激光微加工過程中等離子體的研究.pdf

1、隨著微納米流體系統(tǒng)的發(fā)展及其在生物技術(shù)中日益廣泛的應(yīng)用，微納米尺度的通道及空腔的制作技術(shù)在MEMS技術(shù)的發(fā)展中有著舉足輕重的作用。 微米通道的加工方法有兩種：激光誘導(dǎo)熱能法及激光誘導(dǎo)等離子體法。激光誘導(dǎo)熱能法即傳統(tǒng)意義的激光鉆孔法，通過石英基片直接吸收Nd：YAG激光光能的方法進(jìn)行激光微鉆孔，該方法通過從基片出光面開始激光加工的方法克服石英對(duì)1.064μm波長(zhǎng)透明的缺陷，可在石英基片內(nèi)迅速地鉆出各種復(fù)雜的微型通道結(jié)構(gòu)；激光誘導(dǎo)等

2、離子體法是通過控制在激光加工過程中的石英等離子體的產(chǎn)生，利用激光誘導(dǎo)等離子體的極度高能高熱來對(duì)石英基片進(jìn)行微鉆孔，該法可加工出內(nèi)壁光滑的高質(zhì)量通道。 實(shí)際在使用等離子體法加工微通道時(shí)，其加工通道的長(zhǎng)度被限制在4mm范圍，嚴(yán)重影響了該法加工通道的使用推廣。為解決此問題，本文從等離子體產(chǎn)生機(jī)理入手，探索了激光誘導(dǎo)石英等離子體的現(xiàn)象。由于激光是一種電磁波，因此本文通過對(duì)電磁波與等離子體相互作用分析的基礎(chǔ)上，研究了等離子體的產(chǎn)生、等離子

3、體對(duì)激光的傳輸?shù)挠绊?。在加工過程中對(duì)等離子體發(fā)射光譜、動(dòng)態(tài)影像進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究，通過理論計(jì)算分析得到加工過程中等離子體電子溫度、密度變化的趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)微波誘導(dǎo)等離子體進(jìn)行了類比分析研究，采用比較成熟的微波誘導(dǎo)等離子體方法作為二次激發(fā)等離子體源，并且初步為可以利用微波方法來延長(zhǎng)等離子體存在時(shí)間，從而達(dá)到增加等離子體法加工微通道的長(zhǎng)度。 本文研發(fā)的微米通道加工技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，在原有加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)了加工長(zhǎng)度，并且為