"民族"激光炮问世 开启未来战争新纪元？

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利用激光标记对药品追踪与追溯 发布时间：2010-07-01 10:58:12 文章来源：ILS

目前，医疗保健的安全、可追溯性及有效性是世界各国政府法规和业界关注的重中之重。其中一些关键问题包括伪造、产品召回、不良反应报告、医疗疏忽和高效物流管理等。去年三月，国际物品编码协会医疗卫生用户组（GS1 Global Healthcare User Group）通过了医疗产品追溯标准(GTSH)，该标准旨在确保跨医疗保健供应链和跨境可追溯系统之间互操作性的最大化。国际物品编码协会医疗卫生用户组是一个中立的非营利组织，致力于筹划和实施全球标准与解决方案，以提高供应链的效率和可见度。

        保证遵循此类标准，对于FP Developments这类的企业甚为关键，这些企业为药品和医疗保健业制造生产线。在一些制造药品的生产线上，FP Developments将标记数据矩阵码、批次码或填充码的光纤激光码标刻在药瓶瓶口的铝圈上。这些铝圈通常不到1/4英寸高，而这些标记的高度约1/8英寸，几乎没有为错误标记留下余地。该公司报告称其生产线上的误检率低于0.5%，并可以依据不同客户或产品运往国的要求定制标记码。



        标记码必须清楚、准确，生产线上有一套视觉系统来核实这些标记码。此外，手持式条码扫描器能够在某些终端用户处读取这些条码。一旦客户需要，FP Development能够将所有技术整合至一条生产线来进行追踪与追溯。

        国际物品编码协会医疗产品追溯标准包括确认各方、项目和事件，可追溯项目的标贴、标记和标签，所要取得和搜集数据的性质与类型，包括存档和数据存贮在内的记录，以及交流与信息共享（通过包装标签和打印的条形码显示信息）。所有可追溯项目必须带有指定标签，并就来源地贴上标签或打上标记。可追溯性数据包括关于何人、何地、何时、何物以及何事的信息。

        为了让客户遵守此类标准，FP Developments设计和制造了自己的激光和验证系统。针对某药品客户，该公司设计出一套系统，该系统的唯一目的是：利用一个光纤激光器和一套视觉系统，通过二维编码以及验证程序来运输和定位药瓶。这一系统能够以每分钟300瓶的速度处理玻璃药瓶。这一激光编码和验证系统专为Videojet 7310光纤激光打标系统和Cognex Vision 5600 Insight 监察系统的集成而设计。该系统将药瓶送至激光机处，在密封裙表面上打标，随后通过视觉系统读取药瓶上的信息，这些药品或者得以通过，或者被认定有问题。所有被认定合格的药瓶就可以继续通过该系统。而所有存在问题的药瓶被送往一个专门存放不合格药瓶的托盘。该系统的设计可机械集成所有上行和下行的设备。

        激光机能够在运动的药瓶上标记机器可读的二维数据矩阵。这种二维数据矩阵大小是12×26，能够包含22个字符（字母与数字混排）。激光机直接从生产线总控计算机获取二维数据矩阵值。

        7310型20瓦脉冲光纤激光机是一种紧凑、通用和易维护的打标系统。它的特性之一是附带一款创建标记信息的软件，通过该软件，用户可以使用自动更新内容（如日期、时间和转换）、符号、图案、外语、字体以及导入的插图或工程文件来创建标记信息。

        十多年来，FP Developments一直与Videojet保持业务往来。最初，FP Developments将Videojet的喷墨机集成进自己的系统，在传单、包装箱、纸板箱和标签上进行打印。但是，贴有标签的产品无法经受必需的终端灭菌工序，而成品必须经过验证以消灭所有活的微生物。终端灭菌可以使用乙烯氧化物气体、辐射（伽马和电子束）、蒸汽或干热来完成。另外，喷墨的编码质量不能满足许多行业的质量要求。（作者：Laureen J. Belleville  ）

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激光切割碳纤维复合材料 发布时间：2010-07-19 12:00:42 文章来源：SYNRAD

　　现今的复合材料基本可以分为三大类：陶瓷基复合材料、金属基复合材料和另一种最常见的——聚合物基复合材料（或称PMC）。聚合物复合材料是在热固性树脂（如环氧树脂或聚亚胺酯等）中添加强化纤维（如碳纤维、石墨、玻璃纤维、芳香族化合物等）。虽然这些纤维本身的强度并不高，但是一旦与树脂材料结合在一起便形成了一种轻质、牢固、耐用的新型材料，在航空航天业已有广泛应用。

　　CO2激光切割技术由于其加工的非接触性，理想适用于各类复合材料的切割，尤其是形状特殊或截面切割等情况。在此测试中我们使用200W的激光器，切割速度为120-125 英寸/分(IPM)。用2.5" 的正弯月透镜是光束焦距于PMC材料表面下1 mm (0.04")下，由此可产生100um (0.004") 的光斑和1.8 mm (0.07") 的焦深。





用空气作为辅助气体切割PMC编织材料



辅助气体换为高压氮气以减少切边碳化

　　第一张图片是PMC编织材料用40-PSI的空气作为辅助气体切割的情况，切边处有轻微的碳化现象，这是典型的化学降解切割法造成的，激光能量将材料降解并被辅助气体清除。由于这个应用中切边的质量非常重要，因此我们将辅助气体换成高压氮气。在第二副图片中我们可以看到，高压氮气(180 PSI)能显著减少PMC材料切边的碳化。

　　必须注意的是虽然使用高压氮气后气体消耗量增加了355% (N2 的流速为2.73 CFM @ 180 PSI；空气的流速为0.77 CFM @ 40 PSI)，高纯度氮气较呼吸级空气而言的相对成本增加了200% ，但切边质量却大大改善。

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激光熔覆让截齿掘煤不再产生火花 发布时间：2010-02-02 10:14:45

　对煤炭企业而言，挖掘机截齿产生的火花是最令人头疼的，因为它遇到瓦斯就可能爆炸。现在，这种担心或许真会成“昨日黄花”：宁海盛源激光科技有限公司采用激光熔覆技术，不仅“消灭”了这种火花，还让截齿的寿命提高了3倍左右。
　　截齿是煤炭行业中截割煤岩的采煤机、掘进机、刨煤机用来破岩落煤用的刀具，是更换量最大的煤矿机械零件之一。湖南煤炭研究所研究员王文杰介绍说，目前，国内主要采用的截齿修复主要采用“等离子堆焊”、“等离子喷涂”等技术，但由于这些强化工艺热输入量较大，很容易损伤钎焊部位，会对截齿质量造成影响。而盛源激光公司通过激光熔覆涂层的技术，将自主研发的高合金熔覆材料涂于截齿表面，他们研制的材料在高速摩擦过程中不易产生火花，同时，截齿的硬度和耐磨性大大提高。经过中国兵科院金属材料理化检测中心检测，截齿各项技术指标都远远超过国家标准。煤矿企业的试用报告也显示，截齿平均寿命达到75小时，是普通截齿寿命的3倍。
　　“激光熔覆的最大难度是材料配比问题。”北京工业大学副教授、盛源激光公司顾问王旭葆说。要熔覆截齿，技术人员首先要对不同的截齿进行原料分析，然后从铁、镍等上百种原料粉中配比出适合的比率，熔合成机械性能近似于原材料的特殊材料。每一种元素的比率都不能有偏差。此外，盛源激光公司从德国引进价值3000万元的激光器，用来把复制的材料熔覆到损伤表面。比起传统电镀、火焰堆焊等修复技术，激光熔覆能达到完全融入原材料的效果。(编辑：wander)

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激光熔覆技术分析与展望 发布时间：2009-05-18 16:53:38

  作者：张庆茂

        激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。

        为推动激光熔覆技术的产业化，世界各国的研究人员针对激光熔覆涉及到的关键技术进行了系统的研究，已取得了重大的进展。国内外有大量的研究和会议论文、专利介绍激光熔覆技术及其最新的应用：包括激光熔覆设备、材料、工艺、监测与控制、质量检测、过程的模拟与仿真等研究内容。但到目前为止，激光熔覆技术还不能大面积工业化应用。分析其原因，这里有政府导向的因素、激光熔覆技术本身成熟程度的限制、社会各界对激光熔覆技术的认可程度等因素。因此，激光熔覆技术欲实现全面的工业化应用，必须加大宣传力度，以市场需求为导向，重点突破制约发展的关键因素，解决工程应用中涉及到的关键技术，相信在不远的将来，激光熔覆技术的应用领域及其强度将不断的扩大。下面介绍激光熔覆技术几个发展的动态，以飨读者。
      

        激光熔覆的优势

        激光束的聚焦功率密度可达1010~12W/cm2，作用于材料能获得高达1012K/s的冷却速度，这种综合特性不仅为材料科学新学科的生长提供了强有力的基础，同时也为新型材料或新型功能表面的实现提供了一种前所未有的工具。激光熔覆所创造的熔体在高温度梯度下远离平衡态的快速冷却条件，使凝固组织中形成大量过饱和固溶体、介稳相甚至新相，已经被大量研究所证实。它提供了制造功能梯度原位自生颗粒增强复合层全新的热力学和动力学条件。同时激光熔覆技术制备新材料是极端条件下失效零部件的修复与再制造、金属零部件的直接制造的重要基础，受到世界各国科学界和企业的高度重视和多方面的研究。

        目前，利用激光熔覆技术可以制备铁基、镍基、钴基、铝基、钛基、镁基等金属基复合材料。从功能上分类：可以制备单一或同时兼备多种功能的涂层如：耐磨损、耐腐蚀、耐高温等以及特殊的功能性涂层。从构成涂层的材料体系看，从二元合金体系发展到多元体系。多元体系的合金成分设计以及多功能性是今后激光熔覆制备新材料的重要发展方向。

