Desenvolvimento de um sistema opto-mecanico para micro usinagem com laser de fentossegundos

• Autor(a) principal: VIDAL, JOSE T.
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9563
• topic: lasers; pulses; machining; microstructure; mechanics; optics; ablation

A usinagem de estruturas microm??tricas pode ser feita com pulsos laser de nano, pico ou fentossegundos. Destes, por??m, somente os mais curtos podem resultar em uma intera????o n??o t??rmica com a mat??ria, o que evita a fus??o, forma????o de rebarba e zona afetada pelo calor. Devido ?? sua baixa pot??ncia m??dia, contudo, a sua utiliza????o na produ????o em massa somente pode ser considerada em casos muito especiais, isto ??, quando o processamento n??o-t??rmico ?? essencial. Este ?? o caso da usinagem de semicondutores, a??os el??tricos, produ????o de MEMS (sistemas micro eletro-mec??nicos), de micro canais e diversos dispositivos m??dicos e biol??gicos. Assim, visando a produ????o destes tipos de estruturas, uma esta????o de trabalho foi constru??da com capacidade de controlar os principais par??metros de processo necess??rios para uma usinagem microm??trica com laser de pulsos ultracurtos. Os principais problemas deste tipo de esta????o s??o o controle da flu??ncia e do posicionamento do ponto focal. Assim, o controle do di??metro do feixe (no foco) e da energia devem ser feitos com grande precis??o. Al??m disso, o posicionamento do ponto focal com precis??o microm??trica nos tr??s eixos, tamb??m ?? de fundamental import??ncia. O sistema constru??do neste trabalho apresenta solu????es para estes problemas, utilizando diversos sensores e posicionadores controlados simultaneamente por um ??nico programa. A esta????o de trabalho recebe um feixe vindo de um laser de pulsos ultracurtos localizado em outro laborat??rio, e manipula este feixe de maneira a focaliz??-lo com precis??o na superf??cie da amostra a ser usinada. Os principais par??metros controlados dinamicamente s??o a energia, o n??mero de pulsos e o posicionamento individual de cada um deles. A distribui????o espacial da intensidade, a polariza????o e as vibra????es tamb??m foram medidas e otimizadas. O sistema foi testado e aferido com medidas de limiar de abla????o do sil??cio, que ?? um material bastante estudado neste regime de opera????o laser. Os resultados, quando confrontados com a literatura, mostram a confiabilidade e a precis??o do sistema. A automatiza????o, al??m de aumentar esta precis??o, tamb??m aumentou a rapidez na obten????o dos resultados. Medidas de limiar de abla????o tamb??m foram realizadas para o metal molibd??nio, levando a resultados ainda n??o vistos na literatura. Assim, de acordo com o objetivo inicial, o sistema foi desenvolvido e est?? pronto para utiliza????o em estudos que levem ?? produ????o de estruturas microm??tricas.