Liệu tia laser có thể cắt kim cương không?
Đúng vậy, tia laser có thể cắt kim cương, và kỹ thuật này ngày càng trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp kim cương vì nhiều lý do. Cắt bằng laser mang lại độ chính xác, hiệu quả và khả năng thực hiện các đường cắt phức tạp mà các phương pháp cắt cơ khí truyền thống khó hoặc không thể thực hiện được.
Phương pháp cắt kim cương truyền thống là gì?
Thử thách trong việc cắt và cưa kim cương
Kim cương, với đặc tính cứng, giòn và ổn định về mặt hóa học, đặt ra những thách thức đáng kể cho các quy trình cắt gọt. Các phương pháp truyền thống, bao gồm cắt bằng hóa chất và đánh bóng vật lý, thường dẫn đến chi phí nhân công cao và tỷ lệ lỗi lớn, cùng với các vấn đề như nứt, vỡ vụn và mòn dụng cụ. Do cần độ chính xác cắt gọt ở mức micromet, các phương pháp này không đáp ứng được yêu cầu.
Công nghệ cắt laser nổi lên như một giải pháp thay thế vượt trội, mang lại khả năng cắt tốc độ cao, chất lượng cao các vật liệu cứng và giòn như kim cương. Kỹ thuật này giảm thiểu tác động nhiệt, giảm nguy cơ hư hỏng, các khuyết tật như nứt và vỡ vụn, đồng thời cải thiện hiệu quả gia công. Nó có tốc độ nhanh hơn, chi phí thiết bị thấp hơn và ít lỗi hơn so với các phương pháp thủ công. Một giải pháp laser quan trọng trong cắt kim cương là...Laser Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) bơm bằng điốt (DPSS - Diode-Pumped Solid-State)Nó phát ra ánh sáng xanh lục 532 nm, giúp tăng cường độ chính xác và chất lượng cắt.
4 ưu điểm chính của việc cắt kim cương bằng laser
01
Độ chính xác vô song
Cắt bằng laser cho phép thực hiện các đường cắt cực kỳ chính xác và tinh xảo, giúp tạo ra các thiết kế phức tạp với độ chính xác cao và lượng phế phẩm tối thiểu.
02
Hiệu quả và tốc độ
Quy trình này nhanh hơn và hiệu quả hơn, giúp giảm đáng kể thời gian sản xuất và tăng năng suất cho các nhà sản xuất kim cương.
03
Tính linh hoạt trong thiết kế
Công nghệ laser mang lại sự linh hoạt để tạo ra nhiều hình dạng và thiết kế khác nhau, đáp ứng được những đường cắt phức tạp và tinh tế mà các phương pháp truyền thống không thể thực hiện được.
04
An toàn và chất lượng được nâng cao
Với phương pháp cắt laser, nguy cơ hư hỏng kim cương và nguy cơ chấn thương cho người vận hành được giảm thiểu, đảm bảo chất lượng cắt cao và điều kiện làm việc an toàn hơn.
Ứng dụng laser Nd:YAG DPSS trong gia công cắt kim cương
Một laser Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) DPSS (Diode-Pumped Solid-State) tạo ra ánh sáng xanh lục 532 nm với tần số gấp đôi hoạt động thông qua một quy trình phức tạp liên quan đến một số thành phần chính và nguyên lý vật lý.
- * Hình ảnh này được tạo bởiKkmurrayvà được cấp phép theo Giấy phép Tài liệu Miễn phí GNU. Tệp này được cấp phép theo...Giấy phép Creative Commons Ghi công 3.0 Không chuyển đổigiấy phép.
- Laser Nd:YAG với nắp mở hiển thị ánh sáng xanh 532 nm được nhân đôi tần số.
