Un tipo importante de fuente de láser que se utiliza en muchas áreas y en diversos materiales es el láser ultravioleta (UV) .
La característica clave de estos láseres es la longitud de onda reducida que está entre 150 y 400 nm. Esta característica hace que la radiación sea extremadamente energética y por lo tanto le permite interactuar con las características físico-químicas de los materiales.
¿Cuáles son las aplicaciones de los láseres UV?
Cuando hablamos de luz ultravioleta nos referimos a una luz con una longitud de onda más corta que la visible para los humanos, ya que el violeta es el último color de la escala percibido por el ojo humano.
Los láseres UV son adecuados para aplicaciones de precisión y mecanizado como:
Grabado de herramientas de estampación o microerosión;
Marcado de vidrio y materiales sintéticos para los cuales la superficie no se modifica en estructura o composición química;
Creación de pequeños agujeros en los inyectores diesel;
Limpieza de cuadros antiguos sin afectar a las capas de pintura originales.
Procesamiento de cables aéreos y tubos transparentes o de colores utilizados en diversos sectores industriales;
Micromecanizado de precisión de diferentes materiales;
Marcado de plásticos para aplicaciones médicas invasivas y para carcasas electrónicas;
En la estructuración de superficies, estos láseres cierran la brecha entre las técnicas litográficas utilizadas en la fabricación de circuitos integrados y el mecanizado por microerosión por electroerosión mecánica.
La amplia gama de aplicaciones del marcado láser UV también incluye procesamiento ultrafino como:
Electrónica y semiconductores,
Procesamiento de plástico,
Excavación 3D de precisión en metales,
Procesamiento en dispositivos médicos,
Sensores, etc
Fresado de metales con láser UV
¿Qué hace que los láseres ultravioleta sean tan adecuados para estos procesos?
La longitud de onda corta de los láseres ultravioleta les permite operar en áreas diminutas y puntos enfocados.
Los anchos de pulso cortos y las intensidades de alta energía dan como resultado una pequeña eliminación de material para cada pulso, lo que permite la producción de microestructuras bien definidas.
La intensidad del haz es tan alta que el material se elimina en fase de vapor en un proceso llamado ablación, cuyo resultado final es una superficie limpia.
El marcado con láser UV también se conoce como marcado en frío porque la luz ultravioleta rompe los enlaces entre los átomos y las moléculas del material, evitando que se sobrecaliente, creando una zona de efecto térmico (HAZ) con efectos secundarios a la precisión del procesamiento. .
El proceso que se genera se define como degradación fotolítica y requiere una mínima potencia para obtener marcas claras y visibles, ya que el material absorbe al máximo la luz radiada por el láser.
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Espectro de luz infrarroja a ultravioleta
¿Cuáles son los tipos de láseres UV?
Hay tres tipos principales de láseres UV.
Láser de estado sólido bombeado por diodos
El primero es un láser de estado sólido bombeado por diodos (DPSS) Nd: YAG Q-Switch, en el que se utilizan cristales de duplicación para cambiar la longitud de onda infrarroja de 1064 nm y cambiarla a la longitud de onda del ultravioleta de 355 nm.
La forma del rayo es gaussiana, por lo que la mancha será redonda y la intensidad de la energía disminuirá gradualmente desde el centro hacia el borde. El haz se puede enfocar en puntos del orden de 10 µm.
En principio, como todos los láseres de estado sólido, estos láseres ultravioleta son sensibles a los cambios de temperatura.
La alta velocidad de repetición de la operación y el área muy pequeña sobre la que actúan hacen de estos láseres los más adecuados para el micromecanizado.
Láser excimer
El segundo tipo de láser UV es un láser de gas, el láser excimer. La longitud de onda de este láser depende del tipo de mezcla de gases utilizada y oscila entre 180nm y más de 300nm.
El rayo generado no es redondo, sino que tiene forma rectangular con una distribución de intensidad más o menos constante. Las máscaras se pueden utilizar para generar geometrías puntuales específicas.
Láser de vapor metálico
El tercer tipo de láser UV es el láser de vapor de metal. El láser de vapor de cobre es el más utilizado aunque también se pueden utilizar vapores de muchos otros metales.
Los láseres de vapor de cobre generan radiación a una longitud de onda de 511 nm y 578 nm. La forma del haz es gaussiana, lo que hace que el láser sea adecuado para la misma gama de aplicaciones que el láser ultravioleta de estado sólido.
Nuevos desarrollos del marcado láser UV
Por lo tanto, los láseres UV son adecuados para aplicaciones a microescala con resultados de alta calidad. Esto ha abierto una amplia gama de aplicaciones para las que solo existen láseres “Ultra Fast” (USP) como tecnología alternativa, pero con costos mucho más altos.
La baja velocidad de procesamiento en comparación con la radiación láser visible e infrarroja impulsará a los fabricantes de láseres a desarrollar láseres con potencias promedio más altas y esto ayudará a reducir el costo de la tecnología.
Con el continuo desarrollo del sector de aplicaciones láser, la innovación se está acelerando y dada la necesidad de la industria moderna de realizar procesamientos extremadamente finos, rápidos y complejos, se espera una expansión del uso de este tipo de fuente.