        最新的研究表明，在我国工程应用中钢铁基的金属材料占主导地位。同时，金属材料的失效（诸如腐蚀、磨损、疲劳等）大多发生零部件的工作表面，需要对表面进行强化。为满足工件的服役条件而采用大块的原位自生颗粒增强钢铁基复合材料制造，不仅浪费材料，而且成本极高。另一方面，从仿生学的角度考察天然生物材料，其组成为外密内疏，性能为外硬内韧，且密—疏、硬—韧从外到内是梯度变化的，天然生物材料的特殊结构使其具有优良的使用性能。根据工程上材料特殊的服役条件和性能的要求，迫切需要开发强韧结合、性能梯度变化的新型表层金属基复合材料。因此，利用激光熔覆的方法制备与基材呈冶金结合的梯度功能原位自生颗粒增强金属基复合材料不仅是工程实践的迫切需要，也是激光表面改性技术发展的必然趋势。激光熔覆技术制备原位自生颗粒增强金属基复合材料、功能梯度材料已有报道，但大部分停留在组织、性能分析，工艺参数的控制阶段，增强相的尺寸、间距和所占的体积比还不能达到可控制的水平，梯度功能是通过多层涂覆形成的，不可避免地在层与层之间存在界面弱结合的问题，距离实用还有相当长的路。利用激光熔覆技术制备颗粒大小、数量、分布可控，强韧性适当匹配，集梯度功能和原位自生颗粒增强为一体的金属基表层复合材料是今后重要的发展方向。研究内容涉及到：

        ● 熔覆材料成分、组织、性能设计的技术、手段和原理及其工艺实现的控制技术。

        ● 激光熔覆制备功能梯度原位自生颗粒增强金属基复合材料颗粒增强相析出、长大和强化的热力学和动力学模型的建立。

        ● 颗粒增强相形态、结构、功能和复合的仿生设计和尺寸、数量、分布的控制技术。

        ● 涂层成分、组织和性能梯度控制的原理、关键因素和工艺方法的研究。

        ● 宏观、微观界面的观察、分析控制和表征；功能梯度原位自生颗粒增强金属基复合材料常规性能的分析和检测以及不同工况下的磨损行为及失效机制。

        这些研究内容的突破，有可能解决涂层与基体相容性不匹配，易于产生裂纹的问题，促进激光熔覆技术应用领域的拓宽。
        

        激光复合熔覆技术

        激光熔覆是由激光作为热源，在基底上包覆一层性能极为优良的合金层，其性能将依照所处理零件的具体要求而定。激光熔覆方法的优点是覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小以及无污染等。其缺点也是很明显的：需要很高功率的激光器、单道搭接扫描不适宜大面积处理，难于实现产业化等。为解决这些难题，采用激光复合熔覆技术是有效的途径之一，也是今后发展的重要方向。激光复合熔覆就是采用普通加热方法，再加上激光复合加热来完成熔覆处理工作。普通加热方法根据需要可以是电加热、各类感应加热等。归纳起来，激光复合熔覆技术具有如下的特点：

        ●“常规（如感应）＋激光”二者复合加热熔覆是集两种加热工艺的优点，同时克服了各自单一方法的不足，充分体现了优势互补的特点。

        ● 用常规方法辅佐了激光加热，从而可以实现用较小功率的激光器完成由原来必需很高功率也不易完成的大面积熔覆，是单一方法无论如何也不易做到的。

        ● 激光复合熔覆技术扩大了常规技术的新的更广应用，而对常规技术的采纳又进一步促进了激光熔覆技术的应用和产业化的进程。

        ● 激光复合熔覆技术特别适用于细长杆类，尺寸在一定范围内的轴类等零件，如抽油泵柱塞、某些类型的轧辊及特殊用途的轴等。


        新型激光源的熔覆技术

        目前，激光熔覆主要采用的是CO2气体激光器，用于大型零件的激光熔覆，见图2和图3，少部分采用YAG激光器。YAG激光熔覆常采用脉冲激光熔覆。最近的工程应用表明，采用YAG激光熔覆在小型零部件方面更有优势。

        发展的另一个重要的趋势是采用高功率半导体激光器，利用波长范围808-965μm的红光或近红外激光，较CO2 激光器来看金属易吸收，可省去前期预处理，方便易操作。大功率半导体激光熔覆技术较其他熔覆方法具有显著的优势，见表1。同时，半导体激光可以实现与同轴送粉一体化控制及应用光纤传输与扩束技术进行导光聚焦，实现全封闭传输或光纤传输，实现光、机、电、粉、控一体化高度集成控制；与机器手（人）结合，小型化，可实现移动在线服务，满足不同层次的需求。可以预见，在传统CO2 、YAG激光熔覆技术之外，新型的大功率半导体激光熔覆设备与工艺，必将逐步发展起来并满足高质量表面工程的需要，成为激光表面处理的重要组成部分。


        
        极端条件下的激光熔覆技术

        随着激光熔覆技术的成熟与发展，陆续成功的应用于瓦楞辊的激光熔覆见图4，缸套火焰环的激光熔覆直接制造见图5，发动机部件修复见图6等。实现了以激光为主要加工手段对各种金属部件的几何缺失，按照原制造标准进行几何尺寸的回复、性能的提升。随着科学技术和工程技术的发展与需要，金属部件工作的条件愈来愈苛刻，经常工作在高交变应力、高温、高速、高腐蚀等极端条件下。因此，制造金属部件的材料需要同时具有多种性能才能满足零件特殊的服役条件。而且这些部件的制造成本、制造周期长，一旦失效产生巨大的经济损失和安全事故。如轮机装备中，各类重要的部件如：叶片、转子轴颈、阀杆、叶轮、阀门等；飞机发动机、内燃机部件等。这些工程上的技术难题，为激光熔覆技术提出了新的挑战。因此，如何解决极端条件下失效零部件的修复问题是十分迫切和复杂的，需要对极端条件下，零部件的失效形式分析，剩余寿命进行评估，选择合适的材料、工艺方法。因此，以极端条件下关键零部件的强化与修复为切入点，系统研究激光熔覆强化与再制造技术，通过若干关键技术的联合攻关，获得适合于极端条件下，各种零部件强化与修复的总体技术。重点需要攻关的方向：


        ● 极端条件下，失效零部件修复（强化）前后，寿命评估技术；

        ● 极端条件下，失效零部件无损伤修复技术的研究；

        ● 极端条件下，失效零部件激光修复专用合金材料的研究；

        ● 实体测量、三维实体堆积造型修复控制系统、修复过程温度、几何尺寸和质量智能监控系统的研究；

        ● 专用的修复附属装备的研究；

        ● 修复层性能测试技术及其加工技术的研究。
        
        激光熔覆技术的展望

        激光熔覆技术是集材料制备和表面构型为一体，是绿色再制造技术的重要支撑技术之一，符合国家可持续发展战略的高新技术。我国科学工作者在基础理论研究方面处在国际先进水平，为激光熔覆技术的发展做出了巨大的贡献。但另一方面，激光熔覆技术的应用水平和规模还不能适应市场的需求。需要解决工程应用中的关键技术，研究开发专用的合金粉末体系，开发专用的粉末输送装置与技术，系统研究无损伤修复的工艺方法，建立质量保证和评价体系，加大力度，培养工程应用方面的人才，相信在制造业市场竞争日趋激烈的今天，激光熔覆技术大有可为。
        
        
        作者简介

        张庆茂，男，工学博士，教授，广东激光加工技术产学研结合示范基地主任，广东省光学学会激光加工专业委员会秘书长。

        近年来，主持或参与了国家“九五”、广东、广州、吉林等省市、企业多项课题。主要的研究方向：激光加工过程的数值模拟；激光制备原位析出颗粒增强梯度功能金属基复合材料强化、韧化机理的研究；基于高能激光束的关键金属零件表面强化、修复技术；激光微加工系统集成与工艺技术的研究；非金属材料的光束处理技术。先后在国内外期刊和重要的学术会议发表研究论文近六十余篇。

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紫外准分子激光器用于智能材料和纳米结构加工 发布时间：2009-05-18 16:46:05

作者：B. Fechner, R. P tzel, R. Delmdahl

        脉冲激光沉积作为一种膜层制备和材料筛选的物理气相沉积技术，通过快速镀膜成型开创了通往功能镀膜的道路。成功的快速镀膜成型的必要条件是设计良好的烧蚀系统和激光器。他们能够在短时间内高效率地为医疗设备的制造、机械工程、微系统技术或者光学领域提供镀膜。在脉冲激光沉积技术中，高脉冲能量的激光束，最好是光斑形状为矩形、波长248nm或193nm的短波段准分子激光，聚焦到需要沉积的靶材料上。由于脉冲准分子激光波长很短，因此穿透深度很浅。吸收选择性地发生在表面附近的有限体积中，导致快速加热和急剧蒸发。在薄膜生长过程中，对于多组分控制化学计量比和晶体性质的基底材料的沉积，非热平衡机理是基础。

        实际上，准分子激光的高能光子能够沉积所有的靶材料，如用于绝缘体的氧化物、氮化物、碳化物，用于半导体的金属、复合陶瓷、聚合体等。由于在沉积过程可以灵活改变沉积材料，非常适合直接制备多层膜，使得PLD成为镀膜和材料生产中的一个稳定高效的技术。
        
        脉冲激光沉积

        烧蚀源 在低重复频率和脉冲串工作模式下，均匀的脉冲能量是用于PLD的激光器最关键的输出参数之一。稳定均匀的脉冲能量能保持沉积参数一致，从而得到均匀的薄膜和过程的可重复性。高激光脉冲能量在以下几个方面有利于PLD：

        首先，提高了靶材料的沉积速率。根据激光脉冲能量不同，最快可以达到每分钟几微米。
        
        其次，在给定的流量下，能够在靶上烧蚀更大的面积。面积的扩大提高了沉积速率，降低了羽辉的角度，从而达到更高的沉积效率。

        最后，准分子激光器产生的波长为193nm和157nm的高光子能量提供了更大的加工窗口，也可以对透明聚合物和硬的靶样品在远大于烧蚀阈值的情况下进行稳定成功的材料烧蚀。更紧凑的准分子激光器能够输出能量在200mJ与500mJ之间的高能脉冲，同时具有极好的脉冲－脉冲稳定性（通常为0.5%，1）。

