ლაზერული „კვეთის“ ალმასი: ყველაზე მტკიცე მასალის დაპყრობა სინათლით
ბრილიანტიბუნებაში ყველაზე მყარი ნივთიერებაა, მაგრამ ეს მხოლოდ სამკაული არ არის. ამ მასალას თბოგამტარობა ხუთჯერ უფრო სწრაფი აქვს, ვიდრე სპილენძს, უძლებს ექსტრემალურ სიცხესა და რადიაციას, შეუძლია სინათლის გადაცემა, იზოლაცია და ნახევარგამტარად გარდაქმნაც კი. თუმცა, სწორედ ეს „სუპერძალები“ აქცევს ბრილიანტს „ყველაზე რთულ“ დასამუშავებელ მასალად - ტრადიციულ ხელსაწყოებს ან არ შეუძლიათ მისი დაჭრა, ან ბზარებს ტოვებენ. მხოლოდ ლაზერული ტექნოლოგიის გამოგონებამდე იპოვეს ადამიანებმა საბოლოოდ გასაღები ამ „მასალათა მეფის“ დასამარცხებლად.
რატომ შეუძლია ლაზერს ალმასის „დაჭრა“?
წარმოიდგინეთ, რომ გამადიდებელი შუშის გამოყენებით ფოკუსირდებით მზის სხივებზე ქაღალდის აალებისთვის. ალმასის ლაზერული დამუშავების პრინციპი მსგავსია, მაგრამ უფრო ზუსტი. როდესაც მაღალი ენერგიის ლაზერული სხივი ასხივებს ბრილიანტს, ხდება მიკროსკოპული „ნახშირბადის ატომის მეტამორფოზა“:
1. ბრილიანტი გრაფიტად გარდაიქმნება: ლაზერული ენერგია ზედაპირულ ბრილიანტის სტრუქტურას (sp³) რბილ გრაფიტად (sp²) გარდაქმნის, ისევე როგორც ბრილიანტი მყისიერად „გადაგვარდება“ ფანქრის ღეროდ.
2. გრაფიტი „აორთქლდება“: გრაფიტის ფენა მაღალ ტემპერატურაზე სუბლიმირდება ან ჟანგბადით იჭედება, რაც ზუსტ დამუშავების კვალს ტოვებს. 3. მთავარი გარღვევა: დეფექტები თეორიულად, იდეალური ბრილიანტის დამუშავება მხოლოდ ულტრაიისფერი ლაზერით (ტალღის სიგრძე <229 ნმ) არის შესაძლებელი, მაგრამ სინამდვილეში, ხელოვნურ ბრილიანტს ყოველთვის აქვს მცირე დეფექტები (მაგალითად, მინარევები და მარცვლების საზღვრები). ეს დეფექტები „ხვრელების“ მსგავსია, რომლებიც საშუალებას აძლევს ჩვეულებრივ მწვანე სინათლეს (532 ნმ) ან ინფრაწითელ ლაზერს (1064 ნმ) შეიწოვოს. მეცნიერებს შეუძლიათ ლაზერს „უბრძანონ“ ბრილიანტზე კონკრეტული ნიმუშის ამოკვეთა დეფექტების განაწილების რეგულირებით.
ლაზერის ტიპი: ევოლუცია „ღუმელიდან“ „ყინულის დანამდე“
ლაზერული დამუშავება აერთიანებს კომპიუტერული რიცხვითი მართვის სისტემებს, მოწინავე ოპტიკურ სისტემებს და მაღალი სიზუსტის და ავტომატიზირებულ სამუშაო ნაწილის პოზიციონირებას, რათა შექმნას კვლევისა და წარმოების გადამუშავების ცენტრი. ალმასის დამუშავებისთვის გამოყენების შემთხვევაში, შესაძლებელია ეფექტური და მაღალი სიზუსტის დამუშავების მიღწევა.
1. მიკროწამიანი ლაზერული დამუშავება მიკროწამიანი ლაზერული იმპულსის სიგანე ფართოა და, როგორც წესი, შესაფერისია უხეში დამუშავებისთვის. რეჟიმის ბლოკირების ტექნოლოგიის გაჩენამდე, ლაზერული იმპულსები ძირითადად მიკროწამიანი და ნანოწამიანი დიაპაზონის იყო. ამჟამად, მიკროწამიანი ლაზერებით პირდაპირი ალმასის დამუშავების შესახებ მცირე რაოდენობის ცნობები არსებობს და მათი უმეტესობა ფოკუსირებულია უკანა დამუშავების გამოყენების სფეროზე.
2. ნანოწამიანი ლაზერული დამუშავება ნანოწამიანი ლაზერები ამჟამად დიდ საბაზრო წილს იკავებენ და ხასიათდებიან კარგი სტაბილურობის, დაბალი ღირებულებისა და მოკლე დამუშავების დროის უპირატესობებით. ისინი ფართოდ გამოიყენება საწარმოო წარმოებაში. თუმცა, ნანოწამიანი ლაზერული აბლაციის პროცესი თერმულად აზიანებს ნიმუშს და მაკროსკოპული გამოვლინება ის არის, რომ დამუშავება წარმოქმნის დიდ თერმულად დაზიანებულ ზონას.
3. პიკოწამიანი ლაზერული დამუშავება პიკოწამიანი ლაზერული დამუშავება ნანოწამიანი ლაზერული თერმული წონასწორობის აბლაციასა და ფემტოწამიანი ლაზერული ცივი დამუშავებას შორისაა. იმპულსის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს სითბური ზემოქმედების ქვეშ მყოფი ზონით გამოწვეულ დაზიანებას.
4. ფემტოწამიანი ლაზერული დამუშავება ულტრასწრაფი ლაზერული ტექნოლოგია შესაძლებლობებს ქმნის ალმასის წვრილი დამუშავებისთვის, თუმცა ფემტოწამიანი ლაზერების მაღალი ღირებულება და მოვლა-პატრონობის ხარჯები ზღუდავს დამუშავების მეთოდების პოპულარიზაციას. ამჟამად, დაკავშირებული კვლევების უმეტესობა ლაბორატორიულ ეტაპზეა.
დასკვნა
„ჭრის შეუძლებლობიდან“ „სურვილისამებრ კვეთამდე“ ლაზერულმა ტექნოლოგიამ შექმნაბრილიანტი აღარ არის ლაბორატორიაში გამომწყვდეული „ვაზა“. ტექნოლოგიების განვითარებით, მომავალში შეიძლება ვიხილოთ: ალმასის ჩიპები, რომლებიც მობილურ ტელეფონებში სითბოს აფრქვევენ, კვანტური კომპიუტერები, რომლებიც ინფორმაციის შესანახად ბრილიანტს იყენებენ და ადამიანის სხეულში ჩანერგილი ალმასის ბიოსენსორებიც კი... სინათლისა და ბრილიანტების ეს ცეკვა ჩვენს ცხოვრებას ცვლის.