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316L不锈钢骨科植入物的激光微钻孔研究
摘要： 最新研究表明，骨科植入物上的微孔需满足以下要求：侧壁光滑（无裂纹和毛刺）、高深径比、低锥度、减小热影响区（HAZ）及薄再铸层。本研究旨在通过氩气辅助激光微钻孔的多目标优化来提升孔质量特性与植入物功能。基于灰色关联分析（GRA）与变异系数（COV）的混合统计方法被提出用于实验数据分析，关键质量改善工艺变量得以识别。通过四项统计检验对比混合方法与GRA方法，发现该混合方法在计算耗时与操作便捷性上更具优势。研究还观察到焦点位置与二极管电流对孔质量具有显著影响。重要结论是：采用氩气作为辅助气体时，可获得更薄的再铸层、更小的热影响区宽度及更少的飞溅区域。
关键词： 辅助气体，激光微钻孔，灰色关联分析，变异系数，骨科植入物，统计检验，偏心孔
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用连续波（CW）1070纳米光纤激光器（毫秒级脉宽）在单晶硅、磷化铟和锑化铟中钻制微孔
摘要： 研究人员采用IPG激光公司YLR-2000型连续波2千瓦镱光纤激光器（波长1070nm）和JK400型400瓦光纤激光器（波长1070nm），以毫秒级脉冲时长研究了Si、InP和InSb半导体晶圆上"通孔"（又称过孔）的激光微钻孔工艺。针对室温带隙Eg较窄（InSb Eg 0.17 eV）和较宽（InP Eg 1.35 eV）的半导体基底（相对于1.1 eV光子能量），验证了该激光波长及简易脉冲方案的适用性。通过光学显微镜和截面分析量化了所有晶圆的孔径尺寸与重铸材料分布，并针对硅晶圆(100)和(111)单晶表面取向检测了微裂纹情况。研究发现热扩散率不足以预测所研究Si、InP和InSb单晶半导体的相对孔径大小。对硅的详细观测表明：在表面熔化阈值能量与从前表面钻透至后表面的辐照度之间，存在一个会导致孔周产生微裂纹的辐照度范围。针对(100)和(111)取向研究了这些微裂纹的方向性与长度，并探讨了可能的形成机制（包括适用于金属焊接的格里菲斯微裂纹准则和疲劳失效机制）。当辐照度超过通孔形成阈值后，硅中几乎未观察到裂纹。后续工作将对比其他窄/宽带隙半导体晶圆基底的类似观测结果。本研究展示了该激光微钻孔工艺的一项应用实例：利用半导体光刻技术图案化后，在硅基原子芯片中心精确定位制备通孔，其终端应用是为便携式量子传感提供铷(87Rb)磁光俘获冷原子源。
关键词： 微裂纹，磷化铟，硅，格里菲斯准则，脉冲，原子芯片，镱光纤激光器，半导体材料，光纤激光器，半导体晶圆，激光钻孔，硅，磁光阱，MOT，通孔，激光微钻孔，冷原子，锑化铟，穿通孔
更新于2025-09-12 10:27:22