Пристрій для обробки та покращення поверхні матеріалів

Пристрій для обробки та покращення поверхні матеріалів лазерним променем, який складається із лазера, системи фокусування і тримача зразків, який відрізняється тим, що тримач зразків виконано у вигляді камертона, на ніжках якого встановлені задавальна і вимірювальна котушки, які сполучені з генератором частоти та частотоміром, ВІДПОВІДНО, причому вихід частотоміра сполучений через керуючий блок із виходом генератора частоти і блоком живлення лазера, а система фокусування виконана з циліндричної лінзи Винахід відноситься до області матеріалознавства, а саме до пристроїв для обробки поверхні матеріалів мікро- і оптоелектроніки лазерними методами і може бути застосований у виробництві напівпровідникових приладів Відомий пристрій для обробки поверхні матеріалів, до складається із лазера, оптичної системи та тримача взірців [1] За допомогою лазера обробку поверхні проводять концентрованим лазерним променем з енергією 3 - 20Дж/см2 і площею плями 1 - 2мм та тривалість імпульсів Змкс Проте, значна енергія лазерного променя призводить до часткового оплавлення поверхні матеріалів Таке оплавлення веде де появи неоднорідності структури, до в остаточному підсумку впливає на характеристики виготовлених елементів оптоелектроніки Відомий також пристрій для обробки поверхні матеріалів лазерним променем з енергією 0,1 15Дж/см2 і тривалістю імпульсу 2 • 10 8 с шляхом дефокусування променя й ослаблення його потужності каліброваними нейтральними фільтрами Проте недолік відомого пристрой у тому, що матеріали, які піддаються обробці, також мають значну поверхню ушкоджень Завданням винаходу є зниження КІЛЬКОСТІ (концентрації) оплавлених ділянок поверхні при впливі на неї лазерним променем Поставлене завдання досягається таким чином, до в пристрої для обробки та покращення поверхні матеріалів лазерним променем, до складається з лазера, системи фокусування і тримача зразка, згідно винаходу тримач зразка виконано у вигляді камертона, на ніжках якого встановлені задаюча і вимірювальна котушки, які сполучені а генератором частоти і частотоміром ВІДПОВІДНО, причому вихід частотоміра сполучений через керуючий блок із виходом генератора частоти і блоком живлення лазера, а система фокусування виконана з циліндричної лінзи Заявлений пристрій для обробки поверхні матеріалів лазерним променем відрізняється від прототипу тим, зо тримач зразка виконаний із камертона з задаючою і вимірювальною котушками, сполученими з генератором частоти, за допомогою якого задається частота коливання тримача зразка і частотоміром, до служить для реєстрації точності завдання частоти генератором Крім того, роль циліндричної лінзи полягає в розширенні сфокусованого лазерного пучка, що падає на поверхню зразка Таким чином, заявлений пристрій обробки поверхні матеріалів відповідає критерію "новизна" Порівняння заявленого технічного рішення з відомим дозволило виявити технічне рішення, що містить ознаку, яка відрізняє заявлене технічне [2] ВІДПОВІДНО ДО ВІДОМОГО пристрою, опромінення поверхні матеріалів приводять у режимі вільної генерації енергією лазерного променя 0,1 15Дж/см2 із тривалістю імпульсу 2 • 10 8 с При таких енергіях поверхня елементів піддається значному морфологічному ушкодженню Відомий також пристрій для обробки поверхні матеріалів лазерним променем, вибраний у якості прототипу, до складається з лазера, який працює в режимі модульованої добротності і тримача зразку [3] Потужність лазерного випромінювання складає 108 - 1011Вт/см2 1 СО 1^ Ю Ю 55737 рішення від відомого тим, що сканування сфокусованого в ЛІНІЮ циліндричною лінзою лазерного променя проводиться за допомогою камертона, коливання якого призводить до досягнення заявленої задачі Ця властивість забезпечує заявленому технічному рішенню ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "ІСТОТНІ ВІДМІННОСТІ" Суть винаходу полягає втому, що вибір частоти сканування сфокусованим у ЛІНІЮ лазерним променем обумовлений необхідністю зберігання морфології поверхні і недопущенням її оплавлення У відомому технічному рішенні 3 при сфокусуванні в точку лазерного променя поверхня матеріалу оплавляється Сканування ЛІНІЙНИМ ливання з визначеною частотою за допомогою генератора 7 Лазерний промінь із лазера 1 спрямовують на зразок 3 через циліндричну лінзу 9 ЛІНІЙНИЙ промінь після циліндричної лінзи 9 фокусується на зразок 3 За допомогою частотоміра 8 проводиться контроль заданої частоти генератором 7 із наступним відключенням випромінювання від лазера 1 по заданій програмі блоком керування 10 Після проведення очищення в тій же камері проводять виготовлення елементів оптоелектроніки по ВІДОМІЙ технології ПО розмірах сфокусованим променем у заявленому технічному рішенні дозволяє знизити КІЛЬКІСТЬ (концентрацію) оплавлених ділянок поверхні при впливі на неї лазерним променем На фігурі схематично приведений пристрій для обробки поверхні матеріалів лазерним променем Пристрій складається з лазера 1 типу ЛТИПЧ7, циліндричної лінзи 2, зразка 3, розміщеного на вібраторі 4, виконаного у вигляді камертона, на ніжках якого встановлені задаюча 5 і вимірювальна 6 котушки, сполучені з генератором 7 частоти та частотоміром 8 ВІДПОВІДНО, а система фокусування виконана з циліндричної лінзи 2 Вихід частотоміра сполучений через керуючий блок 9 із генератором частоти і блоком живлення 10 лазера 1 Пристрій працює таким чином Зразок 3, поверхню якого необхідно обробити лазерним променем, розміщають у вакуумну камеру (на схемі не показана), приводять його в ко Технічна ефективність запропонованого пристрою в тому, що поверхня зразка не піддається сильному нагріванню, яке викликає зміну морфологи поверхні, тобто поверхня не піддається оплавленню Крім того, задания визначеної частоти сканування лазерним променем спрощує контроль обробки поверхні зразка Винахід може бути використаний у виробництві напівпровідникових приладів Джерела інформації 1 Конов В И, Пименов С М , Прохоров А М, Чаплиев Н И Электронно-микроскопические исследования перестройки микрорельефа поверхности материалов при многократном импульсном лазерном ИК-облучении в вакууме // Поверхность Физика, химия, механика — 1987 Вып 12 — С 98 2 Загиней А А , Котлярчук Б К , Курило И В и др Изменение структуры и морфологии поверхности кристаллов НдТе в зоне действия импульсов лазерного излучения // Поверхность Физика, химия, механика —1986 —Вып 6 — С 76 3 Авт ев СРСР № 1055784, Бюл ОИПОТЗ № 43, 1983 —прототип Фіг. Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24