激光直写技术

[align=center][b]激光烧蚀技术简介[/b][/align]激光烧蚀技术（LA），也称激光剥蚀，是一种固体进样方式。主要是利用功率很高的激光脉冲，激光打到样品表面，可以实现原位，无损检测。不需要样品消解，无需酸的消耗，绿色环保，避免污染。从脉宽分类：纳秒级别，飞秒级别。从波长分类：213nm，193nm等。1.主要联用技术，联用ICP-OES, [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url].2.作用范围为微米级别，所以应用领域基本在微区分析。3.样品适用范围及LA特点：Ø 难消解的样品（Pt, Ph等），挥发元素（Hg）。Ø 可进行样品的原位分析，提供更多元素空间分布的特点。Ø 进样不需要稀释，提高测试灵敏度。Ø 可减少水中氧的干扰。Ø 激光对于样品会产生破坏。Ø 测定灵敏度低。Ø 有质量歧视和分馏效应。Ø 目前的标样只是玻璃，需要基体匹配才能更好地进行分析。4.可检测的样品为：金属，合金，矿产，粉末状态，熔融状态，陶瓷，生物组织，土壤沉积物，塑料，电子材料，玻璃。其中目前玻璃标样是最为常见的。5.仪器使用条件：22 ℃左右，湿度为60%以下。6.常用单位介绍：Ø mJ 能量，每个脉冲的能量。Ø J/cm2 能量密度，每个脉冲作用单位面积的能量。Ø nm 波长，激光输出波长。Ø ns 脉宽，激光输出每个脉冲的时间。7.可优化的条件：激光参数：激光能量，激光频率（剥蚀深度），激光光斑尺寸，He，Ar流速。分析需求：分析区域，分析时间，分析元素。8.联用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]的时候，雾化器流量，炬管位置，三位监控。9. 选取仪器波长和能量成反比。选取需要适合的波长和脉宽。