Nguyên lý hoạt động của laser DPSS
1. Bơm bằng điốt:
Quá trình bắt đầu với một điốt laser, phát ra ánh sáng hồng ngoại. Ánh sáng này được sử dụng để "kích thích" tinh thể Nd:YAG, nghĩa là nó kích thích các ion neodymium được nhúng trong mạng tinh thể yttrium nhôm garnet. Điốt laser được điều chỉnh đến bước sóng phù hợp với phổ hấp thụ của các ion Nd, đảm bảo truyền năng lượng hiệu quả.
2. Tinh thể Nd:YAG:
Tinh thể Nd:YAG là môi trường khuếch đại hoạt động. Khi các ion neodymium bị kích thích bởi ánh sáng bơm, chúng hấp thụ năng lượng và chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn. Sau một thời gian ngắn, các ion này chuyển trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn, giải phóng năng lượng đã lưu trữ dưới dạng photon. Quá trình này được gọi là phát xạ tự phát.
[Đọc thêm:Tại sao chúng ta lại sử dụng tinh thể NdYAG làm môi trường khuếch đại trong laser DPSS?? ]
3. Sự đảo ngược mật độ dân số và phát xạ kích thích:
Để xảy ra hiện tượng phát xạ laser, cần phải đạt được sự đảo ngược mật độ ion, trong đó số lượng ion ở trạng thái kích thích nhiều hơn số lượng ion ở trạng thái năng lượng thấp hơn. Khi các photon phản xạ qua lại giữa các gương của khoang laser, chúng kích thích các ion Nd ở trạng thái kích thích giải phóng thêm các photon có cùng pha, hướng và bước sóng. Quá trình này được gọi là phát xạ kích thích, và nó khuếch đại cường độ ánh sáng bên trong tinh thể.
4. Khoang laser:
Khoang cộng hưởng laser thường bao gồm hai gương ở hai đầu của tinh thể Nd:YAG. Một gương có độ phản xạ cao, và gương còn lại có độ phản xạ một phần, cho phép một phần ánh sáng thoát ra ngoài dưới dạng tia laser đầu ra. Khoang cộng hưởng với ánh sáng, khuếch đại nó thông qua các vòng phát xạ kích thích lặp đi lặp lại.
5. Nhân đôi tần số (Tạo sóng hài bậc hai):
Để chuyển đổi ánh sáng tần số cơ bản (thường là 1064 nm do laser Nd:YAG phát ra) thành ánh sáng xanh lục (532 nm), một tinh thể nhân đôi tần số (như KTP - Kali Titanyl Phosphate) được đặt trong đường đi của tia laser. Tinh thể này có tính chất quang học phi tuyến cho phép nó lấy hai photon của ánh sáng hồng ngoại ban đầu và kết hợp chúng thành một photon duy nhất với năng lượng gấp đôi, và do đó, bước sóng bằng một nửa bước sóng của ánh sáng ban đầu. Quá trình này được gọi là tạo sóng hài bậc hai (SHG).
6. Phát ra ánh sáng xanh:
Kết quả của việc nhân đôi tần số này là sự phát ra ánh sáng xanh lục rực rỡ ở bước sóng 532 nm. Ánh sáng xanh lục này sau đó có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm bút laser, trình diễn laser, kích thích huỳnh quang trong kính hiển vi và các thủ thuật y tế.
Toàn bộ quy trình này rất hiệu quả và cho phép sản xuất ánh sáng xanh lục công suất cao, kết hợp tốt trong một định dạng nhỏ gọn và đáng tin cậy. Chìa khóa thành công của laser DPSS là sự kết hợp giữa môi trường khuếch đại trạng thái rắn (tinh thể Nd:YAG), bơm diode hiệu quả và nhân đôi tần số hiệu quả để đạt được bước sóng ánh sáng mong muốn.
Dịch vụ OEM có sẵn
Dịch vụ tùy chỉnh có sẵn để đáp ứng mọi nhu cầu.
Các trường hợp làm sạch bằng laser, phủ laser, cắt laser và cắt đá quý.
