سبق 13.6مائیکرو اور نینوباب 13 · مائیکرو اور نینو فیبریکیشن

فیمٹو سیکنڈ لیزر مشیننگ

انتہائی مختصر لیزر پلس سے بغیر پگھلائے مواد ہٹاتی ہے

فیمٹو سیکنڈ لیزر مشیننگ ایک سیکنڈ کے ٹریلین ویں حصے سے کم دورانیے کی لیزر چمک سے مواد کاٹتی، ڈرل کرتی اور ساخت دیتی ہے۔ ہر چمک حرارت پھیلنے سے پہلے ایک پتلی تہہ کو بخارات بنا دیتی ہے، اس لیے کنارے پگھلنے کے بجائے صاف نکلتے ہیں۔ دل کے سٹینٹ، فون کے کور گلاس اور فیول انجیکٹر بنانے والے اسے وہاں استعمال کرتے ہیں جہاں معمولی حرارتی نقصان بھی اہم ہو۔

تصویر: paul_houle, CC BY-SA 2.0, بذریعہ Wikimedia Commons

فیمٹو سیکنڈ لیزر مشیننگ · مشین اور جگہ کا زومدائروں میں لکھے نمبر نیچے دیے گئے مراحل سے ملتے ہیں؛ دو فریم والے خانے اس جگہ کو بڑا کر کے دکھاتے ہیں جہاں روشنی مواد سے ملتی ہے۔

یہ کیسے کام کرتا ہے

انتہائی مختصر پلس بنائیں۔ اوسیلیٹر (لیزر کا پلس بنانے والا مرکز) کمزور پلسوں کی مسلسل قطار خارج کرتا ہے۔ ہر پلس دسیوں سے سینکڑوں فیمٹو سیکنڈ (فیمٹو سیکنڈ ایک سیکنڈ کے ارب کے دس لاکھویں حصے کے برابر ہے) لمبا ہوتا ہے۔
انہیں بڑھائیں۔ ایمپلیفائر ہر پلس کو کھینچتا ہے، اس کی توانائی بڑھاتا ہے، پھر اسے دوبارہ مختصر کر دیتا ہے۔ اس ترکیب، چرپڈ پلس ایمپلی فکیشن، نے 2018 کا طبیعیات کا نوبل انعام جیتا۔
نشانہ لیں اور فوکس کریں۔ سکینر (دو تیز گھومتے آئینے) بیم کو رخ دیتا ہے۔ لینس اسے چند مائیکرون چوڑے نقطے پر فوکس کرتا ہے (مائیکرون، یا µm، ملی میٹر کا ہزارواں حصہ ہے)۔
کولڈ ایبلیشن۔ پلس اپنی توانائی ایٹموں کے اپنے پڑوسیوں کو حرارت پہنچانے سے تیز خارج کر دیتا ہے۔ ایک پتلی تہہ ایبلیٹ ہو جاتی ہے، یعنی بخارات اور پلازما (گرم، چارج شدہ گیس) کی صورت میں اڑا دی جاتی ہے، تقریباً بغیر پگھلے۔
راستے پر سکین کریں۔ فی سیکنڈ سینکڑوں ہزار یا زیادہ پلس پروگرام شدہ راستے کی تہہ بہ تہہ پیروی کرتے ہیں، تاکہ کاٹیں، ڈرل کریں یا ساخت دیں۔ شفاف شیشے کے اندر فوکس کیے جانے پر پلس سطح کو چھوئے بغیر نالیاں بھی لکھ سکتے ہیں۔

اہم حقائق

مواد: تقریباً کچھ بھی: سٹیل، ٹائٹینیم، نائٹینول (شکل یاد رکھنے والا الائے)، شیشہ، نیلم، سیرامکس، پولیمرز، آنکھ کا ٹشو بھی
عام پرزے: دل کے سٹینٹ، فیول انجیکٹرز اور سرکٹ بورڈز میں مائیکرو سوراخ، فون کے کور گلاس میں کٹ آؤٹ، ساخت دار سطحیں
پرزے کا سائز: تقریباً 1 µm سے ملی میٹر تک کی خصوصیات؛ پرزے عموماً چھوٹے یا پتلے (ٹیوبیں، شیٹیں، ورق)
درستگی: عموماً چند مائیکرون؛ خصوصیات تقریباً 1 µm تک
سطح کی تکمیل: صاف، بر سے پاک کنارے، تقریباً بغیر حرارت سے متاثرہ زون (حرارت سے بدلے مواد کی پٹی) کے
کتنی مقدار کے لیے موزوں: پروٹوٹائپ سے اعلیٰ قدر کے پرزوں (سٹینٹ، فون کا شیشہ، بیٹری ورق) کی بڑی سیریز تک
ٹولنگ اور مشین کی لاگت: ٹولنگ نہیں؛ لیزر ورک سٹیشن عموماً کئی سو ہزار ڈالر کا ہوتا ہے
رفتار: فی سیکنڈ سینکڑوں ہزار پلس، پھر بھی بڑی مقدار میں ہٹانا سست: عموماً مکعب ملی میٹر فی منٹ

