લેસર "કોતરણી" હીરા: પ્રકાશથી સૌથી મુશ્કેલ સામગ્રી પર વિજય મેળવવો

ડાયમંડકુદરતમાં સૌથી કઠણ પદાર્થ છે, પરંતુ તે ફક્ત ઘરેણાં જ નથી. આ સામગ્રી તાંબા કરતાં પાંચ ગણી વધુ ઝડપી થર્મલ વાહકતા ધરાવે છે, તે અતિશય ગરમી અને કિરણોત્સર્ગનો સામનો કરી શકે છે, પ્રકાશ પ્રસારિત કરી શકે છે, ઇન્સ્યુલેટ કરી શકે છે અને સેમિકન્ડક્ટરમાં પણ રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. જો કે, આ "મહાસત્તાઓ" જ હીરાને પ્રક્રિયા કરવા માટે "સૌથી મુશ્કેલ" સામગ્રી બનાવે છે - પરંપરાગત સાધનો કાં તો તેને કાપી શકતા નથી અથવા તિરાડો છોડી શકતા નથી. લેસર ટેકનોલોજીના આગમન સુધી માનવજાતને આખરે આ "સામગ્રીના રાજા" પર વિજય મેળવવાની ચાવી મળી ન હતી.

લેસર હીરાને કેમ "કાપી" શકે છે?

કલ્પના કરો કે કાગળને સળગાવવા માટે સૂર્યપ્રકાશને કેન્દ્રિત કરવા માટે બૃહદદર્શક કાચનો ઉપયોગ કરો. લેસર પ્રોસેસિંગ હીરાનો સિદ્ધાંત સમાન છે, પરંતુ વધુ ચોક્કસ છે. જ્યારે ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર બીમ હીરાને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે એક સૂક્ષ્મ "કાર્બન અણુ મેટામોર્ફોસિસ" થાય છે:

૧. હીરા ગ્રેફાઇટમાં ફેરવાય છે: લેસર ઉર્જા સપાટીના હીરાના બંધારણ (sp³) ને નરમ ગ્રેફાઇટ (sp²) માં બદલી નાખે છે, જેમ હીરા તરત જ પેન્સિલ લીડમાં "અધોગતિ" પામે છે.

2. ગ્રેફાઇટ "બાષ્પીભવન" થાય છે: ગ્રેફાઇટ સ્તર ઊંચા તાપમાને સબલિમેટ થાય છે અથવા ઓક્સિજન દ્વારા કોતરવામાં આવે છે, ચોક્કસ પ્રક્રિયાના નિશાન છોડી દે છે. 3. મુખ્ય સફળતા: ખામીઓ સિદ્ધાંતમાં, સંપૂર્ણ હીરાને ફક્ત અલ્ટ્રાવાયોલેટ લેસર (તરંગલંબાઇ <229 nm) દ્વારા જ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે, પરંતુ વાસ્તવમાં, કૃત્રિમ હીરામાં હંમેશા નાના ખામીઓ હોય છે (જેમ કે અશુદ્ધિઓ અને અનાજની સીમાઓ). આ ખામીઓ "છિદ્રો" જેવી છે જે સામાન્ય લીલો પ્રકાશ (532 nm) અથવા ઇન્ફ્રારેડ લેસર (1064 nm) ને શોષી લેવાની મંજૂરી આપે છે. વૈજ્ઞાનિકો ખામી વિતરણને નિયંત્રિત કરીને લેસરને હીરા પર ચોક્કસ પેટર્ન કોતરવા માટે "આદેશ" પણ આપી શકે છે.

લેસર પ્રકાર: "ભઠ્ઠી" થી "બરફ છરી" સુધીનો વિકાસ

લેસર પ્રોસેસિંગ કોમ્પ્યુટર ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ, એડવાન્સ્ડ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇ અને ઓટોમેટેડ વર્કપીસ પોઝિશનિંગને જોડીને સંશોધન અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયા કેન્દ્ર બનાવે છે. હીરા પ્રક્રિયા પર લાગુ, તે કાર્યક્ષમ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇ પ્રક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

1. માઇક્રોસેકન્ડ લેસર પ્રોસેસિંગ માઇક્રોસેકન્ડ લેસર પલ્સ પહોળાઈ પહોળી હોય છે અને સામાન્ય રીતે રફ પ્રોસેસિંગ માટે યોગ્ય હોય છે. મોડ લોકીંગ ટેકનોલોજીના ઉદભવ પહેલાં, લેસર પલ્સ મોટે ભાગે માઇક્રોસેકન્ડ અને નેનોસેકન્ડ રેન્જમાં હતા. હાલમાં, માઇક્રોસેકન્ડ લેસર સાથે ડાયરેક્ટ ડાયમંડ પ્રોસેસિંગ પર થોડા અહેવાલો છે, અને તેમાંથી મોટાભાગના બેક-એન્ડ પ્રોસેસિંગ એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

2. નેનોસેકન્ડ લેસર પ્રોસેસિંગ નેનોસેકન્ડ લેસરો હાલમાં મોટો બજાર હિસ્સો ધરાવે છે અને સારી સ્થિરતા, ઓછી કિંમત અને ટૂંકા પ્રોસેસિંગ સમયના ફાયદા ધરાવે છે. તેઓ એન્ટરપ્રાઇઝ ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. જો કે, નેનોસેકન્ડ લેસર એબ્લેશન પ્રક્રિયા નમૂના માટે થર્મલી વિનાશક છે, અને મેક્રોસ્કોપિક અભિવ્યક્તિ એ છે કે પ્રક્રિયા એક વિશાળ ગરમી-અસરગ્રસ્ત ઝોન ઉત્પન્ન કરે છે.

3. પીકોસેકન્ડ લેસર પ્રોસેસિંગ પીકોસેકન્ડ લેસર પ્રોસેસિંગ નેનોસેકન્ડ લેસર થર્મલ ઇક્વિલિબ્રેશન એબ્લેશન અને ફેમટોસેકન્ડ લેસર કોલ્ડ પ્રોસેસિંગ વચ્ચે થાય છે. પલ્સ અવધિ નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે, જે ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોનને કારણે થતા નુકસાનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.

૪. ફેમટોસેકન્ડ લેસર પ્રોસેસિંગ અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ટેકનોલોજી ડાયમંડ ફાઇન પ્રોસેસિંગ માટે તકો લાવે છે, પરંતુ ફેમટોસેકન્ડ લેસરોની ઊંચી કિંમત અને જાળવણી ખર્ચ પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓના પ્રમોશનને મર્યાદિત કરે છે. હાલમાં, મોટાભાગના સંબંધિત સંશોધન પ્રયોગશાળા તબક્કામાં છે.

નિષ્કર્ષ

"કાપી ન શકાય" થી "મરજી મુજબ કોતરણી" સુધી, લેસર ટેકનોલોજીએહીરા હવે પ્રયોગશાળામાં ફસાયેલ "ફુલદાની" નથી. ટેકનોલોજીના પુનરાવર્તન સાથે, ભવિષ્યમાં આપણે જોઈ શકીએ છીએ: મોબાઇલ ફોનમાં ગરમીનો વિસર્જન કરતી હીરાની ચિપ્સ, માહિતી સંગ્રહિત કરવા માટે હીરાનો ઉપયોગ કરતા ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ, અને માનવ શરીરમાં રોપાયેલા હીરાના બાયોસેન્સર પણ... પ્રકાશ અને હીરાનો આ નૃત્ય આપણા જીવનને બદલી રહ્યો છે.