Лаборатория по оптични мехатронни технологии

Ръководител:доц. д-р Тодор Петров (ТУ – София и ИФТТ – БАН)

e-mail:petrovts@gmail.com

тел.+359 899 361287

 

Лабораторията е  съвместна научна структура между ИФТТ и ТУ, създадена по проекта „Национален център по мехатроника и чисти технологии”. Нейният състав работи върху разработка, изследване и интеграция на лазерни технологични системи с къси и свръхкъси импулси за прецизна обработка на материали – лазерен микро- и наномашининг, 3D лазерна обработка, прецизно лазерно текстуриране на повърхности, и други. Той има интерес към сътрудничество с партньори от науката и промишлеността както от страната, така  и чужбина.

ДЕЙНОСТИ

В лабораторията се работи в три направления:

  • Разработване на модерни лазерни системи с къси и свръхкъси импулси за прецизна лазерна обработка;
  • Разработка, тестване и оптимизация на технологии базирани на взаимодействия с къси и свръхкъси лазерни импулси – лазерен микро- и наномашининг, лазерно микроструктуриране на повърхности, лазерна аблация без топлинно въздействие, 3D лазерна обработка и др.;
  • Охарактеризиране на образци с конфокален оптичен микроскоп със сканиращ модул в схема с отразена светлина – за биоматериали и медицински приложения за изследване на растеж на клетки върху метални повърхности и импланти и други приложения; за лазерни технологии – за наблюдение на резултатите от лазерен микро- и нанообработка и други.

УСЛУГИ

  • Разработка на модерни лазерни системи за обработка на материали с нано-, пико- и фемтосекундна продължителност на импулсите;
  • Разработка, тестване и оптимизация на технологии за прецизна лазерна обработка на материали:
    -Лазерна микро- и нанообработка (laser micromachining) – микрорязане, микрофрезоване, микрогравиране, пробиване на микроотвори;
    -Лазерно микро- и нанотекструриране на повърхности (LIPSS) – създаване на хидрофобни повърхности, награпяване на материал, промяна на коефициент на триене;
    -3D лазерна обработка на материали - микрорязане и лазерно 3D гравиране;
    -Контролирана лазерна аблация на тънки слоеве;
    -„Студена лазерна аблация“ без топлинно взаимодействие върху материала;
  • Характеризиране и визуализация на образци с конфокален лазерен сканиращ микроскоп
    -Характеризиране на повърхностна грапавост, измерване на дебелина на металографски покрития, измерване на праг, флуоресцентна спектроскопия;
    -Анализ на повърхности на дифракционни елементи, топографски анализ;
    - Изследване на растеж на клетки върху метални повърхности;
    -Характеризиране на растежа на клетки върху повърхността на импланти;
    -Моделиране на корозионни слоеве върху емайл.

оборудване

СИСТЕМА ЗА МИКРО И НАНО-ОБРАБОТКА НА МАТЕРИАЛИ

Лазерен източник Pharos PH2-SP-HP with BiBurst (LIGHT CONVERSION INC.) – тази лазерна система позволява покриването на голям набор приложения, заради широкия набор от параметри за пренастройка, за които обикновено са нужни няколко отделни лазерни източника:

  • Продължителност на лазерния импулс в диапазона 170 fs – 20 ps с възможност за плавна пренастройка;
  • Дължина на вълната – 1030 nm, 515 nm и 353 nm;
  • Честота на повторение на импулсите – от единичен импулс до 1 MHz;
  • Енергия в импулса до 0.5 mJ;
  • Средна мощност 10 W;
  • Поляризация – линейна, хоризонтална;
  • Качество на снопа – TEM00; M2 < 1.3;
  • Размер на лазерното петно – 2.9 mm;
  • Модул за генерация на пакети от импулси (burst-in-burst/BiBurst module) – дава възможност за генериране на пакет от импулси, с възможност за контрол на продължителността на отделните импулси и отстоянието между тях в пакета.

Лазерен сканер IntelliSCAN III 14 (SCANLAB GmbH) с f-theta lens (LINOS GmbH) със софтуер за управление laserDESK– позволява прецизно водене на лазерния сноп:

  • Размер на работно поле 95 mm x 95 mm (1030 nm, f = 160 mm);
  • Покритие за 353 nm, 515 nm и 1030 nm;
  • Скорост на маркиране до 2.0 m/s;
  • Скорост на позициониране до 5.0 m/s;
  • Скорост на писане до 680 cps.

Двуосна линейна координатна маса PlanarDL100XY (AEROTECH INC) и вертикална линейна нано-позиционираща маса ANT130LZS-035 (AEROTECH INC) със софтуер за управление A3200 Motion Composer и софтуер за създаване на обекти CADFusion – за прецизно позициониране (XYZ) на обекта на обработка:

  • Размер на работно поле XY 100 mm x 100 mm;
  • Точност XY ±0.4 µm;
  • Максимална скорост XY 500 mm/s;
  • Движение Z 35 mm;
  • Точност Z ±2.5 µm;
  • Минимална стъпка Z 2 nm.

Прецизен измервател на отместване ILD2300-20 (Micro-Epsilon Inc.) – за контрол на позицията на обекта на обработка в Z направление:

  • Обхват на измерване 20 mm;
  • Разрешение 0.3 µm.

СИСТЕМА ЗА ПРЕЦИЗНА ОБРАБОТКА НА МАТЕРИАЛИ С КЪСИ ЛАЗЕРНИ ИМПУЛСИ

Предстои закупуването на Интегрирана лазерна система с наносекундни импулси за 3D обработка на материали – тази лазерна система ще позволява извършването на редица индустриални и технологични приложения – лазерно рязане, лазерно гравиране, лазерно заваряване, и други.

СИСТЕМА ЗА ХАРАКТЕРИЗИРАНЕ НА МАТЕРИАЛИ

Лазерен сканиращ микроскоп Zeiss LSM 900, базиран на оптичен микроскоп Axio Imager.Z2m. LSM 900 използва лазерна светлина в конфокална оптична схема със сканиращ модул за създаване на триизмерно представяне на пробата. ZEISS LSM 900 може да извършва анализ на материали в 2D и 3D в широк набор от режими на работа: Brightfield и Darkfield, Circular Differential Interference Contrast, Polarization Contrast и Polarization.

Основни параметри:

  • Основа: Axio Imager Z2m;
  • z drive: най-малко преместване 10 nm;
  • Лазерен модул (405 нм): едномодов лазерен модул (5 mW);
  • Скенер: две независими, галванометрични сканиращи огледала;
  • Резолюция на сканиране: от 32 × 1 пискела до 6,144 × 6,144 пиксела;
  • Скорост на сканиране: макс. 8 изобр./сек с 1024 × 256 пиксела

   макс. 2 изобр./сек с 1024 × 1024 пиксела;

  • Увеличение при сканиране 0.5× to 40×; плавно променливо;
  • Поле на сканиране: 12.7 мм × 12.7 мм;
  • Латерална резолюция до 120 nm;
  • Апертура: основна апертура с зададен размер и позиция, автоматична настройка;
  • Данни: 8-bit и 16-bit;
  • ZEN Imaging Software: софтуерен пакет за извършване на измервания (топография, измервания на слоеве, флуоресценция, микроскопия);
  • ConfoMap: софтуерен пакет за анализ и реконструкция на топографски данни.

НОВИНИ ОТ ЛАБОРАТОРИЯТА

Посещение на лабораторията от групата на доцент Марек Косик, доктор на науките, ръководител на Отдела по приложение на плазмата и лазерно инженерство в Института по проточни машини на Полската академия на науките.