在畫法幾何原理中[1鮑平動畫,2006],點可以構(gòu)成線,線可以構(gòu)成面,面可以構(gòu)成體。如果按照這個點線面體的構(gòu)成原理,把所有的幾何要素用圖1表示的動畫構(gòu)成體,就需要處理好點或稱為顆粒的大小、幾何形狀(如分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造圖中的點為球、長方體、正方體或其它形狀)和晶粒在
激光等離子體形成的連接狀況。假設(shè)忽略點的尺寸、形狀和結(jié)合度,可以按照機械制圖原理[2清華大學(xué),2002],用激光快速點成形技術(shù)將具有配合性質(zhì)的幾何形體,包括曲面,按照快速成形工藝一次加工成形。
{Y5h*BD> Z2chv,SqCJ 'e6W$?z ?KxI|os 快速點成形包含快速點制造,最關(guān)心的是,到底點或顆粒在成形時的通常尺寸、形狀和相互之間的結(jié)合度。這還涉及到點的粒度大小與激光掃描的速度關(guān)系,也就是快速點制造的生產(chǎn)率問題,它有些類似層快速制造的點快速制造,可以通過改變激光的種類和脈沖頻率與被加工材料的工藝參數(shù)選優(yōu)來保證。據(jù)有關(guān)資料顯示[3鄭連營,趙劍霞,2006;4鄭琿,1998;5林于一,2002;6付卓勇,2000],生產(chǎn)納米粉末在現(xiàn)有的技術(shù)中是可行的。皮秒
激光器已經(jīng)商品化,三維掃描器在承載能力方面有欠缺,但是廈門大學(xué)正在試制較大承載能力的納米級精度的直線掃描器[7鄭煒,8葛文勛],它可以滿足眼鏡片的凸凹模的快速點成形。
4'BzW Z;_a i'!M<>7 解決了激光等離子體和固體表面上的氣體相互作用,沉積在固體表面的粒子的尺寸、幾何形狀、粒子間的連接情況、三維掃描器、皮秒激光器、沉積情況的光譜測量、凸凹模的三坐標(biāo)光電測量和樹脂鏡片的澆注成形精度模型,是亟待深入研究的內(nèi)容。
W7NHr5RC ^H+j;K{5, 1 激光等離子體汽相化學(xué)沉積(LPVCD)的原理
bw*@0; p71%-nV 利用光子的能量躍遷原理,使用毫瓦級的激光器可以使氣——固表面的物質(zhì)發(fā)生激光光化學(xué)反應(yīng),采用光化學(xué)計量學(xué)設(shè)計激光等離子體(光子)的汽相化學(xué)沉積反應(yīng)的結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)LPVCD[5鄭煒,林于一,2002年]。如果把快速成形技術(shù)應(yīng)用在納米級加工中,可以是由大到小的加工(Top-Down),也可以是由小到大(Bottom-Up)的沉積加工。由大到小的加工和普通的機械加工是基本一樣的,就是把大尺寸的工件逐步去除多余部分,最后得到設(shè)計要求的零件或部件,因為快速成形加工可以加工常規(guī)的和部分特種加工不能加工的零件,所以說由大到小的加工和機械加工基本相同。同理,由小到大的沉積加工和快速成形也是基本相同,注意不是全部相同。
;(w=}s%]+ (4V1%0 快速成形與快速
模具制造[4鄭煒,鄭琿,1998]可以將上述的原理結(jié)合起來,根據(jù)初步估算粒度在10納米以內(nèi),根據(jù)眼鏡片的屈光度計算,求出制造眼鏡片的模具在精確計算凸凹模的曲率后,可以用納米級精度直線電動機[7廈門大學(xué),鄭煒,1999],控制放有模坯的工作臺的進給,并采用
CCD平衡法和激光干涉法雙控沉積顆粒在1.22e-12~2.33e-12微克[9周軍現(xiàn),2006],滿足鏡片模具工作表面的粗糙度要求,達到光滑的鏡面即可。要使用皮秒激光器[10中國科協(xié),2007],已經(jīng)可以做到國產(chǎn)化,而且成本不高;旌蠚怏w的溶度采用單色儀光譜測量和控制[11香港,2003],激光激發(fā)的混合氣體光子形成的低溫等離子體,采用光子沉積在基片上,與光刻正好相反,沉積溫度最高50℃,是目前芯片加工的最低溫度。
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