Micromachining and surface processing of the super-hard nano-polycrystalline diamond by three types of pulsed lasers
- Takuo Okuchi,
- Hiroaki Ohfuji,
- Shoko Odake,
- Hiroyuki Kagi,
- Syohei Nagatomo,
- Mitsuru Sugata &
- Hitoshi Sumiya
Applied Physics A volume 96, pages 833–842 (2009)Cite this article
概要
- ナノ秒レーザーIR、ナノ秒レーザーUV、フェムト秒レーザーIR の3種類のレーザーを使って、nano-polycrystalline diamond(NPD) と synthetic single-crystal diamond (SCD) への加工を実施。その加工性を比較。
- ナノ秒レーザーIR：ランプ励起固体レーザー、1064nm, 28W, 80ns, 5 or 8 kHz, spot 30um, 固定光学系、COMBI Laser System 製
- ナノ秒レーザーUV：355nm, 1W, 100ns, 60kHz, spot 2um, Laser solution 製、固定光学系
- フェムト秒レーザー：1045nm, 0.1uJ, 700fs, 100kHz, spot 1um, 固定光学系、IMRA America製
- 評価は、FE-SEM(JEOL), TEM(JEOL), 共焦点顕微鏡（オリンパス、LEXT OLS3100）、ラマン分光法で評価
結果
- ナノ秒レーザーIRが最も加工効率が良かった。ただし、熱影響があるため、後処理が必要。
- ナノ秒レーザーUVは、高アスペクト比の加工が可能。NPDの方がSCDより効率がよく、高いアスペクト比の加工が可能。ただし、加工深さには限界があり、200umが最も深かった。また、500um厚の切断もできたが、熱影響が大きい。
- フェムト秒レーザーでの加工は、表面粗さが小さい（Ra < 1um）加工が可能。単価もナノ秒レーザーUVよりさらに少ないことがラマン分光でも確認された。精密加工や表面仕上げには最も良い加工方法
所感
- 得られた結果は、極一般的であるが、材料変化まで調査しているのは興味深い
- レーザー加工条件の違いにより、結果も異なってくると思うが、レーザー毎のおおよその傾向はつかめていると思う。