技术简介：
现有激光加工时, 存在锥形微孔锥度小、难以控制的状况, 此发明针对该问题, 提出采用双掩模分步加工技术, 借助调整掩模孔径大小, 达成锥度可控的微孔加工。利用248nm准分子激的高能量特性, 结合冷加工原理, 有效提升微孔锥度, 且保证表面质量, 解决了微针模具倒模脱模难、尖端精度不足的难题。
关键词：准分子激光,锥形微孔
本发明所属的领域是激光微加工技术领域, 特别涉及一种方法, 是用于加工锥形微孔的准分子激光加工方法, 还特别涉及一种装置, 是用于加工锥形微孔的准分子激光加工装置。
背景技术
现今, 现代科学、先进制造技术、生物医学等高科技范畴飞速发展, 致使对精密微器件的需求愈发急切。传统加工方式已无法契合人们的需求, 激光加工是较为热门的加工办法, 于微细加工领域, 激光加工具备其他任何技术皆无可比拟的技术优势, 它不同于传统材料加工, 它是一个多光子吸收的进程, 非线性作用进程占据主导地位, 并且加工精度高。纳秒脉冲准分子激光器, 当下发展颇为成熟, 具备波长短的特性, 单光子能量高, 单脉冲输出能量亦高, 激光脉冲输出之时稳定, 遂成激光微加工领域主要的工业型激光器, 特别是248nmkrf准分子激光束, 对于制造聚合物材料具备优势。准分子激光加工, 兼具容易应对加工物体设计变化之能, 能够进行微细加工, 加工精度较高的优点。
能够用于医疗设备制造的理想技术是激光微加工, 要选择恰当的波长以及脉冲宽度, 并且激光加工工艺本质上属于非接触式, 这就致使它能够应用于医疗设备制造所需要的无尘且无菌的环境, 这种办法用于加工能够在相对短的周期时间多次注入的聚合物模具。本发明是将准分子激光用于聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）加工锥形微孔, 把它作为微针模具进行倒模, 从而得到可生物降解聚合物微针, 为用于医学治疗的低侵入性针头进行皮下给药。
现有的用于激光加工锥形微孔的那些方法, 所获取到的锥形孔, 其锥度是比较小的, 并且底端的孔径是比较大的, 在经过倒模之后所得到的微针, 其尖端是无法达到医学应用所提出的要求的。怎样去增大微孔的锥度呢, 与此同时还要让倒模之后能够比较容易地脱模, 进而获得理想的微针, 这已然成为了一个迫切需要去解决的问题。
技术实现要素：
为了将上述现有技术存在的不足予以克服, 本发明给出了一种准分子激光加工锥形微孔的方法, 还有一种装置, 它运用双掩模实施激光微加工锥形孔。
本发明所采用的技术方案是：
有这样一种用于准分子激光加工锥形微孔的装置, 该装置中包含指示光(1), 还有准分子激光器(2), 以及掩模调换台(3), 并且有掩模(4), 另外设有反射镜(5), 再有聚焦投影物镜(6), 还包括样品放置台(7), 以及三维电控位移台(8), 同时有电机驱动器(9), 最后还有计算机(10)。计算机（10）里装有系统控制程序, 样品放置台（7）被放置在三维电控位移台（8）上后, 从而组成加工台, 反射镜（5）沿着与45°方向倾斜向的方式进行布置, 反射镜（5）的中心跟聚焦投影物镜（6）的中轴线达成重合, 通过夹具把样品固定于样品放置台（7）上, 计算机（10）分别跟准分子激光器（2）、电机驱动器（9）以及三维电控位移台（8）有所连接, 凭借计算机（10）对三维电控位移台（8）实施控制以达成样品的上下左右移动；指示光（1）、准分子激光器（2）、掩模调换台（3）、反射镜（5）、聚焦投影物镜（6）依照光路传输方向依次进行连接, 掩模调换台（3）的入射光的地方有掩模（4）, 掩模调换台（3）的出射光经由沿着45°方向斜向布置的反射镜（5）反射后转变成为与原光路形成90o角竖直向下的光路, 接着通过聚焦投影物镜（6）到达三维电控位移台（8）以及样品放置台（7）上的样品处。
所述的指示光（1）, 它是hene指示光, 那个准分子激光器（2）呢, 是248nmkrf准分子激光器, 而反射镜（5）, 是248nm波段高反射率反射镜。
依靠所讲的装置达成的准分子激光去加工锥形微孔的方式, 其特别之处在于, 涵盖以下这些步骤:
(1)校准准分子激光加工装置的光路, 让准分子激光器的指示光与准分子的紫外激光处于同轴重合状态, 准分子激光器传出的激光束可垂直穿过掩模中心的孔, 并且通过反射镜中心来改变光路, 把激光束偏转90o, 偏转之后的激光束传播方向呈竖直向下, 经过聚焦投影物镜抵达样品表面上。