        真空系统为了高效地生成智能材料膜层，烧蚀光源最好是短波准分子激光器，而先进的真空系统更是成功的关键。其必要的构成为：装有热衬底架的真空室、靶架、以及紫外光学系统。该光学系统将激光聚焦，使其达到靶上能量密度为1-5 J/cm2。极高的脉冲-脉冲稳定性和具有极均匀光束质量的先进的高脉冲能量激光保证了薄膜大面积范围内稳定的沉积速率和均匀的薄膜性质。

        安装了直径为6英寸的基底的全自动真空系统可进行高效、高重复性的薄膜制备，这些薄膜广泛用于科学和工业研究设备中。薄膜制备过程中，通过采用如图2所示的旋转装置，可以任意沉积多达6种不同的靶材料。每个靶通常由小圆片组成，高度灵活，且靶成本很低。

        脉冲激光沉积镀膜的性能在机械工程和光学工程中，采用聚四氟乙烯（PTFE）镀膜同时具有高度透明和疏水功能。这种材料只能采用脉冲激光沉积法沉积，这也表明了PLD的灵活性。厚度大于100nm的PTFE薄膜在给定衬底上的接触角明显地增加。如图3所示，对于玻璃衬底接触角达到110 ，同时透射率大于98 %，这对于如自动清洁表面等是有用的。
        


        在医疗设备中，PLD法沉积镀膜使新型植入体具有必需的生物相容性。例如作为支架，很多设备不能由生物相容性材料（例如钛）直接制成，而是需要针对它们的机械性能是否能够承受在血管扩张中产生的大的张应力来加以选择。用PLD法沉积的合适的膜层材料甚至可以粘附在扩张四倍的支架材料上，这是利用它的生物相容性制作支架的先决条件。

        图4中，具有生物相容性的金属氧化物靶采用脉冲激光沉积，具有极好的薄膜均匀性和强度。在20mm长的支架上沉积150nm的薄膜仅需要几分钟。


        
        微流体

        应用于生物医学上的高度小型化器件，包括相对简单的产品，如制药行业中为了实现高产能而发明的微型阵列和较为复杂的微流体装置。芯片实验室被广泛应用于基因组学和蛋白质组学的研究中，并且将很快使分析测试变得小型化和自动化。看起来像显微镜载物片一样的芯片实验室由透明材料制成，例如硼硅酸玻璃和PMMA，以便用几种改装过的显微镜装置进行分析。但是，用传统方法在这些材料上制作精细的通道、凹槽、孔，以及桥是非常困难的，特别是在玻璃上。然而，准分子微加工能够以很高精度制作这些结构，却不产生任何微裂纹或者其他问题（见图）。248nm输出波长主要用于聚合物，而193nm输出波长主要用于玻璃和石英加工。
        


        此外，许多芯片实验室系统需要电接触点来驱动诸如电泳等过程。准分子激光器也可以在芯片实验室的背面制作这些电极。每个电极都是通过在要求的位置烧蚀一个小的通孔制造的。通常这些孔为圆形横截面，典型的直径为几十微米或者更小。当然也可以通过合适的光掩膜的方法得到其他形状的孔，或单步完成所有电极的钻孔。激光打孔后，采用气相沉积或脉冲激光沉积使孔中充满金属，形成了对液体密封的通孔式电极（见图5）。
        
        电路的直接印刷

        在诸如一次性医用传感器和无线射频识别（RFID）等应用中，对于器件的单元低成本和电路微型化的要求不断提高。PLD可用于制造这类器件，具体过程如下：从波长为308nm（XeCL）的准分子激光器中输出的光束，经过光束均匀器整形后，透过具有一个甚至多个电路图形的光掩膜版（典型的为石英铬掩膜）。该掩膜在蒸镀有金属薄膜的塑料膜或网格组成的工作面上二次成像。大部分的紫外辐射透过薄膜，在塑料-金属界面强烈吸收，使得一薄层塑料蒸发，彻底除掉覆盖在其上面的金属膜（见图6）。如果金属层的厚度为150nm或者更薄，一个激光单脉冲就能完全清除——边缘清晰，没有断裂，线路宽度甚至只有10微米。
      

        实际上对于大部分弯曲的电路应用更为有效的最佳厚度大约为500埃，这类电路一般不能承载高电流。在这个厚度上，一个面积达到 400mm2 的电路能够用1J的脉冲能量加工。专为这种应用设计的准分子激光器，通常的工作脉冲重复频率为几百赫兹。例如，采用300Hz单脉冲激光能够制造 18000电路/分钟。加工过程设置成轴-轴方式，并不断地进料，甚至在进料速率为几十米每秒情况下，因为激光短脉冲排除了产生污点的可能性。另外，一些制造商采用卷-卷的加工方法，通过步进运动对网格进行光学扫瞄。激光直接印刷可以采用几种不同的塑料基片（PET，聚酰亚胺，PEN和PMMA）和所有的导体包括铜、金、银、铂、铝，甚至钛。与采用传统的湿的光化学的平版印刷比较，制造商结合了多种加工工艺的优点。最主要的一点就是过程简单；一个简单的干加工替代了几个独立步骤。同时，这种方法消除了化学试剂的成本和处理因素。此外，金属碎片可由真空系统回收，实现了贵重材料的循环反复利用。
        
        总结

        短波段准分子激光器大大推动了智能薄膜的发展和各领域中快速成型技术的应用。结合紧凑的快速方便地进行衬底处理的自动化真空系统，可以高效生成具有良好均匀性和满足预定的物理特性要求的化学计量比的多层薄膜。稳定的高脉冲能量输出特性为纳米技术提供了可控、可重复的靶烧蚀方法，伴随轴-轴式加工方法可达到很高的生产效率。

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激光脉冲退火提高先进器件的性能 发布时间：2009-05-18 18:21:59 文章来源：Semiconductor International半导体国际

导读: 激光脉冲退火（LSA）作为具有突破意义的新技术，对于先进的结工程，LSA可以实现无扩散的结，具有最低的电阻。采用LSA可以制造出更高性能的器件，具有更高的驱动电流，更低的漏电流，
关键字激光脉冲  退火   作者：Y. Wang, J. Hebb, D. Owen and A.M. Hawryluk, Ultratech Inc., San Jose --



毫秒和微秒级别的LSA退火工艺可以提高逻辑器件和存储器器件的性能。降低热预算需要更短的小于400 μsec的退火工艺。

随着设计规则的不断缩小，需要更好的控制超浅结和突变结以及更高的杂质掺杂浓度。并且，新材料使得工艺对热预算的要求变得更加苛刻。这需要退火设备能够提供更短的退火时间和更加精确的温度控制。业界已经证明，激光脉冲退火（LSA）作为具有突破意义的新技术，对于先进的结工程，LSA可以实现无扩散的结，具有最低的电阻。采用LSA可以制造出更高性能的器件，具有更高的驱动电流，更低的漏电流，这样设计工程师就有更多的产品提升机会。

目前，LSA工艺已被大多数高性能逻辑器件制造商所采用。相对于传统的退火工艺，LSA可以实现更佳的芯片内温度分布以及应力均匀性，从而获得更佳的参数良率。并且，LSA还具备灵活性和可扩展的能力，与诸如应力硅、绝缘体上硅（SOI）、高k值栅绝缘材料/金属栅和其它新型器件结构具有良好的工艺兼容性。

我们将在下文中介绍LSA工艺和集成方法、工艺扩展性、最新的器件结果、LSA对于温度诱导应力和图形对准偏差改善的独特特性以及工艺控制和制造方面的问题。

应用于先进逻辑器件的LSA技术

从65 nm技术节点开始，LSA技术逐渐成为制造工艺中的关键技术，能够提高器件性能以及控制亚阈值漏电流。LSA在前道工艺（FEOL）中的典型应用包括：减少多晶硅耗尽层宽度、形成超浅结（USL）以及增强源/漏接触区杂质的激活。最近，LSA开始应用于控制halo区杂质分布以及利用激光诱导外延生长来控制沟道应力。

LSA的一个重要贡献在于其能够轻松地与标准CMOS工艺相集成。简单来说，可以直接使用LSA来替代现有的快速热退火工艺（RTA），而无须对已有工艺做任何调整；由于提高了杂质的激活率以及减少了多晶硅耗尽层宽度，因而改善了器件的驱动电流。更进一步的优化可以通过降低RTA退火温度以及改进源/漏区杂质分布来实现。最终，单纯的LSA工艺可以实现最佳的器件性能（图1）。单纯的LSA工艺需要对器件设计进行优化，使之与无杂质扩散的工艺相适应。对于45 nm技术节点，主流工艺仍将是低温RTA与LSA的混合工艺。最新关于LSA应用的研究是多步退火来获得最佳的器件性能。



图1．采用激光脉冲退火（LSA）直接取代快速热退火（RTA）工艺，或者做更进一步的工艺优化，可以降低退火工艺温度以及改进源/漏区杂质的分布。


全球许多器件制造商都报道了在不同技术节点的体硅和SOI衬底上应用LSA来改善器件性能。测试结果表明：二氧化硅反型层厚度减少了1 Å，Ion/Ioff提高了20%，环路震荡器延时降低了10%。

根据对器件优化方式的不同，LSA不仅能够改善器件性能，还可以降低功耗。例如：采用低温RTA+LSA工艺得到的扩展电阻与标准RTA工艺相同，但PN结结深更浅，且可减少栅极与源/漏区之间的交叠程度。这样，可以在保证驱动电流不劣化的情况下改善阈值电压下降， 从而降低器件的亚阈值漏电流（更低的Ioff），实现更好的器件等比例缩减能力。

