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皮秒激光器打黑耐腐蝕性實驗分析
材料來源:激光行業(yè)觀察          

什么是皮秒激光器 

皮秒激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒級別的激光器。一般具有重復頻率可調(diào)、峰值功率高等特點。隨著近年來全固態(tài)(DPSS)激光技術的一系列新進展,皮秒激光器的應用正迅速轉移到各種成熟的工業(yè)產(chǎn)線上。

1.應用要求

醫(yī)療事業(yè)直接關系到人們?nèi)罕姷纳踩。食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)實施了醫(yī)療產(chǎn)品識別規(guī)定,要求所有的產(chǎn)品與器械都需要有唯一設備標識(UDI),即藥品和零件醫(yī)療器械都要求打上識別碼標記。UDI應具備以下標準:

1.高對比度和深黑色;

2. 永久,不褪色,耐腐蝕;

3.機器可讀;

4.淺層標記,表面起伏小,防止細菌聚集。

皮秒激光器在高的標刻要求中是否也具備優(yōu)異的表現(xiàn)呢?我們模擬極端醫(yī)療環(huán)境對皮秒激光器標刻后的不銹鋼進行試驗。

2.試驗方法—耐腐蝕性測試

304不銹鋼是最常見的一種不銹鋼,廣泛應用于工業(yè),食品,醫(yī)療,建材等領域。我們以304不銹鋼為例,應用固體皮秒紅外激光器(JPT-PS-IR-30)對304不銹鋼表面標記黑色。

將打黑后的不銹鋼用質(zhì)量分數(shù)約5%的NaCl溶液浸泡的方法來模擬醫(yī)療應用遇見的環(huán)境,以此來檢驗黑色標記的耐腐蝕性。實驗過程如下:

3.黑色標記耐腐蝕度

我們將JPT-PS-IR-30標刻后的不銹鋼片進行對比,結果顯示在NaCl溶液浸泡72h后黑度值變化極小,如下圖所示:

將浸泡后的銹鋼片表面放大觀察,發(fā)現(xiàn)JPT-PS-IR-30標記的黑色經(jīng)72小時浸泡后表面未出現(xiàn)色塊脫落和褪色的情況,如下圖:

不銹鋼在普通激光輻照時熱效應占支配地位。通過大量氧化反應生成黑色氧化薄層達到標記黑色的目的,一方面多種氧化產(chǎn)物會導致黑度不夠或不均勻,另一方面氧化層在酸、堿、鹽的環(huán)境中也更容易發(fā)生脫落或化學反應從而破壞不銹鋼本身的耐腐蝕性。

而超短脈沖(皮秒)激光可讓不銹鋼表面產(chǎn)生微結構(如下圖)引起選擇性光吸收進而呈現(xiàn)黑色,使不銹鋼本身耐腐蝕性得以保存。

注:以上結論只針對本次測試所使用的裝配和參數(shù)設置

為何JPT-PS皮秒激光器的表現(xiàn)如此不同?

JPT-PS系列皮秒激光器基于目前領先的工業(yè)用皮秒激光器放大方案,采用緊湊的雙層腔體結構和簡潔可靠的電控設計,適應全天候工業(yè)級生產(chǎn)要求以及前沿科學表征測試需要。JPT-PS系列目前提供紅外與紫外輸出版本,脈寬達到6ps。JPT-PS皮秒系列激光器具備脈沖開關(Pulse on Demand)與脈沖串功能(Burst Mode),可以實現(xiàn)單脈沖到1MHz頻率輸出。

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