[发明专利]复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置及方法在审

专利信息
申请号: 202111678508.3 申请日: 2021-12-31
公开(公告)号: CN114260583A 公开(公告)日: 2022-04-01
发明(设计)人: 卢希钊;陈嘉林;姜峰;温秋玲;陆静;江安娜 申请(专利权)人: 华侨大学
主分类号: B23K26/362 分类号: B23K26/362;B23K26/064;B23K26/06;B23K26/70
代理公司: 厦门市首创君合专利事务所有限公司 35204 代理人: 张松亭
地址: 362000 福建省*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 复合 能量 辅助 激光 诱导 等离子体 加工 装置 方法
【权利要求书】:

1.复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,用于加工透明工件(11),其特征在于:加工装置包括激光器(2)、透镜组件和工作台装置(6);该工作台装置(6)包括安装工作台(16)、设于安装工作台(16)的磁场辅助装置、设于磁场辅助装置的振动工作台(21)、设于磁场辅助装置的驱动器(13)和金属靶材(12);该透明工件(11)装接在振动工作台(21)且通过振动工作台(21)带动透明工件(11)一维振动,该金属靶材(12)装接在驱动器(13)且驱动器(13)带动金属靶材(12)绕自身轴线转动,该透明工件(11)和金属靶材(12)上下平隔布置,该透明工件(11)和金属靶材(12)都处于磁场辅助装置产生的磁场内;该激光器(2)产生的激光束(3)经透镜组件、透明工件(11)聚焦在绕自身轴线转动之金属靶材(12)偏心位置且与金属靶材(12)发生相互作用,通过相互作用产生的等离子体向透明工件(11)背面转移以刻蚀加工透明工件(11),该等离子体受磁场辅助装置产生的磁场、透明工件(11)的一维振动和金属靶材(12)的转动的作用。

2.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:还包括电脑控制系统(1),该电脑控制系统(1)连接激光器(2)、驱动器(13)和磁场辅助装置。

3.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该透镜组件包括扫描振镜(4)和聚焦透镜(5),该激光器(2)发出的激光束(3)经扫描振镜(4)和聚焦透镜(5)再至透明工件(11)。

4.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该安装工作台(16)为可升降工作台,该振动工作台(21)设可升降夹具(10),该透明工件(11)装接在可升降夹具(10);该驱动器(13)包括步进电机装置,该金属靶材(12)结构呈圆盘状。

5.根据权利要求4所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该步进电机装置包括步进电机和放置板(18),该步进电机具有步进电机壳体(20)、盖接步进电机壳体(20)的步进电机防护盖板(19)和步进电机传动轴(17),该放置板(18)置放在步进电机防护盖板(19)之上,该步进电机传动轴(17)穿过步进电机防护盖板(19)且和放置板(18)固装在一起,该金属靶材(12)置放在放置板(18)之上。

6.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该透明工件(11)和金属靶材(12)上下间隔的间距为0.05-0.5mm;该振动工作台(21)采用超声振动,且超声振动频率为25—35kHz,超声振动振幅为1—12μm。

7.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该金属靶材(12)材质由高原子序数的元素组成。

8.根据权利要求1所述的复合能量场辅助激光诱导等离子体加工装置,其特征在于:该磁场辅助装置包括电磁铁装置,该电磁铁装置设在安装工作台(16)上,该电磁铁装置包括一磁轭(9)、两线圈(15)和两极头(14),该磁轭(9)呈U形结构且具有一中间部和两分别固接在中间部两端的开口部,该两线圈(15)分别装接在该两开口部相面对面上,该两极头(14)分别装接在该两线圈(15)上,该线圈(15)接电使极头(14)中心区域产生磁场,该透明工件(11)与金属靶材(12)位于中间部上及两开口部之中间位置,且透明工件(11)与金属靶材(12)之间隙始终处于磁场内,使透明工件(11)受定向磁场作用。

9.复合能量场辅助激光诱导等离子体加工方法,其特征在于:包括:

将透明工件(11)安装在夹具(6),将金属靶材(12)安装在驱动器(13);

激光器(2)发出激光束(3),驱动器(13)带动金属靶材(12)绕自身轴线转动,振动工作台(21)带动透明工件(11)进行纵向一维振动,磁场辅助装置接电产生磁场,激光器(2)产生的激光束(3)经透镜组件、透明工件(11)聚焦在绕自身轴线转动之金属靶材(12)偏心位置且与金属靶材(12)发生相互作用,通过相互作用产生的等离子体向透明工件(11)背面转移以刻蚀加工透明工件(11),该等离子体受磁场辅助装置产生的磁场、透明工件(11)的纵向一维振动和金属靶材(12)的转动的作用。

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