לאַזער מאַטעריאַל ינטעראַקציע – שליסל לאָך ווירקונג

די פאָרמירונג און אַנטוויקלונג פון שליסל-לעכער:

שליסל לאָך דעפֿיניציע: ווען די שטראַלונג שטראַלונג איז גרעסער ווי 10 ^ 6W/cm ^ 2, צעשמעלצט זיך די ייבערפלאַך פֿון דעם מאַטעריאַל און פֿאַרדאַמפּט זיך אונטער דער ווירקונג פֿון לאַזער. ווען די פֿאַרדאַמפּונג גיכקייט איז גרויס גענוג, איז דער געשאַפֿענער פֿאַרדאַמפּונג דרוק גענוג צו איבערקומען די ייבערפלאַך שפּאַנונג און פֿליסיקייט גראַוויטאַציע פֿון דעם פֿליסיגן מעטאַל, דערמיט פֿאַרטרייבנדיק אַ טייל פֿון דעם פֿליסיגן מעטאַל, וואָס פֿאַראורזאַכט אַז דער געשמאָלצן בעקן אין דער אויפֿרעגונג זאָנע זאָל זינקען און פֿאָרמירן קליינע גרובן; דער ליכט שטראַל אַרבעט גלייך אויף דעם דנאָ פֿון דעם קליינעם גרוב, וואָס פֿאַראורזאַכט אַז דער מעטאַל זאָל ווייטער צעשמעלצן און פֿאַרגאַזירן. הויך דרוק פֿאַרדאַמפּונג פֿאָרזעצט צו צווינגען דעם פֿליסיגן מעטאַל אין דעם דנאָ פֿון דעם גרוב צו פֿליסן צו דער פּעריפֿעריע פֿון דעם געשמאָלצן בעקן, וואָס פֿאַרטיפֿט ווייטער דאָס קליינע לאָך. דער פּראָצעס פֿאָרזעצט, און לעסאָף פֿאָרמירט אַ שליסל לאָך-ווי לאָך אין דעם פֿליסיגן מעטאַל. ווען דער מעטאַל פֿאַרדאַמפּונג דרוק געשאַפֿן דורך דעם לאַזער שטראַל אין דעם קליינעם לאָך דערגרייכט גלייכגעוויכט מיט דער ייבערפלאַך שפּאַנונג און גראַוויטאַציע פֿון דעם פֿליסיגן מעטאַל, פֿאַרטיפֿט זיך דאָס קליינע לאָך נישט מער און פֿאָרמירט אַ טיפֿקייט-סטאַביל קליין לאָך, וואָס ווערט גערופֿן דער "קליין לאָך ווירקונג".

ווען דער לאַזער שטראַל באַוועגט זיך אין באַצוג צו דער ווערקפּיס, ווײַזט דאָס קליינע לאָך אַ לייכט צוריקגעבויגענע פראָנט און אַ קלאָר גענייגטן איבערגעקערטן דרייעק אין דער הינטן. דער פראָנט ברעג פון דעם קליינעם לאָך איז דער אַקציע געגנט פון דעם לאַזער, מיט הויכער טעמפּעראַטור און הויכן פארע דרוק, בשעת די טעמפּעראַטור צוזאמען דעם הינטערשטן ברעג איז רעלאַטיוו נידעריק און דער פארע דרוק איז קליין. אונטער דעם דרוק און טעמפּעראַטור חילוק, פליסט די געשמאָלצענע פליסיקייט אַרום דעם קליינעם לאָך פון דעם פראָנט עק צו דעם הינטערשטן עק, פאָרמענדיק אַ וואָרטעקס אין דעם הינטערשטן עק פון דעם קליינעם לאָך, און לעסאָף פאַרפעסטיקט זיך אין דעם הינטערשטן ברעג. דער דינאַמישער צושטאַנד פון דעם שליסללאָך באַקומען דורך לאַזער סימולאַציע און פאַקטישע וועַלדינג איז געוויזן אין דער אויבנדיקער פיגור, די מאָרפאָלאָגיע פון ​​קליינע לעכער און דער פלוס פון אַרומיקער געשמאָלצענער פליסיקייט בעת רייזע ביי פאַרשידענע גיכקייטן.