خوبیاں اور حدیں

خوبیاں

تقریباً بغیر حرارتی نقصان: نہ بر، نہ پگھلے کنارے، نہ دراڑیں
شیشے، نیلم، سیرامکس اور حرارت کے لیے حساس پلاسٹکوں پر کام کرتی ہے
مائیکرون پیمانے کی تفصیل، بغیر اوزار کے رابطے اور بغیر اوزار کے گھساؤ کے
شیشے کی سطح کو چھوئے بغیر اس کے اندر تبدیلی کر سکتی ہے

حدود

روایتی لیزروں کے مقابلے میں مواد آہستہ ہٹاتی ہے
لیزر ذرائع مہنگے اور پیچیدہ ہیں
پلس کی توانائی، شرح اور اوورلیپ ٹیون کرنا نازک کام ہے
چھوٹے پرزوں اور پتلے حصوں کے لیے موزوں؛ دھوئیں کی نکاسی ضروری

کہاں استعمال ہوتا ہے

طبی آلاتکورونری سٹینٹ، کیتھیٹر، مائیکرو سوئیاں
صارفی الیکٹرانکسفون کا کور گلاس، نیلم کے کیمرہ کور، ڈسپلے کے کٹ آؤٹ
الیکٹرانکسمائیکرو ویاز (سرکٹ بورڈ کی تہوں کو جوڑنے والے ننھے سوراخ)، ویفر ڈائسنگ
بیٹریاںالیکٹروڈ ورق کی کٹائی اور ساخت سازی
آنکھ کی سرجریLASIK کے لیے کارنیا فلیپ، موتیا بند سرجری کے مراحل
آٹوموٹیو اور ایرو اسپیسفیول انجیکٹر کے سوراخ، ٹھنڈک کے سوراخ، رگڑ گھٹانے والی سطحی ساختیں

اسے کیسے پہچانیں

عموماً آپ نہیں دیکھ سکتے: خصوصیات مائیکرون چوڑی ہیں اور سٹینٹوں، فونوں، سرکٹ بورڈوں اور انجنوں کے اندر چھپی رہتی ہیں۔
شیشے یا دھات پر کٹے کنارے جو بالکل صاف لگتے ہیں، جلنے کے رنگ، بر یا دوبارہ جمی دھات کے موتیوں کے بغیر۔
محدب شیشے کے نیچے، صاف گول مائیکرو سوراخ، اکثر ذرا مخروطی (جس طرف سے لیزر داخل ہوئی وہاں چوڑے)۔
لیزر سے ساخت دی گئی دھات جو قوس قزح کے رنگوں میں جھلملاتی ہے: پلس اتنی باریک لہریں چھوڑتے ہیں جو روشنی کو رنگوں میں بانٹ دیتی ہیں۔

موازنہ کریں

لیزر کٹنگ6.2مسلسل یا لمبے پلس والی بیم مواد پگھلا کر اڑا دیتی ہے؛ کہیں تیز، لیکن حرارت سے متاثرہ کنارہ چھوڑتی ہے۔فوکسڈ آئن بیم13.5خلا میں آئنوں (چارج شدہ ایٹموں) کی بیم سے مواد ہٹاتی ہے؛ زیادہ باریک، نینو میٹر تک، لیکن کہیں سست۔ٹو فوٹون پولیمرائزیشن13.8اسی قسم کا لیزر ہٹانے کے بجائے بنانے کے لیے استعمال کرتی ہے، رال کو صرف فوکس پر سخت کر کے۔

دیکھیں

SME Media · انتہائی مختصر پلس کیا کر سکتے ہیں، اس کا سادہ جائزہ

CMS Laser · پتلی دھاتی ٹیوبوں سے سٹینٹ جیسے نقش کاٹنا

Spectra-Physics an MKS Brand · صاف مائیکرو کٹوں اور سوراخوں کے کلوز اپ

TRUMPFtube · پیداواری رفتار سے سرکٹ بورڈ ڈرل کرنا

اصل تصاویر دیکھیں

Wikipedia: Laser ablation — پلس لیزر مواد کیسے ہٹاتے ہیں؛ کم تصاویر
Wikipedia: Ultrashort pulse — فیمٹو سیکنڈ پلس کیا ہیں اور کیسے بنتے ہیں
Wikimedia Commons تصویری تلاش

یاد رکھیں

ایسے پلس جو حرارت کے پھیلنے کے وقت سے مختصر ہوں مواد کو بغیر پگھلائے ہٹاتے ہیں۔
یہ تقریباً ہر مواد، شیشہ اور ٹشو سمیت، مائیکرون تفصیل کے ساتھ مشین کرتی ہے۔
قیمت مہنگے لیزر اور سست ہٹانا ہے، اس لیے یہ چھوٹے، اعلیٰ قدر کے پرزوں کے لیے موزوں ہے۔