随着线宽缩小，器件寄生电阻也将随之减小，LSA的贡献更为显著。通常来讲，随着沟道长度缩短，本征沟道电阻将减小，而寄生电阻则相对不变。这将导致寄生电阻相对于本征电阻的比值提高。对于一种极端的情况，当沟道长度缩短到一定程度，将出现弹道输运，寄生电阻将成为最终的瓶颈。因此，随着器件特征尺寸不断缩小，LSA工艺所带来的寄生电阻减小，将使器件性能的改善变得更加明显。当技术节点从130 nm等比例缩小到65 nm，器件性能改善的趋势变得更加清晰。



图2．不同器件制造商采用LSA工艺代替标准的RTA工艺，使器件性能获得改善。


LSA在存储器领域的应用

LSA工艺同样可以改善DRAM器件的性能。DRAM器件通常包含两个主要的功能模块，用于数据存储的单元区以及含有逻辑控制和输入/输出接口的外围逻辑电路区。对单元区以及外围区内的晶体管的参数具有完全不同的要求。对于单元区结构，低漏电流是保证低功耗的重要条件，而对于外围区内的晶体管，高性能是保证更高带宽的必要条件。通过恰当的工艺优化，可以同时满足两个区域内晶体管性能的要求。实验证明高温LSA退火工艺还能提供额外的缺陷修复功能，减少PN结漏电流以及单元区内晶体管的栅诱导漏电流。并且，由于降低了接触和扩展电阻，显著的改善了外围区内晶体管的驱动电流。

LSA工艺的超低热预算特性还能用于杂质分布的控制和优化。这对于需要精确控制掺杂原子位置的先进器件来讲至关重要。其中一个应用为MONOS型的闪存器件，LSA能够减少多晶硅与其下层的二氧化硅-氮化硅-二氧化硅叠层之间价带的偏移。这提高了空穴的注入效率，从而使器件工作区间内的擦写速度提高了近100倍。


工艺延续性

从45 nm技术节点开始，由高k值栅绝缘材料和金属栅构成的先进栅叠层结构能够降低栅漏电和多晶硅耗尽层宽度。目前有两种工艺集成方式：后制作栅工艺和先制作栅工艺。在后制作栅工艺中，制造金属栅前要进行高温结退火；而对于先制作栅工艺，退火过程位于金属栅制造工艺后。

之前已经研究了LSA对高k /金属栅结构的影响。由于降低了热预算，可以实现更薄的等效氧化层厚度以及抑制界面层生长。另一个问题是关于高k材料的热稳定性。实验表明，1300°C以上的LSA工艺不会造成HfSiON材料发生非晶/单晶相的转变。使用激光退火工艺能够使基于铪基材料的高k值薄膜获得更佳的表面形貌和更低的漏电流。

国际半导体技术蓝图（ITRS）预测，为了继续维持等比例缩小，诸如finFET这样的多栅结构很可能会取代传统的器件结构来抑制短沟道效应。这种结构通常含有更窄的半线宽和高深宽比结构。光线散射成为这种非平面结构所面临的一个问题，它会引起不均匀的光吸收和不一致的温度分布。首先，由于散射效应遵循瑞利（Rayleigh-type）散射，退火工艺中的热辐射波长至关重要。波长越短，散射越强，因此，使用较长波长的CO2激光（用于LSA工艺）所产生的散射效应将比使用可见光或者近红外线波长光源小几个数量级。

降低损耗

版图决定的系统可变性会对器件参数良率造成影响。由于对光线吸收的不均匀性，基于照明技术的瞬间RTA工艺可能会造成芯片内器件参数的非均匀性。芯片上的不同位置具有不同的折射率和图形密度，因此会产生不同的光线吸收。温度的变化会造成杂质激活率的变化以及杂质的横向扩散，从而造成器件性能和漏电的非均匀性。这些可变性都与芯片的版图相关，被称之为“图形密度效应”。通过使用较长波长的p型偏振光的CO2激光光源，以Brewster角入射到晶圆衬底，使表面反射率接近零，从而最小化图形密度效应。这使得耦合效率最大化，最重要的是，改善了光线吸收的均匀性。

由于具有更低的图形密度效应和更小的扩散，LSA可以用来改善芯片内器件性能的可变性。15通常一些环路振荡器会嵌入在芯片内的不同位置，因此我们可以画出这些环路振荡器的统计分布。与常规的RTA工艺相比，LSA结合更低温度的RTA可以降低平均延时并且使延时分布曲线宽度变窄（图3）。目前，多家制造商已经开始在不同产品中使用这种混合工艺，并且无须增加吸收层或抗反射层。



图3．LSA工艺可以降低环路振荡器的平均延时，并且延时分布曲线宽度变得更窄。


生产过程中的工艺控制

大规模生产过程中，对于LSA工艺峰值温度的测量和控制变得至关重要。生产效率优势包括：通过优化晶圆内均匀性和晶圆间的可重复性来改善器件参数良率；通过优化退火温度来获得最优的器件性能，同时还要避免产生缺陷和漏电问题对良率的劣化；通过实时工艺控制和优化减少晶圆报废；跟踪统计工艺控制（SPC）。

尽管晶圆上不同图形对LSA的吸收具有均匀性，但是我们必须控制激光输出功率本身具有的可变性。测量LSA系统的峰值温度是常规基于照明技术的RTA工艺所未曾遇到过的。对于常规RTA系统，晶圆厚度方向仅存在很小的温度梯度（热扩散长度在几个毫米的量级），因此，可以在没有器件图形的晶圆背面测量峰值温度。

而对于LSA工艺，沿晶圆厚度方向存在相当大的温度梯度（热扩散长度约为100 μm），因此必须在晶圆表面测量温度峰值，而晶圆表面通常存在器件图形。更进一步来讲，由于LSA工艺使用短暂的退火时间，因而温度控制环路的工作频率要比RTA工艺中所使用的控制电路高几个数量级。我们开发出的温度控制系统可以在工艺过程中实时测量晶圆表面的温度峰值，并且根据测量结果实时调整激光功率，从而实现对温度峰值的精确控制。

图4所示为LSA系统框架的示意图，该系统包括了测温装置和反馈回路。CO2激光束通过反射光系统形成平行光照射到晶圆表面，从而局部加热晶圆。晶圆固定于X-Y平台上的加热卡盘上，平台按控制程序运动，从而使晶圆上的区域按一定顺序接受CO2激光束的照射。通过测量辐射强度，并通过一定的算法将强度换算成温度，从而确定了晶圆上局部加热区域的温度峰值。通过微调激光功率来维持均匀的温度峰值。测温设备独特的设计避免了由于薄膜干涉效应所产生的表面发射率非均匀性的问题。控制回路工作于10 kHz的工作频率下，电路反应时间比晶圆表面的热反应时间约高10倍。测温模块已经成功的集成到LSA系统中，并且在多家IDM和代工厂中用于量产。



图4. 使用恰当的转化算法，能够将局部加热区域的热辐射强度的测量值转化为晶圆表面温度的峰值。通过对激光功率的微调来维持温度峰值的均匀性。

工艺重复性

为了证明生产过程中LSA系统的温度控制性能，采用了方块电阻检测方法。以两个月为一个周期，采用LSA激光退火工艺对硼注入的薄膜进行退火，在未使用LSA温度控制系统情况下，测量退火后的薄膜电阻（Rs）。同样的实验在使用实时温度控制系统下进行。图5所示为4个月测量周期内，方块电阻均值的分布曲线，图中显示的数据测量值与目标值之间的差异。采用LSA温度控制系统后，晶圆间方块电阻均值的重复性提高了4倍。图6为晶圆内方块电阻的均匀性，数据以采用温度控制系统后SPC控制上限（UCL）为基准进行归一化。结果温度控制系统使得晶圆内方块电阻的均匀性提高了1.7倍。




图5. 使用和未使用LSA温度控制系统，硼掺杂薄膜方块电阻均值的重复性。




图6.晶圆内硼掺杂薄膜方块电阻的均匀性，数据点为以SPC控制上限为基准归一化后的值。


LSA温度控制系统的性能还在实际产品上进行的评估。图7所示为一个产品批次内晶圆的平均温度。平均温度的重复性为1.3°C (1σ)。我们还对其它多个制造商产品的主要电学参数进行了验证，其变化曲线与温度变化曲线吻合，因此，可以通过优化温度峰值来优化器件性能。



图7.典型产品批次内晶圆的平均温度，波动曲线为实际测量温度值，直线为目标温度设定值。


优化热过程中的应力

毫秒退火工艺需要使用更高的退火温度，这会使晶圆发生翘曲以及器件结构发生弛豫。成功地集成毫秒退火需要对热过程进行控制，从而减小晶圆变形，实现均匀的工艺诱导的应变。通常来讲，由于时间间隔短暂，很难直接定义工艺过程中所产生的瞬间应变。但是，通过测量退火前后晶圆的翘曲程度可以帮助了解晶圆在退火瞬间的机械反应。LSA可以灵活的调整对应变产生直接影响的工艺参数，包括温度、退火时间、晶圆卡盘温度以及晶圆在反应腔内方向。通过优化次要参数，例如激光束扫描方式，也可以对应变和翘曲进行优化。

高温退火过程可能会产生两种截然不同的应力；由于相变或结构改变所产生的应力会导致结构（例如：非晶材料结晶化）中某些部分的密度发生变化，另一种应力来自于器件结构和衬底之间不同的热膨胀系数。由于两种应力产生的物理机制不同，其对器件性能的影响也随之不同，因此了解这两种应力之间的区别很重要。无论是那种情况，都可以通过改变LSA工艺参数来控制结构变化或热失配所产生的应力来优化器件性能。

嵌入式碳化硅（e-SiC）退火工艺是退火导致材料结构转变的一个实际例子。在这个应用中，e-SiC会在源/漏区内产生应力，从而提高NMOS器件的性能。e-SiC所产生的应力由碳原子含量以及碳原子在硅晶格中的替代方式决定，例如替代式还是间隙式；对于给定的碳原子含量，当替代式比例提高时，e-SiC所产生的应力也随之提高。最新的研究显示：使用LSA工艺在1300°C进行退火能够提高替代式碳原子的比例，而使用较低退火温度的常规RTA则会降低比例。