激光焊接的市场占有率　　与激光切割、加工、微处理以及打标应用相比，市场对激光焊接接受缓慢的原因尚有待探讨。TWI公司是一家专注于焊接研究、顾问并提供培训服务的公司，该公司激光技术与板材加工部项目总监Geert Verhaeghe说：“只有那些能够利用激光束的一个或多个特征（如高精度、热输入低（低畸变）、穿透深、速度快等）的应用，才特别适合使用激光焊接。客户经常就从弧焊加工改为激光加工向我们寻求咨询。我们始终认为，对加工过程应该整体考虑，产品的设计往往需要修改，以充分利用激光器的优点。”　　此外，Verhaeghe说：“激光焊接的工业应用在很长一段时间内受到限制，原因在于它对工件放置的要求非常严格。”也就是说，由于激光焊接的光斑更小，因此要求待电焊机出租焊接的工件要极为贴近。“激光焊接用于高精度的齿轮焊接并不困难；但是要将几米长、8mm厚的板材对焊在一起就要困难得多了。目前有许多种补偿技术，包括填料（使用焊料）、双点（使用光学元件对光束进行分束，从而增大焊接覆盖区）以及迂回行进（沿接缝摆动光束）。我最赞同将激光焊接与弧焊相结合，这样能够同时利用两种方法的优点——即激光焊接的高速度以及弧焊的大熔池。”　　Verhaeghe认为，没有哪个制造商可以确保激光焊接一定比传统焊接具备经济可行性。“我们经常在客户投资之前为他们做技术-经济比较，” 他说，“这需要考虑可能影响运行成本的各种因素：包括激光器光源、冷却、维护/服务、操作以及耗材等。”他还指出，更加困难的是评估降低畸变以及减少返工 /修理所带来的“间接” 好处，而这些通常是高度可重复的激光焊接加工的最大优势。　　当然，市场占有率也和地域有关。市场调研公司Frost & Sullivan的高级研究分析师Archana Chauhan认为：“在激光焊接设备的采用和供应方面，欧洲将继续引领业界前沿。”Miyachi Unitek公司激光产品经理Geoff Shannon认为：“各行各业仍然不同程度地缺乏对激光焊接的认识。欧洲拥有强大的激光市场，而且欧洲可能也拥有比其他地区更多的教育和研究机构致力于或提供激光加工，尤其是激光焊接。”　　激光焊接的应用现状　　目前，一些公司（如空中客车公司）已经使用激光焊接取代电阻点焊进行飞机机身结构的铆接，另外，奥迪、宝马和大众等汽车制造商，以及几个欧洲造船厂也已经采用了激光焊接技术。Meyer Werft 公司是在游轮与渡轮市场中表现活跃的一家公司，该公司目前使用激光和激光复合焊接技术，焊接钢夹芯板和常规加筋板。游轮及渡轮制造商Aker Yards公司使用激光气体金属弧焊（MAG）复合焊接技术制造平板。Blohm+Voss造船厂使用激光对常规加筋板进行焊接和切割。Odense Steel Shipyard公司也利用激光进行焊接、切割，以及对货运集装箱的钢铁组件进行打标等多种加工。　　上述许多应用的一个共同点在于：激光的作用不仅仅在于焊接，还包括切割、打标等。如果激光能在某一特定应用场合实现双重甚至三重功能，那么它的价值定位就急剧升高。例如，汽车制造商戴姆勒使用扫描光学或所谓的“远程焊接”，引导稳定光束沿焊缝行进，或者将单束激光分成多束用于多种用途。戴姆勒公司生产与材料技术部门项目经理Holger Schubert表示，与传统的电阻点焊相比，扫描光学加工几乎可以将生产时间缩短80％。由于小直径激光束可以对汽车零部件进行点焊，不需要使用大的连接法兰，从而使汽车零部件更小更轻。　　激光焊接除了在“宏观”或大型工业加工中获得广泛应用外，还在微焊接（小型号精密零件和光电子器件的精密焊接）领域一展身手（见图1）。“微焊接一般对应的是穿透深度小于1mm的焊接，”Miyachi Unitek公司的Shannon介绍说，“医疗市场可能是目前增长最快的领域，其中典型电焊机应用包括医疗仪器、焊缝密封可植入装置、导丝焊等。”　　另外，微焊接甚至在珠宝首饰行业也发挥着一定作用。“大多数Nd:YAG激光宝石焊接机的工作能量范围在35～300J之间，光束宽度在0.2～2.0mm范围内可调。”Satow Goldsmiths 公司的Steve Satow说，“我对珠宝商们进行激光加工培训，要想手工稳定地实现焊接，并能准确地保证0.2mm的焊接深度，是需要一定经验的。值得一提的是，激光焊接能为珠宝商节约大量成本。”　　非金属材料的激光焊接　　虽然对于连接两种金属，激光焊接取代常规焊接技术是显而易见的，但激光焊接的最大优势可能在于连接塑料、聚合物以及其他非金属材料，传统上这些材料是通过加热元件或者超声波加工进行连接的。TWI公司拥有专利、并授权给光电子设备制造商Gentex 公司使用的Clearweld工艺，是激光焊接非金属材料的一个很好的例子。Clearweld工艺采用近红外吸收焊接材料，可以将激光能量转换为热量，实现高质量焊接。Gentex公司介绍说，Clearweld工艺的优点在于高焊接速度、无明显焊斑、热变形小、不同产品间的切换速度快，以及能同时对多层工件进行焊接。 图1. 微焊接应用。图中显示了将0.04英寸宽、0.0015英寸厚的铜丝带互连焊接到焊盘上。激光焊接使用的是功率为2W、波长为532nm的倍频Nd:YAG激光器，其光束直径为0.03英寸，脉宽为1.5毫秒。　　除了使用Clearweld工艺焊接洁净塑料，以及加工处理更具挑战性的ABS型塑料外，bielomatik 公司还将光纤激光器应用于某些要求最严格的场合。　　在防水服装和室内装饰品应用的纺织品连接方面，也正在探索使用激光焊接。两年来，欧洲共同体（EC）资助的自动激光焊接纺织品（ALTEX）项目，实现了涤纶面料、尼龙里料和透气膜这三层复合材料的连接，以及聚氨酯涂层材料和双面不干胶复合材料的连接。该项目使用的是功率为75W、波长为 940nm的六轴自动激光二极管焊接系统。项目协调员Ian Jones说，激光焊接能够以比手工缝合快4倍的电焊机租赁速度实现高致密性连接，并且抗水渗透和洗涤试验生存指标均超过当前的行业要求。ALTEX项目已于 2007年12月结束，但相关工作仍在欧盟的LEAPFROG项目中继续进行。　　激光焊接甚至已经进入纺织行业。ProLas公司生产的TexWeld Duo是一种双激光焊接机，结合了直接、透射焊接和超声波焊接，能够实现服装、集装箱袋和工业用纺织品的连续缝合焊接。

我国的激光技术已位居世界前列，广泛用于科研、工业加工、通信、医疗、农业、信息、军事及精密测量、计量基准、文化娱乐等领域，并带动了这些领域的技术进步和新兴产业的出现。１１月２９日至３０日，中国科学院、中国工程院、中国工程物理研究院联合主办的激光诞生５０周年纪念大会及学术会议在四川绵阳举行，来自国内激光技术研究领域主要科研院所和高校的专家学者齐聚一堂，回顾了５０年来激光应用所取得的成绩，并展望未来激光前沿发展和面临的挑战。与会的专家、学者表示，激光是２０世纪最重大的科学技术成就之一，是继原子能、计算机、半导体之后人类的又一重大发明。１９６０年，在美国加利福尼亚州的休斯研究实验室，西奥多·梅曼设计和建造了一台小型的激光发生器。他将闪光灯线圈缠绕在指尖大小的红宝石棒上，产生了第一束激光。激光时代由此开启。据了解，我国的第一台红宝石激光器于１９６１年９月在中科院长春光学精密机械研究所研制成功。目前，我国已成为国际激光工业应用的最大市场，并在武汉、长春、深圳等地形成了光谷产业集群，以大族激光、华工激光为代表的一批上市企业相继出现。中国科学院副院长江绵恒介绍说，国际商用激光器年销售额超过了７０亿美元。中国工程物理研究院院长赵宪庚透露，近年中国工程物理研究院在聚变级高功率激光驱动器研究、超短超强激光技术研究等方面展开技术攻关，并取得了一系列突破和创新。“坚持自主创新、突出重点，是激光技术研究不断攀登科技高峰的不竭动力。”中国工程院院士杜祥琬说，目前，激光光谱技术比传统光谱技术分辨率提高了百万倍，灵敏度提高了百亿倍，把人类认识物质世界的历史翻开了新的一页。