皮秒激光器打黑的耐腐蚀性

# 什么是皮秒激光器 #

 

皮秒激光器是指输出激光的脉冲宽度在皮秒级别的激光器。一般具有重复频率可调、峰值功率高等特点。随着近年来全固态(DPSS)激光技术的一系列新进展,皮秒激光器的应用正迅速转移到各种成熟的工业产线上。

 

 

1.应用要求

 

医疗事业直接关系到人们群众的生命安全。食品药品监督管理局(FDA)实施了医疗产品识别规定,要求所有的产品与器械都需要有唯一设备标识(UDI),即药品和零件医疗器械都要求打上识别码标记。UDI应具备以下标准:

 

1.高对比度和深黑色;

2. 永久,不褪色,耐腐蚀;

3.机器可读;

4.浅层标记,表面起伏小,防止细菌聚集。

 

     

 

皮秒激光器在高的标刻要求中是否也具备优异的表现呢?我们模拟极端医疗环境对皮秒激光器标刻后的不锈钢进行试验。

 

2.试验方法—耐腐蚀性测试

 

304不锈钢是最常见的一种不锈钢,广泛应用于工业,食品,医疗,建材等领域。我们以304不锈钢为例,应用固体皮秒红外激光器(JPT-PS-IR-30)对304不锈钢表面标记黑色。

 

将打黑后的不锈钢用质量分数约5%的NaCl溶液浸泡的方法来模拟医疗应用遇见的环境,以此来检验黑色标记的耐腐蚀性。实验过程如下:

 

 

3.黑色标记耐腐蚀度

 

我们将JPT-PS-IR-30标刻后的不锈钢片进行对比,结果显示在NaCl溶液浸泡72h后黑度值变化极小,如下图所示:

 

 

将浸泡后的锈钢片表面放大观察,发现JPT-PS-IR-30标记的黑色经72小时浸泡后表面未出现色块脱落和褪色的情况,如下图:

 

 

不锈钢在普通激光辐照时热效应占支配地位。通过大量氧化反应生成黑色氧化薄层达到标记黑色的目的,一方面多种氧化产物会导致黑度不够或不均匀,另一方面氧化层在酸、碱、盐的环境中也更容易发生脱落或化学反应从而破坏不锈钢本身的耐腐蚀性。

 

而超短脉冲(皮秒)激光可让不锈钢表面产生微结构(如下图)引起选择性光吸收进而呈现黑色,使不锈钢本身耐腐蚀性得以保存。

 

注:以上结论只针对本次测试所使用的装配和参数设置

 

为何JPT-PS皮秒激光器的表现如此不同?

 

JPT-PS系列皮秒激光器基于目前领先的工业用皮秒激光器放大方案,采用紧凑的双层腔体结构和简洁可靠的电控设计,适应全天候工业级生产要求以及前沿科学表征测试需要。JPT-PS系列目前提供红外与紫外输出版本,脉宽达到6ps。JPT-PS皮秒系列激光器具备脉冲开关(Pulse on Demand)与脉冲串功能(Burst Mode),可以实现单脉冲到1MHz频率输出。

 

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