对于任何高温工艺，热效应所产生的应力失配以及相关的弹性应力会随温度升高而增大。当结构应力高于屈服应力后，材料将发生弹性形变或者产生位错。退火所带来的晶圆弯曲或者翘曲都与位错产生、成核以及扩展过程中所产生的应力弛豫相关。毫秒或微秒级别的退火工艺与常规的RTP退火之间存在着本质区别，由于存在相对较高的温度梯度和应变率，RTP容易在材料中产生应力和应变。

LSA工艺会在晶圆厚度方向和晶圆平面内产生温度梯度。由于晶圆从几摄氏度预加热到几百摄氏度，并且峰值温度位于晶圆表面，这是造成晶圆厚度方向温度梯度的原因。因此，器件顶层处于温度峰值，而衬底的温度则相对较低，造成进一步的应变失配。晶圆内的温度梯度与LSA工艺的扫描方式有关。未被激光束扫描的区域，材料处于较低温度，而已被扫描过的区域则处于急速冷却过程中。因此，处于激光照射区域内的材料形变受到周围低温材料的限制。横向束缚力约束材料之间的热失配应变，导致屈服应力的提高。因此，毫秒级扫描退火系统相对于非扫描系统在限制应力和形变方面具备内在优势。

传统退火与微秒级退火之间第二个重要区别在于对应变率的影响。首先，应变率与加热律成正比例，并且在足够高的应变率下，材料屈服特性通常依赖于应变率和温度。图8所示为相同退火温度下，退火时间从500 μsec到1200 μsec之间变化，LSA工艺在晶圆表面所产生的表面起伏。以退火时间为800 μsec为基准，将表面起伏的波峰到波谷（P-V）之间的变化进行归一化。我们可以清楚地发现，当退火时间缩短2.4倍（从500 μsec到1200 μsec）后，晶圆表面形变将降低3.5倍。并且，晶圆表面形变与退火温度之间的关系还与退火温度和构成器件的材料（例如：含有嵌入式SiGe的器件的Ge的含量）有关。尽管如此，随着退火时间的缩短，应变率和屈服强度阈值将会升高，弹性形变（可恢复的）量相对于塑性形变（永久性的）量的比例也会随之提高。因此，当退火时间低于某一临界值时，晶圆形变将完全由弹性形变构成，因而，退火工艺所产生的形变将最小化。


      

图8.缩短退火时间可以减轻晶圆形变。


除了利用退火时间控制形变，退火温度也可以用来调节应变量。随着温度的升高，应变失配将增大，而屈服应力将减小。诸如LSA这样的扫描系统还提高了额外的形变控制自由度。实验表明衬底晶格取向、衬底预热温度、扫描方式以及光源特征都会对晶圆翘曲产生影响。

尽管退火工艺所产生的形变量对器件性能会产生很大影响，应力驰豫的均匀性也同样会对器件集成工艺产生影响。应变均匀性对后续工艺的影响来自于图形位置偏移，这会对曝光工艺的对准精度产生影响。特别来讲，可以通过应变均匀性来定义图形偏移的潜在趋势，这种所谓的应变非对准趋势可以通过X和Y两个方向上的应变梯度来计算。图9所示为采用常规对准精度测量设备所获得的图形非对准量与晶圆上平均应力非对准趋势之间的关系曲线。来自四片相似晶圆的8个数据点构成了一条直线，这表明对准精度偏差与应变均匀性之间存在良好的相互关系。因此，优化亚毫秒LSA退火工艺可以极大的改善对准精度：一个特殊的例子表明，将LSA退火时间从800 μsec缩短到400 μsec能够极大降低应变幅度和应变非均匀性，这使得对准精度改善了大约3倍。



图9．应力均匀性与对准精度之间具有良好的吻合性。


结论

毫秒和微秒级别的LSA退火工艺可以提高逻辑器件和存储器器件的性能。相对于其它常规的退火工艺，LSA工艺会减少晶圆上的应力和图形对准问题，这已经为许多顶级器件制造商所证明。随着器件尺寸进一步缩小，热预算也随着降低，因此需要更短时间的退火工艺。对于45 nm和32 nm技术节点，需要退火时间小于400 μsec的LSA退火工艺。

苏北人

韩国研制成功基于SWCNT的全光纤飞秒锁模激光器 发布时间：2010-02-02 10:26:10 文章来源：中国光学期刊

　《OPTICS EXPRESS》最近发表了韩国研究人员Sun Young Choi, Fabian Rotermund等人的文章，报道了基于单壁碳纳米管（Single-walled carbon nanotubes，SWCNT）的全光纤飞秒激光器。

　　研究人员近来对SWCNT进行了深入而广泛的研究。因为具有良好的光学，电学和材料特性使其在光电应用领域具有巨大的应用潜力。比较值得一提的是SWCNT的三阶非线性系数较大，可以作为激光领域中的调Q器件或者被动锁模器件。目前较为常用的半导体可饱和吸收镜（SESAM）工艺复杂，价格昂贵，而SWCNT成本低廉，且其弛豫时间快于SESAM，损伤阈值高，应用光谱范围广，目前已有许多超短脉冲激光器利用SWCNT替代SESAM实现了稳定锁模脉冲输出，取得了不错的结果。



                                                                     实验装置图

　　SWCNT应用在光纤锁模激光器中已有以下几种途径。一种是将SWCNT当做一面镜子，但这样并非全光纤激光器，需要不断地通过透镜耦合和提取，损耗较大；另一种方法是直接将SWCNT沉积在光纤外包层，这样虽然实现了全光纤激光器的设计，但是却降低了光纤的损伤阈值，使得光纤性能下降。文章研究人员为了解决以上问题，利用一段空心光纤，灌入SWCNT溶液，再烘干的方法得到了一段特殊的SWCNT光纤（称为填充碳纳米管的空心光纤，记为SWCNT-filled HOF）。以该光纤为锁模器件实现了全光纤锁模激光器。实验装置图如图所示。

　　通过控制SWCNT-filled HOF的长度来进行色散补偿，实验最终取得了490 fs的超短脉冲输出。中心波长为1567 nm，谱宽为5.5 nm。重复频率为18.5 MH

　　摘译自：Femtosecond mode-locked fiber laser employing a hollow optical fiber filled with carbon nanotube dispersion as saturable absorber, Optics Express, 23 November, Vol.17, No.24, pp.21788-21793(2009)

(编辑：wander)

st小牛

早啊#bb#

苏北人

激光测风雷达 发布时间：2010-02-02 10:36:54

　测风雷达能自动跟踪探空气球。测量以大气高度为函数的风速、风向，并接收处理探空仪探测的温度、湿度、气压等气象要素信息。多普勒激光测风雷达是方兴未艾的一种全新的大气风场探测手段。但是激光测风雷达直接测量的是视线方向上的激光反射光的频移(视线风速)。在这个基础上，激光雷达还必须能够获得多方位的风速数据才能够反演出风场。这就需要相应的光学扫描系统，它在保证发射、接收视场重叠的前提下，控制激光束投射到指定的方向，使激光雷达获得不同视线角度的风速数据。介绍的激光雷达测风系统中的光学扫描部分实现了以上要求，在水平旋转和俯仰控制上的精度都达到了<0。5°。完全能够满足激光测风系统的实用需要。

　　测风雷达系统，可以提供标准和详细的测风数据，可在多个高度对风进行测量，且具有很高的分辨率，测量高度可达200m或更高。WINDCUBE系统广泛应用在各个领域：空气质量输入软件模式，气象短时预报，优化空中交通和减少意外事故的发生，在风能方面可以更好的预报风量。WINDCUBE的研制使LIDAR发展进入新纪元。(编辑：wander)

苏北人

世界最大激光器“国家点火装置”有望年底聚变点火实验 发布时间：2010-02-03 09:55:14 文章来源：新浪科技

据英国《新科学家》网站报道，美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室科学家近日利用世界上最大的激光器“国家点火装置”进行的一项实验取得了重大突破，实验中激光束成功地将目标物质压缩成球体。这次实验的成功标志着国家点火装置正在向实现聚变反应点火的目标迈进。

    　据了解，国家点火装置如果实现聚变反应点火，它所产生的能量将比激光所输出的能量要多得多。在国家点火装置中，激光被用来加热聚变燃料球直到其爆炸。在这一过程中，燃料球内核被加热和压缩，最终达到核聚变所需要的高温和高压。

   　 此前的实验大都被不规则的内爆现象所干扰，这种不规则内爆浪费了大部分的输入能量。但是近来，美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室科学家布莱恩-麦克高文所领导的研究小组已经成功地利用国家点火装置将目标物质压缩成球体，而不是压缩成薄烤饼形状或者其他畸形的形状，从而为将来的聚变尝试铺平了道路。拥有192束激光束的国家点火装置于2009年开始正式投入运营。

    　研究小组所使用的目标物质并没有包含聚变反应的关键成分(即氢的两个同位素氘和氚)。但是，这些目标物质的对称内爆现象表明，国家点火装置应该能够以1.2至1.3兆焦耳能量的激光脉冲点燃聚变反应，这一能量远远低于国家点火装置所能够达到的1.8兆焦耳的全部能量。国家点火装置负责人杰夫-卫索夫表示，“根据从实验中所看到的结果，我们认为我们正在迈向聚变点火的路上。”

    　去年，研究人员逐步地提高了激光的输出能量，并最终达到了超过1兆焦耳的总能量。现在，他们又在10厘米厚的铝靶室里增加了新的设备，并且安装了巨型水泥门，用以容纳在未来聚变实验中所产生的中子。

   　 数个月后，科学家们将开始测试一系列新目标，用以评估激光束的交互作用和压缩能力。如果一切顺利的话，在今年年底他们可能会尝试聚变点火实验。



　　在国家点火装置中进行聚变实验，这一过程共分为两个阶段。首先，激光束将被发射进这个被称为空腔的金属圆柱体的两端，该空腔中有一个聚变燃料球。在大约15纳秒的时间内，空腔的温度将达到330万摄氏度，从而引起X射线密集爆发。这种爆发将目标物质内核压缩到聚变反应所需的密度，从而使物质发生了内爆现象。

(编辑wander)

苏北人

下午好啊

苏北人

激光知识再教育,对于我来说确实有些难..........哈哈.......有物理学家吗???????????????


