激光微加工過程中等離子體的研究.pdf

1、隨著微納米流體系統(tǒng)的發(fā)展及其在生物技術中日益廣泛的應用，微納米尺度的通道及空腔的制作技術在MEMS技術的發(fā)展中有著舉足輕重的作用。 微米通道的加工方法有兩種：激光誘導熱能法及激光誘導等離子體法。激光誘導熱能法即傳統(tǒng)意義的激光鉆孔法，通過石英基片直接吸收Nd：YAG激光光能的方法進行激光微鉆孔，該方法通過從基片出光面開始激光加工的方法克服石英對1.064μm波長透明的缺陷，可在石英基片內迅速地鉆出各種復雜的微型通道結構；激光誘導等

2、離子體法是通過控制在激光加工過程中的石英等離子體的產生，利用激光誘導等離子體的極度高能高熱來對石英基片進行微鉆孔，該法可加工出內壁光滑的高質量通道。 實際在使用等離子體法加工微通道時，其加工通道的長度被限制在4mm范圍，嚴重影響了該法加工通道的使用推廣。為解決此問題，本文從等離子體產生機理入手，探索了激光誘導石英等離子體的現(xiàn)象。由于激光是一種電磁波，因此本文通過對電磁波與等離子體相互作用分析的基礎上，研究了等離子體的產生、等離子

3、體對激光的傳輸?shù)挠绊?。在加工過程中對等離子體發(fā)射光譜、動態(tài)影像進行監(jiān)測研究，通過理論計算分析得到加工過程中等離子體電子溫度、密度變化的趨勢。在此基礎上對微波誘導等離子體進行了類比分析研究，采用比較成熟的微波誘導等離子體方法作為二次激發(fā)等離子體源，并且初步為可以利用微波方法來延長等離子體存在時間，從而達到增加等離子體法加工微通道的長度。 本文研發(fā)的微米通道加工技術工藝簡單、成本低廉，在原有加工技術優(yōu)勢的基礎上延長了加工長度，并且為