Ablació làser
La ablació làser és un procediment que s'usa per a llevar o extraure el material de la superfície d'un sòlit (de manera ocasional es pot usar en líquits[1]) per mig de l'irradiació d'est en un raig làser. Quan el fluix de radiació és baix, la superfície del material es calfa en absorbir l'energia dels fotons del raig i sublima, o es evapora. Quan el fluix de radiació és molt intens, usualment, el material es transforma en un plasma. Normalment, l'ablació làser fa referència a llevar material superficial per mig d'un pols de radiació làser, pero també és possible conseguir l'ablació del material en un fluix continu de radiació làser, si l'intensitat d'esta és lo suficientment alta.
Fonaments
[editar | editar còdic]Es pot controlar la cantitat d'energia absorbida i, d'esta manera, la cantitat de material que es pot eliminar per l'aplicació d'un simple pols. Açò depén tant de les propietats òptiques i termodinàmicas del material com de la llongitut d'ona del làser.
El procés es porta a terme controlant la duració dels polsos làser, que poden variar entre uns milisegons i uns femtosegons, o controlant l'intensitat del fluix. Este control precís fa que esta tècnica siga molt valiosa tant a nivell d'investigació com a nivell industrial.
Aplicacions
[editar | editar còdic]
La més simple de les aplicacions de l'ablació làser és l'eliminació d'una capa superficial d'un material per mig d'un procés controlat. Eixemples d'este us són el mecanisat de peces per làser i el gravat de superfícies. Els polsos làser poden trepar orificis extremadament menuts i profunts en materials molt durs. Els polsos làser de molt curta duració eliminen el material tan ràpidament que el material d'entorn absorbix molt poca calor, per això el làser pot trepar materials molt delicats, com l'esmalt dental.
Les capes de la superfície d'un material poden absorbir l'energia del làser de manera selectiva, de manera particular en metals. D'esta manera els polsos de làsers de CO2 o Nd:YAG es poden utilisar per a netejar superfícies, eliminar pintures o recobriment, o preparar superfícies per a pintar sense danyar la superfície d'avall. Els làsers d'alta potència netegen un gran taca en un simple pols. Els làsers de baixa potència usen molts polsos menuts que poden escanejar un àrea determinada. Les ventages són:
- No s'usen dissolvents. És un método poc contaminant des d'un punt de vista migambiental en la ventaja afegida que els operaris no es veuen exposts productes químics.
- És relativament fàcil d'automatisar, per eixemple, per mig de l'us de robots.
- El cost d'operació és més baix que atres tècniques com el llançament de gèl sec sobre superfícies, encara que el capital invertit present uns costs molt més alts.
- El procés és menys abrasivo que atres tècniques, per eixemple, no es danyen les fibres de carbono insertades en materials de tipo composite.
- La possibilitat d'evaporar composts d'elevada complexitat conservant l'estequiometría.
- la capacitat de controlar la gruixa de la capa en bona precisió, lo que ha permés treballar en sistemes de baixa dimensionalidad a on es requerixen gruixa d'unes quantes monocapas.
- La neteja del procés deguda, per un costat, a que la font d'energia es troba fòra de la cambra d'evaporament i, per un atre, al baix nivell d'incorporació d'impurees per la curta duració del procés, típicament, de l'orde d'uns quants microsegons.
- La calor sobre el blanc és mínim.
Contínuament sorgixen noves aplicacions de l'ablació làser per a eliminar materials de noves maneres, que només són possibles per mig d'este procediment o molt complicats o dificultosos per atres camins.
Un eixemple recent és la producció de nanotubos de carbono.
En març de 1995 Guo i colaboradors[2] varen ser els primers en publicar l'us del làser per a ablacionar un bloc de grafit pur i, més vesprada, grafit mesclat en metals usats en els processos de catálisis.[3]
Els metals per a catálisis solen ser elements tals com el cobalt, niobi, platí, níquel, coure, o una combinació binaria d'estos.