צוליב דעם וואס עס זענען דא קליינע לעכער, דורכדרינגט די לאזער שטראל ענערגיע אריין אין דעם אינעווייניגסטן טייל פונעם מאטעריאל, און שאפט דעם טיפן און שמאלן שווייס נאט. די טיפישע קראָס-סעקשאַנאַל מאָרפאָלאָגיע פון ​​דער לאַזער טיפער דורכדרינג שווייס נאט ווערט געוויזן אין דער אויבנדערמאָנטער פיגור. די דורכדרינג טיפקייט פון דער שווייס נאט איז נאָענט צו דער טיפקייט פונעם שליסל לאָך (צו זיין גענוי, די מעטאַלאָגראַפֿישע שיכט איז 60-100µm טיפער ווי דער שליסל לאָך, איין פליסיקע שיכט ווייניקער). וואָס העכער די לאַזער ענערגיע געדיכטקייט, אַלץ טיפער דאָס קליינע לאָך, און אַלץ גרעסער די דורכדרינג טיפקייט פון דער שווייס נאט. ביי הויך-מאַכט לאַזער שווייסן, קען די מאַקסימום טיפקייט צו ברייט פאַרהעלטעניש פון דער שווייס נאט דערגרייכן 12:1.

אנאליז פון אבסארפציע פוןלאַזער ענערגיעדורך שליסללאָך

פארן פארמירן קליינע לעכער און פלאזמע, ווערט די ענערגיע פונעם לייזער מערסטנס טראנסמיטירט צום אינעווייניגסטן טייל פונעם ווערק-שטיק דורך טערמישע קאנדוקציע. דער וועַלדינג פראצעס געהערט צו קאנדוקטיווע וועַלדינג (מיט א דורכדרינג טיפקייט פון ווייניגער ווי 0.5 מ"מ), און די מאטעריאל'ס אבסארבאציע ראטע פונעם לייזער איז צווישן 25-45%. אזוי שנעל ווי דער שליסל-לאך ווערט געשאפן, ווערט די ענערגיע פונעם לייזער מערסטנס אבסארבירט פונעם אינעווייניגסטן טייל פונעם ווערק-שטיק דורך דעם שליסל-לאך עפעקט, און דער וועַלדינג פראצעס ווערט טיף דורכדרינג וועַלדינג (מיט א דורכדרינג טיפקייט פון מער ווי 0.5 מ"מ), די אבסארבאציע ראטע קען דערגרייכן איבער 60-90%.

דער שליסל-לאָך עפֿעקט שפּילט אַן עקסטרעם וויכטיקע ראָלע אין פֿאַרבעסערן די אַבזאָרפּציע פֿון לאַזער בעת פּראָצעסן ווי לאַזער וועַלדינג, שניידן און דרילן. דער לאַזער שטראַל וואָס גייט אַרײַן אין שליסל-לאָך ווערט כּמעט גאָר אַבזאָרבירט דורך קייפל רעפֿלעקסיעס פֿון דער לאָך וואַנט.

מען גלויבט בכלל אז דער ענערגיע-אבזארפציע מעקאניזם פון לאזער אינעווייניק פון שליסל-לאך נעמט אריין צוויי פראצעסן: פארקערטע אבזארפציע און פרעזנעל אבזארפציע.

דרוק וואָג אינעווייניק דעם שליסל לאָך

בעת לאַזער טיף דורכדרינגונג שווייסן, גייט דער מאַטעריאַל דורך אַ שווערע פארדאַמפּונג, און דער אויסברייטונג דרוק וואָס ווערט גענערירט דורך הויך-טעמפּעראַטור פארע שטויסט אַרויס דעם פליסיקן מעטאַל, שאַפֿנדיק קליינע לעכער. אין דערצו צום פארדאַמפּונג דרוק און אַבלאַציע דרוק (אויך באַקאַנט ווי פארדאַמפּונג רעאַקציע קראַפט אָדער צוריקשטויס דרוק) פון דעם מאַטעריאַל, זענען דאָ אויך ייבערפלאַך שפּאַנונג, פליסיק סטאַטיש דרוק געפֿירט דורך גראַוויטאַציע, און פליסיק דינאַמיש דרוק גענערירט דורך דעם שטראָם פון געשמאָלצן מאַטעריאַל אין דעם קליינעם לאָך. צווישן די דרוקן, האַלט נאָר פארדאַמפּונג דרוק די עפענונג פון דעם קליינעם לאָך, בשעת די אַנדערע דריי כוחות שטרעבן צו פֿאַרמאַכן דעם קליינעם לאָך. כּדי צו האַלטן די פעסטקייט פון דעם שליסללאָך בעת דעם שווייסן פּראָצעס, מוז דער פארדאַמפּונג דרוק זיין גענוג צו איבערקומען אַנדערע קעגנשטעלן און דערגרייכן גלייכגעוויכט, ופהיטן די לאַנג-טערמין פעסטקייט פון דעם שליסללאָך. פֿאַר פּשוטקייט, גלויבט מען בכלל אַז די כוחות וואָס אַרבעטן אויף דער שליסללאָך וואַנט זענען דער הויפּט אַבלאַציע דרוק (מעטאַל פארד צוריקשטויס דרוק) און ייבערפלאַך שפּאַנונג.

