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《贵州大学》 2006年
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激光微加工过程中等离子体的研究

樊永发  
【摘要】:随着微纳米流体系统的发展及其在生物技术中日益广泛的应用,微纳米尺度的通道及空腔的制作技术在MEMS技术的发展中有着举足轻重的作用。 微米通道的加工方法有两种:激光诱导热能法及激光诱导等离子体法。激光诱导热能法即传统意义的激光钻孔法,通过石英基片直接吸收Nd:YAG激光光能的方法进行激光微钻孔,该方法通过从基片出光面开始激光加工的方法克服石英对1.064μm波长透明的缺陷,可在石英基片内迅速地钻出各种复杂的微型通道结构;激光诱导等离子体法是通过控制在激光加工过程中的石英等离子体的产生,利用激光诱导等离子体的极度高能高热来对石英基片进行微钻孔,该法可加工出内壁光滑的高质量通道。 实际在使用等离子体法加工微通道时,其加工通道的长度被限制在4mm范围,严重影响了该法加工通道的使用推广。为解决此问题,本文从等离子体产生机理入手,探索了激光诱导石英等离子体的现象。由于激光是一种电磁波,因此本文通过对电磁波与等离子体相互作用分析的基础上,研究了等离子体的产生、等离子体对激光的传输的影响。在加工过程中对等离子体发射光谱、动态影像进行监测研究,通过理论计算分析得到加工过程中等离子体电子温度、密度变化的趋势。在此基础上对微波诱导等离子体进行了类比分析研究,采用比较成熟的微波诱导等离子体方法作为二次激发等离子体源,并且初步为可以利用微波方法来延长等离子体存在时间,从而达到增加等离子体法加工微通道的长度。 本文研发的微米通道加工技术工艺简单、成本低廉,在原有加工技术优势的基础上延长了加工长度,并且为等离子体控制提供了一定的理论支持。我们相信这一微纳米通道制作的新技术将导致更多微纳米流体系统在生物技术中的应用。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O532.25

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