El método ideat per equip de Guo consistix en les següents operacions: Primer, es prepara un bloc de material format a partir d'una pasta de pols de grafit, carbó cementado i metal. Posteriorment, la pasta es hornea durant algunes hores en un mòle. Despuix de la solidificació, es dirigix un raig làser al bloc de grafit situat en un forn a aproximadament 1200 °C. En incidir el fes del làser en el grafit, es formen nanotubos de carbono que són transportats per una chorrada de gas argón sobre un colector de coure fret. Com en la tècnica del arc elèctric, els nanotubos de fibres de carbono es depositen arbitrariamente sobre el colector. Els nanotubos d'una sola capa es formen a partir del bloc de grafit mesclat en les partícules catalítiques mentres que els nanotubos multicapa s'obtenien a partir del grafit pur.
Una variació d'este tipo d'aplicacions és l'us de l'ablació làser per a crear recobriment per ablacionado de la capa superficial d'una font de material, permetent el depòsit sobre la superfície que va a ser recoberta. Este procediment és una variació de la deposición física per vapor, i pot crear recobriment de materials que no poden ser evaporats, fàcilment, per atres mijos. És la tècnica usada per a la manufactura d'alguns tipos de superconductores d'alta temperatura.
l'espectroscòpia làser remota usa l'ablació per a crear un plasma de la superfície d'un material, d'esta manera, la composició de la superfície es pot determinar per l'anàlisis de les llongituts d'ona emeses pel plasma, (el seu espectre).
L'ablació làser es pot usar per a transferir impuls a una superfície, des del material ablacionado aplicant un pols d'alta pressió a la superfície d'avall i expandir-la. L'efecte és similar a colpejar la superfície en un martell. Este procés s'usa en l'indústria per a endurir les superfícies, i és el mecanisme de destrucció que usen les armes làser. És també la base de la propulsió a partir dels polsos làser per a naus espacials.
Actualment, novembre de 2009, s'està desenrollant, en el Regne Unit l'ablació làser per a guardar els dissenys confidencials que s'usaran en la manufactura i fabricació de microprocessadorés i semiconductorés electrònics. La raó es deu a que es reduïx enormement la possibilitat d'infraccions de còpia.
L'ablació en làser pulsat d'emissió en la regió espectral del ultravioleta (UV) permet l'eliminació selectiva de capes superficials de material polímero utilisat com a recobriment en distints tipos d'objectes i superfícies artístiques.
Per mig d'una selecció cuidadosa dels paràmetros làser (fluencia, llongitut d'ona, número i duració dels polsos làser), es poden eliminar capes de material degradat assegurant una penetració mínima de la llum làser cap a l'interior del substrat i per tant una contribució mínima dels efectes tèrmics o fotoquímics. En l'ablació làser s'evita el contacte físic entre la ferramenta de neteja i el substrat podent conseguir-se un decapado de fins a 0.1 mm per pols en resolució lateral de l'orde de 50 mm, lo que permet un control molt precís de la cantitat de material eliminat.
La neteja en làser UV és un método eficient i segur, especialment quan s'aplica simultàneament en tècniques de diagnòstic en llínea, com per, eixemple, la tècnica LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy).
L'ablació làser també es pot usar en aplicacions de caràcter biològic com la destrucció de nervis i atres teixits. Per eixemple, sobre una espècie de caragolés dels llac, Helisoma trivolvis, s'ha pogut portar a terme l'ablació de neurones sensoras, quan el caragol és encara un embrió, per a impedir l'us d'eixos nervis.[4]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Hi ha empreses que usen l'ablació làser en líquits per a generar suspensions de nanopartículas estables a partir de qualsevol material, per eixemple, metals, aleacions i ceràmiques.
- ↑ Guo T, Nikolaev P, Rinzler D, Tomanek DT, Colbert DT, Smalley RE(1995).J. Phys. Chem..99
- 10694–7.doi:10.1021/j100027a002.
- ↑ Guo T, Nikolaev P, Thess A, Colbert DT, Smalley RE(1995).Chem. Phys. Let..243
- 49.doi:10.1016/0009-2614(95)00825-O.
- ↑ Kuang S, Doren SA, Wilson RJ, Goss GG, Goldberg JI(2002).J. Neurobiol..52(1)
- 73–83.doi:10.1002/neu.10071.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ablación láser» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.