אינסטאַביליטי פון שליסלהאָך

הינטערגרונט: לאַזער ווירקט אויף דער ייבערפלאַך פון מאַטעריאַלן, וואָס פאַראורזאַכט אַ גרויסע מאָס מעטאַל צו פארדאַמפּפן. דער צוריקשטויס דרוק דריקט אַראָפּ אויף דעם געשמאָלצן בעקן, פאָרמירנדיק שליסל לעכער און פּלאַזמע, וואָס רעזולטירט אין אַ פאַרגרעסערונג אין שמעלץ טיפקייט. בעת דעם פּראָצעס פון באַוועגונג, דער לאַזער שלאָגט די פראָנט וואַנט פון שליסל לאָך, און די פּאָזיציע וווּ דער לאַזער קאָנטאַקטירט דעם מאַטעריאַל וועט פאַראורזאַכן אַ שטרענגע פארדאַמפּונג פון דעם מאַטעריאַל. אין דער זעלביקער צייט, די שליסל לאָך וואַנט וועט דערפאַרונג מאַסע אָנווער, און די פארדאַמפּונג וועט פאָרמען אַ צוריקשטויס דרוק וואָס וועט דריקן אַראָפּ אויף דעם פליסיק מעטאַל, פאַראורזאַכט די ינער וואַנט פון שליסל לאָך צו פלאַקטשוייט אַראָפּ און רירן אַרום דעם דנאָ פון שליסל לאָך צו די צוריק פון דעם געשמאָלצן בעקן. רעכט צו די פלאַקטואַציע פון ​​דעם פליסיק געשמאָלצן בעקן פון דער פראָנט וואַנט צו די צוריק וואַנט, די באַנד אין דעם שליסל לאָך איז קעסיידער טשאַנגינג, דער ינער דרוק פון דעם שליסל לאָך אויך טשאַנגינג אַקאָרדינגלי, וואָס פירט צו אַ ענדערונג אין דעם באַנד פון די פּלאַזמע ארויסגעשפּריצט. די ענדערונג אין פּלאַזמע באַנד פירט צו ענדערונגען אין שילדינג, רעפראַקשאַן, און אַבזאָרפּשאַן פון לאַזער ענערגיע, ריזאַלטינג אין ענדערונגען אין דער ענערגיע פון ​​​​דעם לאַזער דערגרייכן די מאַטעריאַל ייבערפלאַך. דער גאנצער פּראָצעס איז דינאַמיש און פּעריאָדיש, וואָס רעזולטירט לעסאָף אין אַ זעגצאָן-פאָרמיגע און כוואַליע מעטאַל דורכדרינגונג, און עס איז נישטאָ קיין גלאַט גלייכע דורכדרינגונג שווייס. די אויבנדערמאָנטע בילד איז אַ קראָס-סעקשאַנאַל מיינונג פון דעם צענטער פון דער שווייס באַקומען דורך לענג-שניידן פּאַראַלעל צו דעם צענטער פון דער שווייס, ווי אויך אַ רעאַל-צייט מעסטונג פון די שליסללאָך טיפקייט וואַריאַציע דורךאיי-פי-דזשי-LDD אלס באווייז.

