ການວິເຄາະອຸປະກອນເລເຊີສຳລັບການຜະລິດທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ

ຕົວຊີ້ວັດສຳຫຼັບປະສິດທິພາບຫຼັກຂອງອຸປະກອນເລເຊີອຸດສາຫະກຳ

ພະລັງງານຂອງແຕ່ລະຄັ້ງ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ, ແລະ ອັດຕາການເກີດຄື້ນ: ວິທີທີ່ເຫຼົ່ານີ້ກຳນົດຂອບເຂດຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການຜະລິດຈິງ

ປະລິມານພະລັງງານຂອງແຕ່ລະຄັ້ງ (pulse energy) ທີ່ວັດແທກເປັນມີລີຈູນ (millijoules) ມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ປະລິມານວັດຖຸທີ່ຖືກຖອດອອກໃນແຕ່ລະຄັ້ງ. ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ (wavelength) ເປັນປັດໄຈສຳຄັນອີກຢ່າງໜຶ່ງ ເນື່ອງຈາກມັນກຳນົດປະສິດທິພາບໃນການດູດຊຶມພະລັງງານເລເຊີຂອງວັດຖຸ. ວັດຖຸທີ່ເປັນເຫລັກສ່ວນຫຼາຍຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດດ້ວຍຄວາມຍາວຂອງຄື້ນປະມານ 1064 ນາໂມເມີເຕີ (nanometers) ເພື່ອໃຫ້ເກີດການເຊື່ອມຕໍ່ (coupling) ຢ່າງເໝາະສົມ. ເມື່ອເຮົາເວົ້າເຖິງອັດຕາການເກີດຄື້ນຊ້ຳ (repetition rates) ແລ້ວ, ອັດຕາທີ່ເກີນ 20 ກິໂລເຮີດ (kilohertz) ສາມາດເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບໃນການເຈາະຈຸລະພາກ (micro drilling) ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ແຕ່ກໍມີຂໍ້ຈຳກັດຢູ່ທີ່ນີ້ເຊັ່ນກັນ: ຄວາມໄວສູງເຫຼົ່ານີ້ຈຳເປັນຕ້ອງສອດຄ່ອງຢ່າງແນ່ນອນກັບລະບົບຄວບຄຸມການເຄື່ອນທີ່ (motion control systems) ມິຖື້ນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການທັບຊ້ອນກັນຂອງຮ່ອງທີ່ເກີດຈາກເລເຊີ (overlapping marks) ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມຖືກຕ້ອງ (precision) ສູນເສຍ. ເມື່ອເວົ້າເຖິງຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຮັດຈາກທີເຕເນີອຟ (titanium) ທີ່ໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳການບິນ (aerospace applications) ໂດຍເພີ່ມເຕີມ, ການໄດ້ຮັບຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງທີ່ເກີດຈາກເລເຊີ (kerf widths) ທີ່ແອບທີ່ສຸດ (incredibly narrow) ຕ່ຳກວ່າ 10 ມີໂຄເມີເຕີ (micrometers) ຈຳເປັນຕ້ອງຮັກສາປະລິມານພະລັງງານຂອງແຕ່ລະຄັ້ງໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 0.5 ມີລີຈູນ (millijoules) ແລະໃຊ້ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ UV ທີ່ 355 ນາໂມເມີເຕີ (nanometers). ຜູ້ນຳດ້ານອຸດສາຫະກຳທົ່ວໄປຈະເນັ້ນໃນການຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງປະລິມານພະລັງງານຂອງແຕ່ລະຄັ້ງໃນລະດັບບວກຫຼືລົບ 2 ເປີເຊັນ (±2%) ໃນທັງໝົດຂອງການຜະລິດ ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດກໍສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີນ້ຳໜັກຕໍ່ມິຕິສຸດທ້າຍຂອງຜະລິດຕະພັນລະຫວ່າງແຕ່ລະຊຸດ.

ການຈຳກັດອຸນຫະພູມແລະຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເວລາ: ເປັນຫຍັງການຄວບຄຸມໃນລະດັບຍ່ອຍຂອງນາໂນວິນາທີຈຶ່ງເປັນສິ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດເຈລະຈາໄດ້ເພື່ອຄວາມຖືກຕ້ອງໃນລະດັບໄມໂຄຣນ

ການຮັກສາຄວາມປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 15% ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງໃນດ້ານການຈຳກັດຄວາມຮ້ອນ. ເມື່ອເວລາຂອງແຕ່ລະຄັ້ງ (pulses) ມີຄວາມຍາວນ້ອຍກວ່າ 10 ພິໂຄວິນາທີ (picoseconds), ຄວາມຮ້ອນຈະບໍ່ແຜ່ລາມໄປຫ່າງເກີນ 1 ໄມໂຄມີເຕີ (micrometer), ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນບັນຫາການບິດເບືອນທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນພາສຕິກທີ່ໃຊ້ໃນດ້ານການແພດ. ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເວລາໃນຂະບວນການນີ້ກໍມີຜົນກະທົບຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງເຊັ່ນກັນ. ການສຶກສາຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ ເຂດທີ່ຖືກກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນຫຼຸດລົງປະມານ 87% ເມື່ອທຽບກັບລະບົບທີ່ໃຊ້ເວລາໃນລະດັບນາໂວວິນາທີ (nanosecond). ແລ້ວເລເຊີທີ່ມີຄວາມໄວສູງເປັນພິເສດ (ultrafast lasers) ສາມາດເຮັດສິ່ງນີ້ໄດ້ແນວໃດ? ມັນອີງໃສ່ການສະແກນດ້ວຍເຄື່ອງສະແກນແບບ galvanometer ທີ່ມີການຊື່ອມຕໍ່ກັນຢ່າງເປັນຈັງຫວະ ໂດຍມີຄວາມເລື່ອນເວລາປະມານ ບວກຫຼື ລົບ 0.1 ມິໂຄວິນາທີ (microseconds), ຮ່ວມກັບເຕັກນິກການປັບຮູບຂອງແຕ່ລະຄັ້ງ (pulse shaping techniques) ທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ທັນທີຕາມການປ່ຽນແປງຂອງວັດຖຸເມື່ອມັນປ່ຽນສະຖານະ (phases) ໃນຂະຫນານການຜະລິດ. ສຳລັບບ໋ອດເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີສ່ວນປະກອບທອງແດງ, ຖ້າຜູ້ຜະລິດບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບທີ່ຕ່ຳກວ່າ 1 ນາໂວວິນາທີ (sub-nanosecond), ເຂດທີ່ຖືກກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນຈະຂະຫຍາຍຕົວຂຶ້ນລະຫວ່າງ 30 ຫາ 50 ເປີເຊັນ. ການຂະຫຍາຍຕົວດັ່ງກ່າວຈະສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ອັດຕາການຜະລິດ (production yields) ແລະເພີ່ມຕົ້ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຢ່າງໄວວາ.

ການຈັບຄູ່ປະເພດອຸປະກອນເລເຊີໃຫ້ເຂົ້າກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງວັດຖຸແລະຂະບວນການ

ເຄື່ອງເລເຊີ UV ອີກຊີມເມີ ແທນທີ່ຈະໃຊ້ເຄື່ອງເລເຊີແສງໄຟຟ້າທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄລື່ນສັ້ນຫຼາຍ: ການເລືອກເຄື່ອງເລເຊີທີ່ເໝາະສົມສຳລັບການຕັດແຕ່ງບໍລິເວນນ້ອຍໆ ຂອງວັດຖຸທີ່ເປີດເຜີຍຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ວັດຖຸທີ່ເປີດເຜີຍຕໍ່ຄວາມຮ້ອນໄດ້ງ່າຍ

ເຊລາມິກທີ່ແຕກງ່າຍ ແລະ ພອລີເມີທີ່ໄວຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ ຕ້ອງການອຸປະກອນເລເຊີພິເສດທີ່ບໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ນເຄືອນທາງກາຍະພາບ ຫຼື ການເສຍຫາຍຈາກຄວາມຮ້ອນ. ເລເຊີ UV ຂອງ excimer ທີ່ເຮັດວຽກໃນຊ່ວງຄວາມຍາວຄລື່ນຈາກ 193 ຫາ 351 nm ເຮັດວຽກໄດ້ດີຫຼາຍໃນການຂັບໄລ່ເຢັນ (cold ablation) ຜ່ານການສຳລັບທາງເคมີຂອງແສງ. ເລເຊີເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ກາຍເປັນເຄື່ອງມືທີ່ຈຳເປັນໃນການຜະລິດອຸປະກອນສຳລັບຕາ ແລະ ການເຮັດຮູບແບບເຊມີເຄີ (semiconductors) ໂດຍທີ່ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນໃນປະລິມານນ້ອຍທີ່ສຸດກໍຍັງບໍ່ຖືກຍອມຮັບ. ເມື່ອເຮັດວຽກກັບແກ້ວ ແລະ ວັດຖຸປະກອບ (composite materials) ເລເຊີທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນຫຼາຍ (ultrashort pulse lasers) ທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຕັ້ງແຕ່ femtoseconds ຫາ picoseconds ສາມາດໃຫ້ຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ຄ້າຍຄືກັນດ້ວຍເຕັກນິກການຂັບໄລ່ທີ່ບໍ່ເກີດຄວາມຮ້ອນ. ພະລັງງານຈະຖືກເນັ້ນຢູ່ໃນຄວາມເລິກທີ່ບໍ່ເຖິງ 1 micrometer. ຍົກຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: ແກ້ວ borosilicate, ເລເຊີເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສ້າງລາຍລະອອງທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍກວ່າ 5 micrometers ໃນຂະນະທີ່ຫຼີກເວັ້ນການເສຍຫາຍຈາກຄວາມຮ້ອນເກືອບທັງໝົດ. ສິ່ງນີ້ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ອຸປະກອນ microfluidic ເນື່ອງຈາກວິທີການເລເຊີແບບດັ້ງເດີມມັກເຮັດໃຫ້ຊັ້ນຕ່າງໆແຍກອອກຈາກກັນ, ອັນເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງທີ່ບໍ່ແຂງແຮງເສຍຫາຍ.

