矩形光液耦合喷嘴的流场特性分析

设计了用于紫外光诱导纳米颗粒胶体射流技术的多种矩形光液耦合喷嘴,基于仿真结果比较了棱柱矩形喷嘴与圆锥矩形喷嘴的射流速度分布曲线,分析了矩形出口长宽比系数θ对射流特性的影响以及矩形喷嘴冲击射流在工件表面的压力分布和速度分布特性。结果表明,棱柱矩形喷嘴的射流速度分布均匀,当长宽比系数θ大于0.075小于0.3时矩形喷嘴的射流性能最为优异,冲击射流时工件材料的去除区域主要集中在矩形出口的宽度方向。

喷嘴型腔对光耦合胶体射流抛光能力的影响

为了实现对工件表面的超精密抛光,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统。对不同型腔结构的两种喷嘴的光耦合纳米颗粒胶体射流抛光的流体动力学特性、抛光工艺、超光滑表面形貌特性进行了研究。首先,根据光-液耦合要求设计了锥柱和余弦光液耦合喷嘴。接着,对所设计的两种光液耦合喷嘴进行了非淹没射流三相流仿真,对比分析了纳米颗粒的流动径迹及流场分布情况。然后,用TiO 2纳米颗粒胶体作为抛光液,用两种喷嘴对同一单晶硅工件分别进行了光耦合射流抛光试验。最后,对抛光前后的表面进行了表征及对比分析。结果表明:相同条件下余弦喷嘴获得的流动速度(20.73 m/s)和动压力(2.5 MPa)均高于锥柱喷嘴的流动速度(7.12 m/s)和动压力(0.2 MPa),纳米颗粒在余弦喷嘴内的平均停留时间(0.005 s)比锥柱喷嘴的平均停留时间(0.023 s)更短。相同参数下余弦喷嘴射流抛光后的工件表面粗糙度(Rq=0.810 nm,Ra=0.651 nm)更低。光耦合纳米颗粒胶体射流抛光中利用余弦喷嘴可获得比锥柱喷嘴更低的表面粗糙度。

微水导激光划片工艺原理及应用

从应用需求出发,介绍了微水导激光划片工艺的主要原理和特点;对其关键工艺机构中的光学聚焦系统、激光在水柱中的全反射传播、激光系统、压力水腔和喷嘴组成的光液耦合器等原理进行了简单分析和介绍;对微水导激光划片工艺的应用前景进行了总结和展望。