出来指导指导,谢谢乐............

苏北人

核聚变点火激光装置产生过程揭秘 发布时间：2009-04-16 11:07:23

   2009年4月，耗资达35亿美元的美国“国家点火装置”(NIF)正式开始进行相关实验，并计划于2010年最终实现聚变反应。届时会将192束激光同时照射在一个微小的目标上，是迄今世界上性能最强大的激光装置。英国《新科学家》杂志网站13日撰文揭秘世界最强激光产生过程。以下为全文：

　　“国家点火装置”是美国国家核安全管理局(NNSA)的库存管理计划的关键环节。在受控实验室条件下，“国家点火装置”将进行聚变点火和热核燃烧实验，实验结果将为NNSA提供相关武器生产条件的实验手段。这些条件对NNSA在不开展地下核试验的条件下评估并验证核武库的工作至关重要。“国家点火装置”实验将研究武器效应、辐射输运、二次内爆和点火相关的物理学机理，并支持库存管理计划继续取得成功。“国家点火装置”是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统，用于在实验室条件下实现人类历史上的第一次聚变点火。192束矩形激光束将在30英尺的靶室中实现会聚，其中靶室内含有直径为0.44厘米的氢同位素靶丸。发生聚变反应时，温度可达到1亿度，压力超过1000亿个大气压。

　　以下是“国家点火装置”产生最强激光的几大步骤：

　　1、安装球形外壳



　　为了产生聚变所必须的高温和高压，“国家点火装置”将汇聚其所有192束激光束同时射向一个氢燃料目标之上。“国家点火装置”呈球形(如图所示)，直径约为10米，重约130吨。装置内有一个目标聚变舱，点火实验就发生于目标聚变舱内。整个球体由18块铝材外壳拼接而成，每块外壳均约10厘米厚。球体外壳上正方形窗口就是激光束的入口，而圆形窗口则是用来安装和调节诊断装置，诊断装置共有近100个分片。

　2、用调节器调整靶位



　　这是目标聚变舱内部的照片。激光束通过外壳上的入口进入目标舱，把将近500万亿瓦特的能量瞄准于位置调节器的尖端。图中右侧的长形带有尖端的物体就是位置调节器，每次实验的目标氢燃料球就置放于尖端之上。当所有激光束全部投入时，“国家点火装置”将能够把大约200万焦耳的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上，它比此前任何激光系统所携带能量的60倍还要多。当激光束的热和压力达到足以熔化小圆柱目标中氢原子的时候，所释能量要比激光本身产生的能量更多。氢弹爆炸和太阳核心会发生这类反应。科学家相信，总有一天通过核聚变而不是核裂变会产生一种清洁安全的能源。



　　3、将燃料放入燃料舱(圆柱体)



　　进入“国家点火装置”的所有192束激光束都将被引向图中这个铰笔刀大小的圆柱体。该圆柱体中将装有聚变实验所使用的目标燃料，目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。实验时，激光束将通过各自窗口进入目标舱内，从各个方向压缩和加热氢燃料球，希望能够产生自给能量的聚变反应。曾经有不少科学家认为可控核聚变反应是不可能实现的。近年来，科学家找到了一些点燃热聚变反应的方法，美国研究人员找到的方法是利用高能激光。虽然科学家们也尝试了其他种核聚变发生技术，但从已完成的实验效果看，激光技术是目前最有效的手段。除激光外，利用超高温微波加热法，也可达到点燃核聚变的温度。

　　4、压缩并加热燃料



　　所有激光束进入这个金属舱内部时，他们将产生强烈的X光线。这些X光线不仅仅可以把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点，它还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。尽管激光的爆发只能持续大约十亿分之一秒，但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成氦，同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变，直到燃料用尽为止。在激光点火装置内，一束红外线激光经过许多面透镜和凹面镜的折射和反射之后，将变成一束功率巨大的激光束。然后，研究人员再将该激光束转变为192束单独的紫外线激光束，照向目标反应室的聚变舱中心。当激光束照射到聚变舱内部时，瞬间产生高能X射线，压缩燃料球芯块直至其外壳发生爆裂，直到引起燃料内部的核聚变，从而产生巨大能量。


　　5、用磷酸二氢钾晶体转换激光束



　　激光束在进入目标舱内之前，必须要先由红外线转换成紫外线，因为紫外线对加热目标燃料更为有效。激光转换过程必须要使用磷酸二氢钾晶体。图中的这块磷酸二氢钾晶体重约360公斤。首先将一粒籽晶放入一个高约2米的溶液桶中，经过两个月的培养才可形成如此巨型的晶体。然后将晶体切割成一个个截面积约为40平方厘米的小块。“国家点火装置”共需要大约600多块这样的晶体小块。“国家点火装置”将被用于一系列天体物理实验，但是，它的首要目的是帮助政府科学家确保美国“老年”核武器的可靠性。“国家点火装置”项目的建造计划于上世纪90年代早期提出，1997年正式开始建设。

（编辑：曾聪）

明月555

激光炮向空头开火，瞬间就消灭他们#*22*# #*22*# #*22*#

苏北人

探访世界最大激光器 192束激光点燃人造太阳 发布时间：2009-05-08 11:26:14 文章来源：新浪科技

   5月8日消息，据国外媒体报道，在劳伦斯•利弗莫尔国家实验室(LLNL)国家点火设施(NIF)的科学家，希望利用192个激光束和一个由400英尺长的放大器及滤光器阵列构成的装置，制造出一个像太阳或者爆炸的核弹一样的自维持聚变反应堆(self-sustaining fusion reaction)。最后激光装置安装完毕后，《连线》网站记者参观了这个点火设施。观看看世界上最先进的科学设备。

　　1.美国“国家点火装置”


这个大部头看起来可能很像迈克尔•贝执导的《变形金刚》中的人物，但是这个大型机器很快就会成为地球上的恒星诞生地。



　　美国“国家点火装置” 位于加州，投资约合24亿英镑，占地约一个足球场大小。。“国家点火装置”由192个激光束组成，产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。2010年，192束激光将被汇聚于一个氢燃料小球上，创造核聚变反应，打造出微型“人造太阳”，产生亿度高温。

　　2.庞大的靶室


庞大的靶室


　　在庞大的靶室里，192束激光束进入直径是33英尺的蓝色真空室，在那里跟一个胡椒瓶大小的目标物相撞。然后这些光束会以动力较低的红外线的形式，从该仪器的不同部位出来，这个部位跟DVD播放器的内部结构类似。接着激光经过一系列复杂的放大器、过滤器和镜子，以便变得足够强大和精确，可以产生自维持聚变反应堆。

　　3.包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球


包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球


　　这个铍球包含放射性氢同位素、氘和氚。科学家将利用这个系统的192个激光器产生的X射线轰击它。核子熔合的关键是有足够的能量把两个核子熔合在一起，在这项实验中用的是氢核子。由于把两个核子分开的斥力非常强，因此这项任务需要利用极其复杂的工程学和特别多的能量。

　　例如，在光束进入真空室(包含图片上方的目标物)之前，激光必须通过巨大的合成水晶，转变成紫外线。发射到真空室里的光束会进入一个被称作黑体辐射空腔(hohlraum)的豆形软糖大小的反射壳(reflective shell)里，光束的能量在这里产生高能X射线。从理论上来说，X射线的能量应该足以产生可以克服电磁力的热和压力，这样核子就能熔合在一起了。电磁力促使同位素的核子分开。

　　4.靶室顶部的起重机和气闸盖


靶室顶部的起重机和气闸盖


　　在第一张照片的靶室顶上，是用来把底部仪器放入真空室的起重机和气闸盖。如果这个仪器产生作用，它将成为未来发电厂的前身，将提高科学家对宇宙里的力的理解。当常规核试验被禁止的时候，它还有助于我们了解核武器内部的工作方式。

　　5.精密诊断系统


精密诊断系统


　　激光束将被发射到精密诊断系统里，以在它进入靶室以前，确定它能正常工作。


　6.激光间


激光间


　　在激光间(laser bay)里眺望，会看到国家点火设施的激光间2号向远处延伸超过400英尺，激光在从这里到达靶室的过程中，会被放大和过滤。过去35年间，科学家在劳伦斯•利弗莫尔国家实验室建设了另外3个激光熔合系统，然而它们都不能生成足够达到核子熔合的能量。第一个激光熔合系统——Janus在1974年开始运行，它产生了10焦耳能量。第二项试验在1977年实施，这个激光熔合系统被称作Shiva，它产生了10000焦耳能量。

　　最后一项实验在1984年实施，这个被称作Nova的激光熔合项目产生了30000焦耳能量，这也是它的制造者第一次相信通过这种方法可以实现核子熔合。国家点火设施科研组制造的这个最新系统有望产生180万焦耳紫外线能量，科学家认为这些能量已经足以在劳伦斯•利弗莫尔国家实验室里产生一个小恒星。

　　7.磷酸盐放大玻璃


磷酸盐放大玻璃


　　国家点火设施包含3000多块混合着钕的磷酸盐放大玻璃，这是在熔合试验中用来增加激光束的能量的一种基本材料。这些放大玻璃板隐藏在密封的激光间周围的围墙里。

　　8.技术人员在激光间里安装光束管


技术人员在激光间里安装光束管


　　技术人员在激光间里安装光束管，激光通过这些管会进入调试间。激光在调试间里会被重新改变运行路线，并重新排列，然后被输送到靶室里。

　　9.紧急停运盘


紧急停运盘


　　在整个国家点火设施里，标明激光位置的紧急停运盘(emergency shutdown panels)，可在激光发射时，为那些在错误的时间站在错误的地方的科学家和技术人员提供安全保障。