ອຸປະກອນເລເຊີ ແທນເສັ້ນໄຍ, CO₂, ແລະ UV: ການປຽບທຽບຄວາມລະອອງ, ຄວາມໄວໃນການຜະລິດ, ແລະ ການເຂົ້າກັນໄດ້ກັບວັດຖຸ

ການເລືອກອຸປະກອນເລເຊີ ຕ້ອງມີການຖ່ວງດຸນລະຫວ່າງຄວາມລະອອງ, ຄວາມໄວໃນການຜະລິດ, ແລະ ປະຕິກິລິຍາຂອງວັດຖຸ. ຕາຕະລາງຂ້າງລຸ່ມນີ້ ແສດງຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສຳຄັນ:

ເລເຊີ CO2 ຍັງຄົງເປັນຜູ້ນຳໃນການຕັດວັດຖຸທີ່ບໍ່ມີຄວາມເປັນຕົວນຳໄຟຟ້າໃນປະລິມານໃຫຍ່, ແຕ່ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຄ່ອນຂ້າງຫຼາຍໃນການຕັດພື້ນທີ່ທີ່ສາມາດຊົງເປີດເງົາໄດ້. ເລເຊີເສັ້ນໄຍ (Fiber lasers) ໄດ້ເຂົ້າມາເຮັດວຽກການປຸງແຕ່ງໂລຫະເກືອບທັງໝົດ ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດຕັດໄດ້ໄວຂຶ້ນ ແລະ ຊ່ວຍປະຢັດເງິນໃນໄລຍະຍາວ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ລະບົບເລເຊີ UV ໃຫ້ລາຍລະອຽດທີ່ດີເລີດໃນລະດັບໄມໂຄຣນເມີເຕີ ສຳລັບການຜະລິດອຸປະກອນໄຟຟ້າ, ຖືງແນວໃດກໍຕາມ ອັດຕາການຜະລິດຂອງມັນບໍ່ສູງເທົ່າ. ເມື່ອເຮັດວຽກກັບການແຕ່ງຕັ້ງທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ ເຊັ່ນ: ການເຈາະບໍລດເວີເຄີ (PCB), ຜູ້ຜະລິດຈະເລືອກໃຊ້ຄວາມຍາວຄລື່ນ UV ໂດຍເຈາະຈຸດເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການເສຍຫາຍຕໍ່ຊັ້ນທອງແດງທີ່ບໍລິສຸດ. ໃນດ້ານກົງກັນຂ້າມ, ບໍລິສັດທີ່ເຮັດເຄື່ອງໝາຍໃສ່ຊິ້ນສ່ວນລົດ ມັກຈະເລືອກໃຊ້ເລເຊີເສັ້ນໄຍ ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດເຮັດເຄື່ອງໝາຍສະເລັກທີ່ມີຄວາມໄວສູງ ແລະ ສ້າງເຄື່ອງໝາຍທີ່ຢືນຍົງໄດ້ດົນກວ່າ.

ການບູລະນາການອຸປະກອນເລເຊີເຂົ້າໃນລະບົບການຜະລິດ: ນອກເໜືອຈາກເສັ້ນເລເຊີ

ຂໍ້ດີຂອງການບໍ່ສຳຜັດ: ການວັດແທກການເພີ່ມຂື້ນຂອງອັດຕາການຜະລິດ ແລະ ການປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການບໍາຮັກສາ ໃນການຕັດ, ຕໍ່, ແລະ ສັບ

ອຸປະກອນເລເຊີ່ ຂຈາຍການສຶກສາທາງກາຍພາບ ໂດຍການບໍ່ສຳຜັດ—ຊ່ວຍຫຼຸດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການບໍາຮັກສາລົງ 30–50% ເມື່ອທຽບກັບວິທີການເຄື່ອງຈັກອື່ນໆ. ສິ່ງນີ້ສ້າງຄວາມດີຂື້ນທີ່ສາມາດວັດແທກໄດ້ໃນການດຳເນີນງານ:

• ການຕັດ : ອັດຕາການຜະລິດສູງຂື້ນ 22% ໃນການຜະລິດແຜ່ນເຫຼັກ ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີການເສື່ອມສະພາບຂອງມີດ
• ການເຊື່ອມໂລຫະ : ລົດລ່າງການເຮັດໃໝ່ລົງ 40% ເນື່ອງຈາກການສົ່ງພະລັງງານທີ່ສົມໍ່າສະເໝີ
• ແຂ້ : ມີເວລາທີ່ເຄື່ອງຢຸດເຮັດວຽກໆ ເພີ່ມຂື້ນ 60% ເນື່ອງຈາກບໍ່ຕ້ອງປ່ຽນເຄື່ອງມືຕັດ

ປັດໄຈທີ່ສຳຄັນໃນການບູລະນາການ: ການຄວບຄຸມການເຄື່ອນທີ່, ການສົ່ງເລເຊີ່, ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ, ແລະ ການປະຕິບັດຕາມມາດຕະຖານດ້ານຄວາມປອດໄພ ເພື່ອການຕິດຕັ້ງອຸປະກອນເລເຊີ່ຢ່າງລຽບງ່າຍ

ການປະຕິບັດທີ່ສຳເລັດ ຂຶ້ນກັບການປະສານງານລະຫວ່າງລະບົບຫຼັກ 4 ລະບົບ:

ຂັ້ນຕອນການເຄື່ອນທີ່ທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ ແລະ ລະບົບປັບອຸນຫະພູມໃນວຟົງທີ່ປິດລົງ ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການເຄື່ອນທີ່ຈາກຄວາມຮ້ອນໃນເວລາໃຊ້ງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ໃນຂະນະທີ່ຕູ້ປ້ອງກັນທີ່ໄດ້ຮັບການຮັບຮອງຕາມມາດຕະຖານ ISO ພ້ອມດ້ວຍລະບົບປ້ອງກັນອັດຕະໂນມັດ ສາມາດຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພຂອງບຸກຄະລາກອນໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍເວລາໃນການຜະລິດ.

ຄຳຖາມທີ່ຖາມບໍ່ຍາກ

ຄວາມສຳຄັນຂອງພະລັງງານແສງເລເຊີໃນອຸປະກອນເລເຊີແມ່ນຫຍັງ?

ພະລັງງານແສງເລເຊີ (ວັດແທກເປັນ millijoules) ມີຜົນຕໍ່ປະລິມານວັດຖຸທີ່ຖືກຂັບອອກໃນແຕ່ລະຄັ້ງທີ່ເລເຊີຖືກຍິງ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງ.

ການຄວບຄຸມໃນລະດັບ sub-nanosecond ມີຜົນປະໂຫຍດຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເລເຊີແນວໃດ?

ການຄວບຄຸມໃນລະດັບ sub-nanosecond ສາມາດປ້ອງກັນການແຜ່ຂະຫາຍຄວາມຮ້ອນໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຖືກຕ້ອງໃນລະດັບ micron, ໂດຍເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນເປັນພິເສດສຳລັບການນຳໃຊ້ເຊັ່ນ: ວັດສະດຸພາສຕິກທີ່ໃຊ້ໃນດ້ານການແພດ.

ວັດສະດຸປະເພດໃດທີ່ຕ້ອງການເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງແສງໄຟທີ່ສັ້ນຫຼາຍ?

ເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງແສງໄຟທີ່ສັ້ນຫຼາຍເໝາະສຳລັບວັດສະດຸທີ່ເປີດເປີດຫຼືມີຄວາມໄວຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ, ເຊັ່ນ: ເຊລາມິກ ແລະ ພອລີເມີ, ເນື່ອງຈາກມັນຊ່ວຍປ້ອງກັນຄວາມເສຍຫາຍຈາກຄວາມຮ້ອນ.

ເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ເສັ້ນໃຍເປີຽບທຽບກັບເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ CO2 ໃນດ້ານການນຳໃຊ້ແນວໃດ?

ເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ເສັ້ນໃຍຖືກເລືອກໃຊ້ເປັນອັນດັບທຳອິດສຳລັບການປຸງແຕ່ງເຄື່ອງເຫຼັກເນື່ອງຈາກຄວາມໄວ ແລະ ປະສິດທິຜົນດ້ານຕົ້ນທຶນ, ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງເລເຊີຣ໌ CO2 ມີຄວາມເດັ່ນໃນການຕັດວັດສະດຸທີ່ບໍ່ແມ່ນເຄື່ອງເຫຼັກ.