 9 based on yttrium aluminum garnet with neodymium LS 2138 from LOTIS TII was tuned, the laser was tuned so that the laser beam did not go beyond the graphite target 5, and the laser positioning system was tuned using PC 10 and specialized program supplied with the LS 2138 laser. When laser 9 was optimally tuned, the pulsed mode was turned on and the laser power reached 15 J. After 10 minutes, laser 9 was turned off, the turbomolecular pump stopped, and coated scalpels were removed from vacuum chamber 8, then the scalpels were packed in a sterile package and sent for further research.

При данных условиях осаждения покрытия на скальпелях из высокоуглеродистой и нержавеющей стали получались достаточно тонкие порядка 100 нм, также данное покрытие не достаточно сглаживало шероховатость поверхности скальпеля, на необработанной поверхности средняя шероховатость равна 110 нм, на поверхности с нанесенным покрытием шероховатость равна 60 нм.Under the given conditions of coating deposition on scalpels made of high-carbon and stainless steel, rather thin ones of the order of 100 nm were obtained, also this coating did not smooth out the roughness of the scalpel surface sufficiently, on the untreated surface the average roughness was 110 nm, and the roughness on the coated surface was 60 nm.

Для улучшения поверхности были выбраны иные условия осаждения, представленные ниже. Два скальпеля из высокоуглеродистой и нержавеющей стали подготавливались к осаждению путем стандартной очистки для обезжиривания и удаления окисла и пыли. После очистки скальпели помещались в вакуумную камеру, закреплялись на подложкодержателе 1 под углом к графитовой мишени 45°, расстояние мишень-подложка составляло 25 см. Далее в вакуумной камере 8 достигалось значение 10-3-10-4 Па с помощью вакуумной системы 7. После настройки лазера 9 включался пульсирующий режим, и достигалось значение мощности лазера 25 Дж. По истечении 45 минут, выключался лазер и вакуумная часть установки и скальпели с нанесенным покрытием изымались из вакуумной камеры 8.To improve the surface, other deposition conditions were selected, presented below. Two high-carbon and stainless steel scalpels were prepared for deposition by standard cleaning to degrease and remove oxide and dust. After cleaning, the scalpels were placed in a vacuum chamber, fixed on a substrate holder 1 at an angle of 45 ° to the graphite target, the target-substrate distance was 25 cm. Then, in the vacuum chamber 8, the value 10 -3 -10 -4 Pa was reached using a vacuum system 7. After laser settings 9 pulsed mode was turned on, and the laser power was reached 25 J. After 45 minutes, the laser was turned off and the vacuum part of the unit and coated scalpels were removed from the vacuum chamber 8.

После нанесения покрытия скальпели исследовались на растровом электронном микроскопе (РЭМ), на атомно-силовом микроскопе (АСМ) и также были сняты спектры комбинационного рассеяния света (КРС), которые получали при помощи спектрометра Renishaw invia Raman microscope. Исследования показали, что при указанных выше условиях синтеза качество покрытия улучшается, а именно средняя шероховатость по сравнению с поверхностью скальпеля без покрытия, равной 110 нм, уменьшилась в два раза, после нанесения покрытия средняя шероховатость равна 43 нм, о чем свидетельствует фиг.2. Толщина полученного согласно изобретению покрытия составляет 200-250 нм. На фиг.3 и фиг.4 представлены снимки поверхности кромки лезвия скальпелей из высокоуглеродистой и нержавеющей стали соответственно, сделанные на растровом электронном микроскопе «до» нанесения покрытия и «после», из которых видно, что мы получаем более ровную, гладкую без особых погрешностей поверхность, отсутствие выраженных изъянов режущей поверхности хирургического скальпеля после нанесения покрытия визуально очевиден. На фиг.5 представлены спектры комбинационного рассеяния света поверхности до нанесения покрытия, и после нанесения аморфного алмазоподобного углеродного покрытия, пики в представленных спектрах свидетельствуют о том, что мы имеем углерод с преимущественно Бр2-гибридизацией орбиталей, за который отвечают две размытые полосы: G-линия (линия графита), локализованная в области 1600 см-1 и D-линия (линия разупорядоченного графита), локализованная в области 1355 см-1. Этот факт говорит о том, что мы имеем именно аморфный алмазоподобный углерод на поверхности скальпелей после обработки.After coating, the scalpels were examined using a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), and Raman spectra were obtained using a Renishaw invia Raman microscope spectrometer. Studies have shown that under the above synthesis conditions, the quality of the coating improves, namely, the average roughness compared to the surface of the scalpel without coating, equal to 110 nm, decreased by half, after coating, the average roughness is 43 nm, as evidenced by figure 2. The thickness of the coating according to the invention is 200-250 nm. Figure 3 and figure 4 presents the surface images of the edge of the scalpel blade of high carbon and stainless steel, respectively, taken using a scanning electron microscope "before" the coating and "after", from which it is seen that we get a more even, smooth without any errors the surface, the absence of pronounced flaws in the cutting surface of the surgical scalpel after coating is visually obvious. Figure 5 shows the Raman spectra of surface light before coating, and after applying an amorphous diamond-like carbon coating, the peaks in the presented spectra indicate that we have carbon with predominantly Br2 hybridization of orbitals, for which two blurred bands are responsible: G- a line (graphite line) localized in the region of 1600 cm −1 and a D line (line of disordered graphite) localized in the region of 1355 cm −1 . This fact suggests that we have precisely amorphous diamond-like carbon on the surface of scalpels after processing.