　　10.光导纤维


光导纤维


　　光导纤维(黄色电缆部分)把低能激光传输到能量放大器里。然后在通过混有钕的合成磷酸盐的过程中，利用强大的频闪放电管放大。


　　11.能量放大器


能量放大器


　　能量放大器隐藏在天花板上的金属覆盖物下面，它含有可增大激光能量的玻璃板。在激光刚刚进入放大玻璃前，灯管把能量吸入玻璃里，接着激光束会获得这些能量。

　　12.可变形的镜子


可变形的镜子


　　可变形的镜子隐藏在天花板上覆盖的银膜下面，这种镜子是被用来塑造光束的波阵面，并弥补它在进入调试间前出现的任何缺陷。每个镜子利用39个调节器改变镜子表面的形状，纠正出现错误的光束。你在照片中看到的电线是用来控制镜子的调节器的。

　　13.激光放大器


激光放大器


　　激光束在进入主放大器和能量放大器前，较低前置放大器会放大激光束，并给它们塑形，让它们变得更加流畅。

　　14.便携式洁净室


便携式洁净室


　　科学家利用一个独立的便携式洁净室(CleanRoom)运输和安置能量放大器和其他元件，这个洁净室就像用来装配微芯片的小室。

　　15.能量放大器


能量放大器


　　每个能量放大器都被安装在洁净室附近，然后利用遥控运输机把它们运输到梁线所在处。

　　16.技术人员校对能量放大器


技术人员校对能量放大器


　　从照片中可以看到，能量放大器在被放入梁线以前，技术人员正在对它进行校对。

　　17.模仿NASA的主控室


模仿NASA的主控室


　　照片中的主控室看起来跟美国宇航局的任务控制中心很相似，这是因为前者是模仿后者建造的。国家点火设施并不是利用这个主控室把火箭发射到外太空，而是设法通过激光，利用它把恒星的能量(核子熔合)带回地球。

　　18.光束源控制中心


光束源控制中心


　　光束源控制中心即已知的主控振荡器室，看起来跟数据中心(Server Farm)很像，但是这个控制中心不是利用电脑，而是安装了一排排架子。光束通过光纤前往能量放大器的过程中，看起来就像网络供应商使用的网络。

　　19.国家点火设施的激光源


国家点火设施的激光源


　　国家点火设施的激光是从一个相对较小、能量较低，并且比较呆板的盒子里发射出来的。这个激光器呈固体状态，跟传统激光指示器没有多大区别，不过它们发射的光波波长不一样，前者是红外线，后者是可见光。

　　20.高能灯管


高能灯管


　　高能灯管(flashlamps)跟照相机里的灯管一样，但是前者的体积超大，它可以用来激发激光。每束光束刚产生时，强度仅跟你的激光指示器发出的激光强度一样，但是它们在二十亿分之一秒内，强度就能曾大到500太拉瓦，大约是美国能量输出峰值时功率的500倍。

　　这一结果是能实现的，因为该实验室里拥有巨大的电容器，里面储存了大量能量。这个电容器非常危险，当它充电后，这个房间将被封闭，禁止任何人靠近，以免出现高压放电现象，伤着来访的人。

　　国家点火设施的外面看起来很像《半条命(Half-Life)》的拍摄现场，这种普通的外观掩饰了在里面进行的历史性科学研究。

苏北人

英国拟造世界最强激光获取核能 发布时间：2009-07-06 10:31:45 文章来源：网易探索

     英国的科学家日前称，他们目前正计划在英国的牛津郡建造世界上最强大的激光中心，该激光中心可以模拟太阳内部的温度和压力环境，然后利用激光粉碎微型氢燃料球芯块，进而产生不会带来任何污染的能量。

        模拟太阳内部温度和压力 英国卢瑟福•阿普尔顿实验室高能激光项目的负责人约翰•科里尔博士说：“我们的目标是通过将其转变为纯粹的能量来毁灭物质，这与为恒星供能的过程是一样的。我们的任务是，找出如何控制它为人类提供新能源的方法。”在法国，施工工程将始于国际热核反应堆合作计划的一项核聚变项目，这项耗资80亿英磅的项目使用磁场而非激光来制造核聚变环境。国际热核反应堆合作计划的首次“核子分裂和结合”有望于2022年实现。此外，它还碰巧与加州劳伦斯•利沃莫尔实验室的美国国家点火设备的启动发生在同一时候，该点火设备有望实现可控制核裂变的极限形式，它的成功将证明激光裂变具有发电的真正潜能。

        国家点火设备将使用192个激光束来触发微型冻氢颗粒中的核裂变，所有激光束都比目前工作的激光束要强大得多。国家点火设备负责人爱德•莫斯教授说：“我们的目标是实现一种核裂变形式，这样我们就可以从中取得比投入的能量多得多的能量，这便意味着有可能进行持续不断的核反应——这种聚变可被用来生成能量流。”在基于激光的裂变中，激光束可被用来在仅仅几分之一秒钟的时间里将燃料球芯块加热至1亿摄氏度——大约是太阳中心温度的10倍。原子爆炸产生的压力则可以在十亿分之一秒的时间内，将2毫米的球芯块粉碎为其体积的百分之一。莫斯说：“在某一点上，燃料球的表面会以每小时100万米的速度向中心移动，直到它比铅的密度高100倍。”

        在这种情况下，组成燃料的氢原子被分裂开来，形成一个电子和氢核的等离子体。当它们相互作用并熔入氦中时，它们会损失部分质量，以热、光和辐射的形式释放出能量。日益剧增的能量价格和对化石燃料安全的担心推动了人们对核聚变技术再次产生了兴趣。通过分析20世纪核科学的重大突破产生的社会和文化影响，彼特•史密斯警告称，科学家们数十年来已经为核聚变做了过多的宣传。科里尔也表示：“核裂变并不是解决能量短缺的万能药，但是如果有可能实现这个目标，回报还是非常巨大的。”

        目前的核电厂和核武器都是采用核裂变的方式来获得能量。然而，由于这种获得能量的方式采用的是对人体和环境造成极大破坏的放射性物质，核武器已被国际社会禁用，核裂变电厂也将渐渐退出能源舞台，最终登上能源舞台的就是核裂变，能源革命可能到此为止，以后人类将因为核聚变发电的成功而不再受能源匮乏的困扰。核聚变反应堆又称为“人造小太阳”，因为太阳和其他恒星本身就是一个巨大的核聚变反应堆，它们内部有大量氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)。在太阳高温高压的环境下，这些氘原子和氚原子不停地撞击而进行聚变反应，因此产生了照亮整个太阳系的巨大热量。

        科学家要想让氘原子和氚原子在特殊的位置发生碰撞并且发生聚变，需要1亿摄氏度以上的极高温环境。用核聚变原理造出来的氢弹就是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热，来触发核聚变起燃器，使氢弹得以爆炸。但是，用原子弹引发核聚变只能引发氢弹爆炸，却不适用于核聚变发电，因为电厂不需要一次惊人的爆炸，而需要缓缓释放出来的电能，也就是需要“可控核聚变”。多少年来，可控核聚变反应的梦想一直被许多科学家认为不可能实现。但是，科学家们最近进行的一些实验表明，处理如此高温的物质虽然十分困难，但也并非不可能。激光技术的发展，使可控核聚变的 “点火”难题有了解决的可能。目前，世界上最大激光输出功率达100万亿瓦，足以“点燃”核聚变。除激光外，利用超高温微波加热法，也可达到“点火”的温度。在最初的研究中，加热和容纳等离子体所需的能量超过了核聚变反应所产生的能量。也就是说投入大于产出，因此有科学家称“核聚变反应器是核物理学家的一个价格昂贵的玩具”。由此，1997年美国停止了核聚变反应的研究。然而没过多久，英国的欧洲联合实验室和日本的JT-60核聚变反应器都成功地使核聚变产生的能量大于它消耗的能量。日本研究核聚变反应甚至能达到5.2亿度的高温，每分钟产生的能量比消耗的能量高出25%。这项研究进展打消了一些国家政府的疑虑，进而重新投入资金研究核聚变反应。

苏北人

光致发光技术在检测晶体Si太阳电池缺陷的应用 发布时间：2010-06-08 10:45:52

引言

　　近年来，光伏产业发展迅猛，提高效率和降低成本成为整个行业的目标。在晶体Si太阳电池的薄片化发展过程中，出现了许多严重的问题，如碎片、电池片隐裂、表面污染、电极不良等，正是这些缺陷限制了电池的光电转化效率和使用寿命。同时，由于没有完善的行业标准，Si片原材料质量也是参差不齐，一些缺陷片的存在直接影响到组件乃至光伏系统的稳定性。因此，太阳能行业需要有快速有效和准确的定位检验方法来检验生产环节可能出现的问题。

　　发光成像方法为太阳电池缺陷检测提供了一种非常好的解决方案，这种检测技术使用方便，类似透视的二维化面检测。本文讨论的是光致发光技术在检测晶体Si太阳电池上的应用。光致发光(photoluminescence，PL)检测过程大致包括激光被样品吸收、能量传递、光发射及CCD成像四个阶段。通常利用激光作为激发光源，提供一定能量的光子，Si片中处于基态的电子在吸收这些光子后而进入激发态，处于激发态的电子属于亚稳态，在短时间内会回到基态，并发出以1150 nm的红外光为波峰的荧光。利用冷却的照相机镜头进行感光，将图像通过计算机显示出来。发光的强度与本位置的非平衡少数载流子的密度成正比，而缺陷处会成为少数载流子的强复合中心，因此该区域的少数载流子密度变小导致荧光效应减弱，在图像上表现出来就成为暗色的点、线，或一定的区域，而在电池片内复合较少的区域则表现为比较亮的区域。因此，通过观察光致发光成像能够判断Si片或电池片是否存在缺陷。