(2)把掩模往掩模调换台的入射光那个部位给贴上, 将掩模变换到光斑居于中心的位置, 从而令激光束可以把整个掩模孔都涵盖住, 把掩模以及掩模调换台稳固好。
(3)将样品放置于样品放置台上使之固定, 借助计算机控制左右移动三维电控位移台来改变样品与光斑的相对位置, 以此让光斑照射在即将要加工的位置处, 通过计算机控制上下移动三维电控位移台来改变样品与光斑的相对位置, 以使样品的上表面恰好处于掩膜投影的像面上, 如此这般所得到的样品上表面呈现为掩模孔的形状。
(4)先变换不同参数来加工, 之后观察孔的形状, 最后从诸如激光能量、激光脉冲频率、脉冲个数、掩模孔尺寸这类工艺参数里, 挑选出合适的加工工艺参数。
(5)打开激光器，按照选好的工艺参数加工样品。
该加工系统的控制程序在本发明中, 由计算机来执行，它具备这样一些功能: 对准分子激光器进行触发控制, 对三维电控位移台的驱动电机实施控制。
见图 2, 本发明所讲的样品在样品载物台上的放置方式呈现如此情况, 当处于正离焦状态时, 材料内部的能量密度相比于表面而言更低, 这种状况会致使孔的锥度变得更大一些。
本发明具有以下有益效果：
本发明充分借助双掩模加工的长处, 于加工进程内, 靠变换掩模的规模去加大微孔的锥度, 将当下精细锥形孔锥度小以及难以掌控等短处完全转变, 达成显著改良微孔锥度的目标。
本发明运用准分子激光器等气体激光器作为激光光源, 以此来加工锥形孔, 因为气体光子能量较大, 该能量大于材料之间的化学键能, 所以能够直接打断材料的化学键来实现冷加工, 进而获得较好的加工表面质量, 并且同时具备加工精度高、可靠性高, 拥有材料对光的吸收率高以及无热影响区等优点。
附图说明
图1是本发明准分子激光加工锥形微孔的加工装置示意图；
图2是样品在样品载物台上放置方式的示意图。
图3是两个大小不同的掩模及掩模孔示意图。
图4为单掩模加工锥形微孔结果图。
图5为双掩模加工锥形微孔结果图。
处于图中的, 编号为 1 的是指示光, 编号为 2 的为准分子激光器, 编号为 3 的是掩模调换台, 编号为 4 的是掩模, 编号为 5 的是反射镜, 编号为 6 的是聚焦投影物镜, 编号为 7 的是样品放置台, 编号为 8 的是三维电控位移台, 编号为 9 的是电机驱动器, 编号为 10 的是计算机。
具体实施方式
接着下面, 结合附图, 针对本发明所提出的方法, 以及装置进行阐述, 对其技术细节, 做更进一步详细的说明:
在参照图1的状况下, 本发明所提出的一种用于准分子激光加工锥形微孔的加工装置涵盖了, 计算机以及控制软件, 指示光, 准分子激光器, 掩膜以及掩膜调换台, 248nm波段高反射率反射镜, 聚焦投影物镜, 样品放置台, 三维电控位移台以及电机驱动器。
有关这个发明, 能够在有机玻璃pmma薄板那里, 开展准分子激光加工, 从而得到比较好锥度的锥形微孔！
准分子激光在有机玻璃pmma上加工锥形孔的具体步骤包括：
(1)对校准准分子激光加工系统的光路结构进行校准, 借助激光打在感光纸上的光斑位置, 以及指示光照在纸上的相对位置, 以此来判定指示光与激光光束是否同轴重合, 与此同时, 要让光束能够垂直穿过掩膜孔, 还要穿过反射镜的中心以及聚焦投影物镜的中轴。
(2)去把掩膜粘贴于掩膜调换台的入射光所在之处, 将掩膜调节到光斑处于中心的位置, 要让激光器发射出来的光束光斑可以把整个掩膜孔都覆盖住, 稳固地固定好掩膜以及掩膜调换台。
(3)把pmma薄板放置到样品放置台上, 并且将其固定住, 借助计算机上的程序, 来操控激光与材料的相对位置, 让其要进行加工那位置的上表面恰恰处在投影系统的像面处。
(4)要先把孔径是2mm的掩模, 固定于掩模调换台处, 接着开启激光, 依据设定好的激光参数, 打出100个脉冲。
(5)换掩模环节, 样品所处位置不变, 保持不动, 把掩模换成孔径为1mm的, 将其固定于掩模调换台上, 打脉冲时, 使用和上述一样的激光参数, 打200个脉冲。
(5)借助计算机操控位移台来促使样品移动, 让其上面的表面一直处于投影系统的像平面之中, 确保上表面的形状一直为圆形。接着照相同的方式打下一个孔, 直到锥形微孔点阵模板加工完毕。
先前所说的仅仅是本发明的优选实施方式, 并非用来限制本发明, 需要指出的是, 只要是依据本发明的技术实质对于以上实施例所做出的任何细微修改、等同替换以及改进, 同样应被视作处于本发明的保护范围里。