Claims (3)

1. Cпособ получения аморфного алмазоподобного покрытия на лезвии хирургического скальпеля, включающий вакуумную лазерную абляцию в реакционной камере с испарением мишени твердотельным лазером и последующим осаждением аморфного алмазоподобного покрытия в виде пленки на лезвие хирургического скальпеля, отличающийся тем, что используют мишень из пиролитического графита и твердотельный лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом, имеющий длину волны 532 нм, мощность 15-25 Дж, выходную энергию лазерного импульса 80-160 мДж, частоту следования импульсов излучения 50 Гц и длительность одного импульса 15·10-9, причем лезвие хирургического скальпеля размещают на расстоянии 10-25 см от мишени под углом 15-45º, а осаждение покрытия ведут в течение 10-40 минут при давлении в реакционной камере 6×10-4 Па.1. The method of obtaining an amorphous diamond-like coating on a blade of a surgical scalpel, including vacuum laser ablation in a reaction chamber with the evaporation of a target by a solid-state laser and subsequent deposition of an amorphous diamond-like coating in the form of a film on a surgical scalpel blade, characterized in that it uses a pyrolytic graphite target and a solid-state laser based on yttrium aluminum garnet with neodymium having a wavelength of 532 nm, a power of 15-25 J, an output laser pulse energy of 80-160 mJ, a trace frequency anija 50 Hz pulses and the duration of a single pulse of 15 × 10 -9, wherein the surgical scalpel blade placed at a distance of 10-25 cm from the target at an angle of 15-45º, and the coating deposition is carried out for 10-40 minutes at a pressure in the reaction chamber 6 × 10 -4 Pa. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие получают на хирургическом скальпеле, изготовленном из высокоуглеродистой или нержавеющей стали.2. The method according to claim 1, characterized in that the coating is obtained on a surgical scalpel made of high carbon or stainless steel. 3. Хирургический скальпель с аморфным алмазоподобным покрытием на лезвии, полученным способом по п.1, причем поверхность лезвия имеет среднюю шероховатость не более 60 нм и спектр комбинационного рассеяния света с пиками, локализованными в области 1600 см-1 и 1355 см-1. 3. A surgical scalpel with an amorphous diamond-like coating on a blade obtained by the method according to claim 1, wherein the surface of the blade has an average roughness of not more than 60 nm and a Raman spectrum with peaks localized in the region of 1600 cm -1 and 1355 cm -1 .
RU2013109457/02A 2013-03-04 2013-03-04 Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades RU2527113C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109457/02A RU2527113C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109457/02A RU2527113C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2527113C1 true RU2527113C1 (en) 2014-08-27
RU2013109457A RU2013109457A (en) 2014-09-10