　　1 实验

　　实验选取大量低效率电池进行研究，现举典型PL图像进行分析说明。电池所用Si片为125 mm×125 mm，厚度(200±10)μm，晶向<100>，p型CZ太阳能级Si片。PL测试仪器的基本结构如图1，激光源波长为808 nm，激光装置中带有均化光器件，使光束在测量的整个区域均匀发光。由于载流子的注入，Si片或电池片中会产生电流使其发出荧光，在波长为1 150 nm时的红外光最为显著，所以选用了适当的滤光片和摄像头组合，使波长在1 150 nm附近的荧光得以最大的通过。冷却的摄像头(-50℃)在室温暗室中可以感光并生成512×512像素的图像，曝光时间为1 s。整个实验装置由微机程序控制。虽然PL可以直接测量Si片，但为了实验的对比性，本文均采用对电池的测量图像作对比。



　　2  结果与分析

　　2.1  原材料原因

　　单晶Si由于本身内部长程有序的晶格结构，其电池效率明显高于多晶Si电池，是Si基高效太阳电池的首选材料。然而，单晶Si内部杂质和晶体缺陷的存在会影响太阳电池的效率，比如：B-O复合体的存在会导致单晶电池的光致衰减；内部金属杂质和晶体缺陷(位错等)的存在会成为少数载流子的复合中心，影响其少子寿命。图2为高效率电池光致发光图像，发现除电池栅线外图像灰度均匀。



　　图3为Si片原材料存在严重缺陷的电池PL图片，分别俗称“黑边”和“黑心”片，PL图像中的黑心和黑边是反映在光照条件下该部分发出的1 150 nm的红外光强度较其他部分弱，说明该处有影响电子和空穴的辐射复合的因素存在。对于直拉单晶Si，拉棒系统中的热量传输过程对晶体缺陷的形成与生长起着决定性的作用。提高晶体的温度梯度，能提高晶体的生长速率，但过大的热应力极易产生位错。在图3(b)中甚至可以很清楚地看到旋涡缺陷，旋涡缺陷是点缺陷的*，产生于晶体生长时，微观生长速率受热起伏而产生的周期性变化造成杂质有效分凝系数起伏造成的。旋涡缺陷典型位错密度为106～107cm-3，远高于太阳能级单晶Si片所要求的缺陷密度(小于3 000 cm-3)。



　　原材料缺陷势必导致Si衬底非平衡少数载流子浓度降低，造成扩散结面不平整，p-n结反向电流变大，从而影响太阳电池效率。

　　2.2  扩散工艺

　　扩散是制备晶体Si太阳电池的关键工艺步骤，其直接决定着电池的光电转换效率。扩散的要求是获得适合于太阳电池p-n结需要的结深和扩散层的方块电阻，当p-n结较浅时，电池短波响应好，但同时浅结会引起串联电阻增加。结深过深，死层比较明显，高扩散浓度会引起重掺杂效应，使电池开路电压和短路电流均下降。在利用丝网印刷制电极的电池制作中，考虑到各个因素，太阳电池的结深一般控制在0.3～0.5μm，方块电阻在40～50Ω／□，选择的热扩散方法为液态源扩散法。Si片单片方块电阻的均匀性是衡量高温扩散效果的重要指标。方块电阻均匀性的提高使得电池的p-n结平整性变好，能够提高光生载流子的收集概率，增加短路电流，进而提高电池的转换效率。



　　图4(a)PL图像右侧出现阴影，还可以看到清晰手指印(方框处)，说明生产过程存在工艺污染现象。该电池片的光生诱导电流测试图如图4(b)，可以看到与PL图像对应处的诱导电流很低，也验证了电池对应区域存在载流子的强复合中心。利用硝酸溶液将电池电极腐蚀掉，通过四探针测试仪测量方块电阻，发现右侧方块电阻很大，扩散严重不均匀。

　　2.3  裂纹分析

　　裂纹分显裂和隐裂，前者可以通过肉眼直接观察到，而隐裂片即使通过显微镜也难以察觉。如图5所示，图5(a)为显裂片，裂纹区域对应在PL图片上是一块灰度低的区域(方框处)，如光学显微镜所示。隐裂片的PL图像和光学照片如图5(b)所示，通过PL图像可以在电池左右下角发现十字形裂纹，而在500倍的光学显微镜下却没发现任何异常。研究发现，十字形隐裂可能产生于由扩散工艺诱生的二次缺陷。众所周知，虽然Si材料在室温下极脆，但是当其到达熔点温度的60％(约740℃)以上时具有韧性。当装有Si片的石英舟被推入高温扩散炉时，具有很大面积厚度比的Si片受到的不均匀加热使得Si片中产生很大的温度梯度，相应地产生了很大的热应力，当应力超过Si的屈服强度时，扩散诱生缺陷就会产生。若组件中出现隐裂电池片，在经过热力循环、拉力等可靠性测试时很可能演变为破碎，将影响到整个组件的发电量，甚至威胁到整个光伏电站的安全。



　　2.4  其他情况

　　PL还可以校验其他参数，例如扩散长度、位错密度、电极不良、氧含量及过渡金属杂质浓度等，这取决于CCD的灵敏度。PL的测量范围能够从刚切割的Si片到电池，可以依次在每步测量结果的基础上，*估任一单独的工艺对最终电池功效的影响，在工艺卫生方面更是起着监督作用。本文关注的是单晶Si太阳电池检测，对于多晶Si电池，晶界处会出现灰度降低情况，但并不影响整体分析效果。PL成像优势包括测量时间短；对样品没有丝毫破坏性；非接触测量，可以支持Si片薄片化趋势；测量能在室温下进行，测量对象与光源之间的距离灵活可调，因此对样品尺寸没有限制。理论上PL可以测量电池串和组件，但实际上要使光均匀照射在组件上还是具有挑战性，因此PL多用于电池的质量控制。

　　3  结语

　　利用光致发光检测可以立即发现生产中存在的问题，及时排除，从而提高电池平均效率。目前，PL仍处于定性的检测阶段，技术的开发方向是引入与发光强度相应的量化指标，量化指标对于太阳电池生产的指导意义更大。PL取代接触式测量方法是其一大优势，具有在生产中规模化应用的巨大潜力。

苏北人

科学家发明发射太赫兹波长的声子“激光器” 发布时间：2009-06-23 11:33:00

    6月19日消息，英国诺丁汉大学的科学家与乌克兰的同行合作生产出一个声学激光器件，命名为saser，发射波长在太赫兹领域。传统激光器是电磁振动（即光波），而saser是由声波振动的声子组成。

        在一个激光器的高反射性光学腔中，光子束是由外部能量激发电子而产生，光束通过反复振荡最终释放出能量。这样能够产生一个相干或可控的激光束，所有的光束用相同的频率和振荡率。Saser模仿这项技术，采用声波，生产出声波的声子，不是像激光一样通过光学腔，而是通过一个微小的人造超晶格，晶格由50个薄片组成，这些薄片由两个交替的半导体材料组成，它们是砷化镓和砷化铝，每层只有几个原子那么厚。当受到外部光线刺激的时候，这些声子加倍，声子在两层间来回振荡，直到变成超高频率声子束，然后逃逸出该结构。

        这个新科学的关键之处在于它是第一个在太赫兹范围内发射声波的器件。一个应用的例子是可以侦查纳米大小的物质，比如微电路。另一个办法是转换saser的声子束为太赫兹电磁波，用于医疗图像和安全检查。

        英国诺丁汉的研究小组在乌克兰Lashkarev半导体物理研究所的帮助下，成功完成了实验。该小组同时也获得了巨额资金来继续发展这项技术。

苏北人

美红外望远镜完成宇宙全面观测时间:2010-07-23 10:10　　  美国航天局喷气推进实验室17日宣布，去年12月升空的红外太空望远镜“广角红外测量探测器”当天完成了为期7个月的首次宇宙全面观测。

　  该实验室称，在这次观测中，“广角红外测量探测器”发现了2.5万颗此前未知的小行星，其中95％的小行星为近地小行星。幸运的是，在可预见的未来，没有一颗小行星会对地球形成威胁。

　  此外，该探测器还发现了15颗彗星，以及一个距地球100多亿光年、由其他星系碰撞后形成的超亮星系，同时还观察了数百个恒星体，并对其中20个的存在状态进行了确认。

　  负责该项目的喷气推进实验室科学家艾森哈特说，“广角红外测量探测器”对宇宙进行了全方位的观测，不管是近地物体还是正在形成的星系，探测器都不会放过。

　  按计划，在未来3个月内，该探测器将再次对宇宙进行观测，以发现更多隐藏的小行星、恒星和星系，从而补充更多的数据，帮助科学家进一步探究宇宙的奥秘。

  　哈佛大学小行星中心天文学家斯帕尔说，“广角红外测量探测器”发现的近地小行星的平均体积要大于其他天文望远镜发现的小行星，科学家将根据新的发现来判断这些小行星是否会给地球带来潜在威胁。

  　“广角红外测量探测器”于2009年12月14日发射升空，其主要任务是扫描探测宇宙，“挖掘”此前未知的小行星和彗星等。

苏北人

激光切割Mylar&reg;聚酯薄膜胶带 时间:2010-07-21 08:38　　　Mylar&reg;聚酯薄膜胶带经常用于制作集成电路芯片、绝缘电子元器件、塑封照片或文件档案，甚至是制作风筝等。
　　此应用中需要在0.2 mm (0.008")厚的薄膜胶带中开出直径为10 mm 的圆孔和0.05 mm (0.002")宽的直线。由于应用需要在小面积中进行精细的切割，因此我们选用配备有125 mm的镜片的FH Series 打标头，可进行XY向的自由移动。FLA 125 镜片产生的180微米(0.007")光斑可覆盖最大85 mm x 105 mm (3.4" x 4.2")的面积，精度不超过0.017 mm (0.0007")。

　　在激光器功率为60 w和切割速度为356毫米每秒(14 inches/second) 时，我们切割圆孔所用时间为0.12秒，且聚酯薄膜胶带的直线切边也十分干净，没有褪色或浮渣等出现。



使用功率60w和速度14英寸每秒的激光，产生的切边非常洁净，没有褪色或浮渣等出现。