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Laser und Plasma: eine leistungsfähige Mannschaft

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Einen Laser und einen Plasmalichtstrahl zu kombinieren kann im Produktionsprozeß exakter und ökonomisch werden.

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Winzige Mikrostrukturen können in den Materialien mit Laserstrahlen eingebettet werden. Aber viel Energie ist für dieses erforderlich, wenn sie zu den transparenten Materialien wie Glas kommt. So suchten Forscher eine leistungsfähigere Lösung aus: sie kombinierten den Laser mit einem Plasmalichtstrahl.

Sie können sie in den Mobiltelefonen, in den hochwertigen Kameras und in den elektronischen Fahrerunterstützungssystemen finden: kleine optische Bestandteile, gebildet vom Glas, die mit Mikrostrukturen ausgerüstet werden. Als Regel wird Lasertechnologie eingesetzt, um die extrem feinen Strukturen in die Glasoberfläche einzusetzen. Da Glas jedoch transparent ist wird die Laserverarbeitung eine echte Herausforderung: wenn der Laser? s-Energiedichte ist zu niedrig, dann wird unzulängliche Strahlung aufgesogen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Wenn die Energiedichte übertrieben ist, dann resultieren unerwünschte Nebenwirkungen häufig? wie Verschmutzung durch Entfernungsrückstand.

Forscher am Fraunhofer Institut für Oberflächentechnik und Dünnfilme IST schlagen jetzt heraus auf einem vollständig neuen Weg: im strukturierenprozeß verbinden sie Druckplasma in das Laserstrahl. ? Indem wir diese Laserplasma hybride Technologie einsetzten, haben wir gefolgt, mit, der Strukturierung mit weit weniger Energie zu leiten? erklärt Prof Wolfgang Viöl, Kopf der Anwendungs-Mitte für Plasma und Photonics an IST in Göttingen.

Plasma bekannt, um ein reagierendes Gas zu sein, das den sich frei bewegenden, energy-rich Elektronen, den Ionen und aus den Nullpartikeln besteht. Wenn der Druck in diesem Gasgemisch ungefähr dem der umgebenden Umwelt entspricht, dann reflektiert dieser atmosphärischen Druck oder normales Druckplasma. In der Natur erscheint Plasma in den Blitzschraubbolzen, z.B. Plasma ist häufig benutzter heutiger Tag in der maschinellen Bearbeitung der Bestandteile? zu Oberflächen weiter entwickeln oder ändern.

Hybride Technologie für exakte verarbeitenresultate

Die Kombination mit Lasertechnologie ist neu: um diesen Prozess zu verwirklichen, haben Wissenschaftler eine Plasmaquelle entworfen die zuerst kaltes Plasma liefert, und zweitens einen sehr feinen Lichtstrahl produzieren der in das Laserstrahl ohne irgendwelche Komplikationen verbunden werden kann. ? Der Effekt dieses Plasmalichtstrahls ist, dass die Laserstrahlung besser aufgesogen werden kann, damit wir die Verarbeitung mit verhältnismäßig niedriger Laser-Energie leiten können? erklärt Prof Viöl. Das Standardverfahren fordert heute den Gebrauch entweder eines UV- oder Infrarotlasers für die Glasverarbeitung, damit die notwendige Absorption erzielt wird. Beide Verfahren haben jedoch Nachteile: während Infrarotlaser wirklich ungenau sind, sind die Betriebskosten mit UVlasern übertrieben. Durch Kontrast ist der Laser/das Plasma, die hybride Technologie nicht nur exakte verarbeitenresultate, es liefert, auch ökonomisch attraktiv.

Dieses neue Verfahren hatte sich bereits in den Tests mit verschiedenen Gläsern geprüft, und eine Patentanfrage ist gerade für sie eingereicht worden. Das Spektrum von Anwendungen ist beträchtlich: das microoptics, das vom Glas gebildet wird, werden in der Telekommunikation soviel wie in der Unterhaltungselektronik oder in der Sicherheitstechnik benötigt. Kleine Mikrostrukturen in den Gläsern, die nicht zum blanken Auge sichtbar sind, können als Schutz gegen Plagiat für hochwertige optische Bestandteile außerdem verwendet werden.

Die Forscher weisen einige Glasprototypen, die mit dem neuen Verfahren strukturiert wurden, sowie eine Plasmaquelle, die für die Verarbeitung verwendet werden kann, an diesem Jahr auf? s Optatec, die internationale Messe für optische Technologie, die vom 20. bis 22. Mai in Frankfurt stattfindet (Hall 3, Stand D50).

In dem folgenden Stadium verlängern die Göttingen-gegründeten Wissenschaftler auch ihre hybride Annäherung auf andere Materialien? wie Metalle, Keramik oder Chemiefasergewebe. Der simultane Gebrauch Lasers und des Plasmas konnte die möglichen Prozesse des neuen Prozesses oder des Beschichtens auch bilden? sogar für temperaturempfindliche Materialien wie Gewebe und Papier.