Family

ID=51456369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109457/02A RU2527113C1 (en) 2013-03-04 2013-03-04 Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527113C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114293144A (en) * 2022-01-12 2022-04-08 松山湖材料实验室 Cutter coating process and equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747120A (en) * 1996-03-29 1998-05-05 Regents Of The University Of California Laser ablated hard coating for microtools
EP1266979A2 (en) * 2001-06-13 2002-12-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
US20030054171A1 (en) * 2001-06-13 2003-03-20 Haruyo Fukui Amorphous carbon coated tools and method of producing the same
US20040033702A1 (en) * 2000-09-20 2004-02-19 Astghik Tamanyan Deposition of thin films by laser ablation
RU2240376C1 (en) * 2003-05-22 2004-11-20 Ооо "Альбатэк" Method of forming superhard amorphous carbon coating in vacuum

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747120A (en) * 1996-03-29 1998-05-05 Regents Of The University Of California Laser ablated hard coating for microtools
US20040033702A1 (en) * 2000-09-20 2004-02-19 Astghik Tamanyan Deposition of thin films by laser ablation
EP1266979A2 (en) * 2001-06-13 2002-12-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
US20030054171A1 (en) * 2001-06-13 2003-03-20 Haruyo Fukui Amorphous carbon coated tools and method of producing the same
RU2240376C1 (en) * 2003-05-22 2004-11-20 Ооо "Альбатэк" Method of forming superhard amorphous carbon coating in vacuum

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЗАРЕНКОВ Н.А. и др., Наноструктурные покрытия и наноматериалы, Основы получения. Свойства. Области применения, Особенности современного наноструктурного направления в нанотехнологии, М., Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2012, с.105-106 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114293144A (en) * 2022-01-12 2022-04-08 松山湖材料实验室 Cutter coating process and equipment

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013109457A (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Blind et al. Characterization of hydroxyapatite films obtained by pulsed-laser deposition on Ti and Ti-6AL-4v substrates
US6076264A (en) Coated manicure implement
Khan et al. Nitridation of zirconium using energetic ions from plasma focus device
JP2003526490A (en) Scalpel blade with excellent sharpness and toughness
RU2527113C1 (en) Method for amorphous diamond-like coating deposition on surgical blades
GÖKMENoĞLU et al. Coating of titanium implants with boron nitride by RF-magnetron sputtering
RU2599073C1 (en) Method of ion-plasma application of multilayer coating on articles from aluminium alloys
Komath et al. Formation of hydroxyapatite coating on titanium at 200 C through pulsed laser deposition followed by hydrothermal treatment
Akazawa et al. Growth of preferentially c-axis oriented hydroxyapatite thin films on Si (1 0 0) substrate by electron-cyclotron-resonance plasma sputtering
EP2071050A1 (en) Osteointegration process for surgical prosthesis
Liu et al. The preparation of piezoelectric ZnO films by RF magnetron sputtering for layered surface acoustic wave device applications
Azis et al. Effect of annealing on microstructure of hydroxyapatite coatings and their behaviours in simulated body fluid
US20130256262A1 (en) In Situ Manufacturing Process Monitoring System of Extreme Smooth Thin Film and Method Thereof
Zhen-Yu et al. Preparation and tribological properties of DLC/Ti film by pulsed laser arc deposition
Hussain et al. Synthesis of TiN/a-Si3N4 thin film by using a Mather type dense plasma focus system
Liang et al. Femtosecond laser induced micropatterns and in-situ deposition of Ca/P phase and collagen on Ti surface
JP5709698B2 (en) Diamond tool manufacturing method
Takada et al. Nitridation of titanium surface by the irradiation of YAG laser pulses in N2/O2 gas mixture and liquid nitrogen
RU2372101C1 (en) Method for making supported calcium-phosphate coating
Riascos et al. Characterization of fullerene‐like CNx thin films deposited by pulsed‐laser ablation of graphite in nitrogen
Sobol et al. Structural engineering of multilayer TiN/CrN system obtained by the vacuum arc evaporation
Lee et al. RF magnetron sputtering coating of hydroxyapatite on alkali solution treated titanate nanorods
RU2708024C1 (en) Method of combined hardening of cutting tools
Nasakina et al. Influence of ion treatment in the production of thin multilevel surface layers
RU218468U1 (en) Lockable veterinary intramedullary nail

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20151116

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190305