一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置及方法与流程

本发明涉及激光辅助湿法刻蚀，尤其涉及一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置及方法。

背景技术：

1、金刚石由于其极高的硬度和优异的物理化学性质，被广泛应用于光学器件、电子元件和切削工具等领域。然而，金刚石的高硬度也使得其加工难度极大，尤其是在进行微孔钻孔时，传统的机械加工方法面临着极高的时间成本和工具磨损问题。

2、近年来，激光技术的发展为金刚石加工提供了新的可能性。特别是皮秒激光，由于其极短的脉宽和高峰值功率，能够实现对材料的精细加工。皮秒激光加工金刚石的过程中，激光照射区域的金刚石会发生相变，形成石墨。这种相变后的石墨区域更容易参与化学反应，为进一步的湿法刻蚀提供了可能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置及方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，包括加工平台、液体容器、激光扫描系统、超声波发生装置和辅助加热装置；

4、所述加工平台用于固定金刚石薄片，所述液体容器设置于所述加工平台上；

5、所述激光扫描系统用于对所述加工平台上的金刚石薄片进行激光照射，使照射区域的金刚石薄片相变为石墨；

6、所述液体容器盛装有腐蚀液，相变后的金刚石薄片浸没在所述液体容器的腐蚀液中；

7、所述超声波发生装置和辅助加热装置分别用于对所述液体容器的腐蚀液进行超声处理和辅助加热，以加速石墨的化学反应和去除，从而在金刚石薄片表面形成微孔。

8、进一步地，所述激光扫描系统包括激光器和光路扫描系统；

9、所述激光器用于发出脉冲激光光束，并通过所述光路扫描系统在所述加工平台上的金刚石薄片表面扫描激光束，以形成微孔阵列。

10、进一步地，所述激光器选用红外皮秒激光器。

11、进一步地，所述红外飞秒激光器的脉冲宽度小于10皮秒，功率密度大于10^9w/cm2。

12、进一步地，所述光路扫描系统包括沿激光光路依次排列的反射镜、振镜和场镜；

13、所述反射镜、振镜和场镜位于所述加工平台的上方。

14、进一步地，所述辅助加热装置为加热管，所述加热管的加热端延伸至所述液体容器内。

15、进一步地，所述加工平台上设置有用于固定金刚石薄片的支架。

16、进一步地，还包括机器视觉系统；

17、所述机器视觉系统位于所述激光扫描系统的上方，用于对加工样品和光束进行定位。

18、进一步地，所述液体容器内的腐蚀液选用氢氟酸或硝酸溶液。

19、本发明提供了一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔方法，采用如上述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，所述方法包括：

20、将金刚石薄片固定在所述加工平台上；

21、利用激光扫描系统对金刚石薄片进行照射，使照射区域的金刚石薄片相变为石墨；

22、将相变后的金刚石薄片浸没在所述液体容器的腐蚀液中；

23、对腐蚀液进行辅助加热和超声处理，以加速石墨的化学反应和去除，从而在金刚石薄片表面形成微孔。

24、本发明的有益效果如下：

25、高效加工：利用激光和化学刻蚀相结合的方法，大幅提高了金刚石钻孔的效率。

26、精确控制：通过调整激光和刻蚀参数，可以精确控制微孔的尺寸和形状。

27、降低成本：减少了机械加工的磨损和时间成本，提高了整体加工效率。

技术特征：

1.一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，包括加工平台、液体容器、激光扫描系统、超声波发生装置和辅助加热装置；

2.根据权利要求1所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述激光扫描系统包括激光器和光路扫描系统；

3.根据权利要求2所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述激光器选用红外皮秒激光器。

4.根据权利要求3所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述红外飞秒激光器的脉冲宽度小于10皮秒，功率密度大于10^9w/cm2。

5.根据权利要求2所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述光路扫描系统包括沿激光光路依次排列的反射镜、振镜和场镜；

6.根据权利要求1所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述辅助加热装置为加热管，所述加热管的加热端延伸至所述液体容器内。

7.根据权利要求1所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述加工平台上设置有用于固定金刚石薄片的支架。

8.根据权利要求1所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，还包括机器视觉系统；

9.根据权利要求1所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，其特征在于，所述液体容器内的腐蚀液选用氢氟酸或硝酸溶液。

10.一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置，所述方法包括；

技术总结
本发明公开了一种激光辅助湿法刻蚀加工金刚石微孔装置及方法，包括加工平台、液体容器、激光扫描系统、超声波发生装置和辅助加热装置；加工平台用于固定金刚石薄片，液体容器设置于加工平台上；液体容器盛装有腐蚀液，相变后的金刚石薄片浸没在液体容器的腐蚀液；液体容器盛装有腐蚀液，相变后的金刚石薄片浸没在液体容器的腐蚀液中；超声波发生装置和辅助加热装置分别用于对液体容器的腐蚀液进行超声处理和辅助加热，以加速石墨的化学反应和去除，从而在金刚石薄片表面形成微孔。本发明显著提高了金刚石钻孔的效率，降低了时间成本。

技术研发人员：李夏,蒋立佳,蒋仕彬
受保护的技术使用者：杭州银湖激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23