פֿאַרבעסערן די פעסטקייט ריכטונג פֿון די שליסל לאָך

בעת לאַזער טיף דורכדרינגונג שווייסן, קען די פעסטקייט פון דעם קליינעם לאָך נאָר זיכער געמאַכט ווערן דורך דעם דינאַמישן באַלאַנס פון פֿאַרשידענע דרוקן אינעווייניק אין לאָך. אָבער, די אַבזאָרפּציע פון ​​לאַזער ענערגיע דורך דער לאָך וואַנט און די פֿאַרדאַמפּונג פון מאַטעריאַלן, די אַרויסוואַרף פון מעטאַל פארע אַרויס דעם קליינעם לאָך, און די פאָרווערטס באַוועגונג פון דעם קליינעם לאָך און געשמאָלצן בעקן זענען אַלע זייער אינטענסיווע און שנעלע פּראָצעסן. אונטער געוויסע פּראָצעס באדינגונגען, אין געוויסע מאָמענטן בעת ​​דעם שווייסן פּראָצעס, איז דאָ אַ מעגלעכקייט אַז די פעסטקייט פון דעם קליינעם לאָך קען ווערן צעשטערט אין לאָקאַלע געביטן, וואָס פירט צו שווייסן חסרונות. די מערסט טיפּישע און פּראָסטע זענען קליין פּאָרע טיפּ פּאָראָסיטי חסרונות און שפּריץ געפֿירט דורך שליסל לאָך קאַלאַפּס;

אַזוי ווי צו סטאַביליזירן דעם שליסללאָך?

די פלוקטואַציע פון ​​שליסל-לאָך פליסיקייט איז רעלאַטיוו קאָמפּליצירט און נעמט אַרײַן צו פיל פאַקטאָרן (טעמפּעראַטור פעלד, פלוס פעלד, קראַפט פעלד, אָפּטאָעלעקטראָניק פיזיק), וואָס קען פשוט צוזאַמענגעפאַסט ווערן אין צוויי קאַטעגאָריעס: די באַציִונג צווישן ייבערפלאַך שפּאַנונג און מעטאַל פארע צוריקשטויס דרוק; דער צוריקשטויס דרוק פון מעטאַל פארע ווירקט גלייך אויף דער דזשענעריישאַן פון שליסל-לאָכער, וואָס איז ענג פֿאַרבונדן מיט דער טיפקייט און באַנד פון די שליסל-לאָכער. אין דער זעלבער צייט, ווי די איינציקע אויפֿווערטס-באַוועגלעכע סובסטאַנץ פון מעטאַל פארע אין דעם וועַלדינג פּראָצעס, איז עס אויך ענג פֿאַרבונדן מיטן אויפֿטרעטן פון שפּריץ; ייבערפלאַך שפּאַנונג אַפֿעקטירט דעם פלוס פון דעם געשמאָלצן בעקן;

אזוי א סטאַבילער לאַזער וועַלדינג פּראָצעס איז אָפענגיק אויף אויפהאלטן דעם פאַרשפּרייטונג גראַדיענט פון ייבערפלאַך שפּאַנונג אין די געשמאָלצן בעקן, אָן צו פיל פלוקטואַציע. ייבערפלאַך שפּאַנונג איז פֿאַרבונדן מיט טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג, און טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג איז פֿאַרבונדן מיט היץ מקור. דעריבער, קאָמפּאָזיט היץ מקור און סווינג וועַלדינג זענען פּאָטענציעלע טעכנישע אינסטרוקציעס פֿאַר אַ סטאַבילן וועַלדינג פּראָצעס;

דער מעטאַל פארע און שליסל לאָך באַנד דאַרף מען אָפּמערקן אויף דעם פּלאַזמע ווירקונג און די גרייס פון דער שליסל לאָך עפענונג. ווי גרעסער די עפענונג, אַלץ גרעסער דער שליסל לאָך, און די נישטיקע פלוקטואַציעס אין דעם אונטערשטן פונקט פון דעם צעשמעלץ בעקן, וואָס האָבן אַ רעלאַטיוו קליינעם השפּעה אויף דעם אַלגעמיינעם שליסל לאָך באַנד און אינערלעכע דרוק ענדערונגען; אַזוי אַדזשאַסטאַבאַל רינג מאָדע לאַזער (אַנולאַר פלעק), לאַזער אַרק רעקאָמבינאַציע, אָפטקייט מאָדולאַציע, אאז"ו ו, זענען אַלע ריכטונגען וואָס קענען ווערן אויסגעברייטערט.