用于工件的激光钻孔或激光切割的方法_2

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作用横截面。因此,在其中能够产生这种激发的纳米颗粒与在颜料和色素的情况下相比以明显较小的浓度在液体中存在。由此达到,液体的粘度随着纳米颗粒降低,使得能够达到高的流动速度并且一般能够达到良好的流动性。
[0020]如果入射的电磁激光辐射的能量相应于为产生集体激发所需的能量,则发生等离子共振,其负责使液体中的纳米颗粒具有特别小的透射。这意味着,电磁辐射的大部分被纳米颗粒吸收,使得该辐射不会在其它材料上引起损伤。
[0021]有利地,纳米颗粒具有椭圆形状、小棒形状、八面体或十面体形状或方形形状。对于椭圆形状在此理解为所有球体形状,即圆球、蛋形、椭球形。在此,为产生集体激发所必需的激发能量尤其取决于对应的纳米颗粒的空间延伸尺度。因此,尤其如果空间延伸尺度在两个不同的空间方向上明显不同,则可以是,在激发能量明显不同的情况下在相同的纳米颗粒中激发出不同的集体激发。这尤其在这种情况下是有利的:例如用两个不同的激光波长工作,这两个波长应同时被纳米颗粒吸收。
[0022]通常,在两个不同空间方向上的空间延伸尺度的比例对于集体激发的激发能量也有决定意义。在小棒形纳米颗粒的情况下在此尤其是指沿着小棒纵向的延伸尺度相对于在垂直于该纵向延伸尺度的方向上、即所谓横向上的延伸尺度的比例。如果例如使用由金制成的这种小棒形纳米颗粒,则纵向空间延伸尺度相对于横向空间延伸尺度的比例为4导致能吸收红外激光的表面等离子激发能量。因而例如可以使用这样的小棒形纳米颗粒:其在纵向上具有10nm延伸尺度并且在与此垂直的横向上具有2.5nm延伸尺度。
[0023]当然可以是,为了尽可能宽带的吸收也将不同形状的纳米颗粒混合。原则上具有相同形状但不同空间延伸尺度的纳米颗粒也能够以此方式混合并从而导致,不同能量和波长的电磁辐射可被吸收。
[0024]目前能够制造极不同形状和大小的纳米颗粒。如已经说明的那样,在此,纳米颗粒的延伸尺度和/或所谓长径比,即纳米颗粒长度与宽度的比例,对于集体激发的激发能量并从而对于被最好地吸收的电磁辐射的波长也具有决定意义。该波长同时取决于所使用的材料。试验已经表明,被吸收的电磁辐射的波长的共振可通过改变纳米颗粒的大小而偏移。在球形的银纳米颗粒处于水中的情况下已经表明,具有3nm半径的纳米颗粒在380nm处具有共振,因而可以吸收该波长的电磁福射。10nm的半径导致在390nm处的共振,25nm的半径导致在410nm处的共振,50nm的半径导致在480nm处的共振并且lOOnm的半径在球形的银纳米颗粒的情况下导致在770nm处的共振。因此看出,通过改变球形的银纳米颗粒的大小,共振的位置、从而被吸收的激光辐射波长可被明显偏移。
[0025]同样情形例如适用于水中的球形金纳米颗粒。3nm的半径导致在515nm处的共振,而半径增大到10nm导致在530nm处的共振。进一步增大半径也导致被吸收的电磁福射的波长增大。25nm的半径导致在540nm处的吸收,50nm的半径导致在575nm处的吸收,lOOnm的半径导致在770nm处的吸收并且150nm的半径导致在波长1 lOOnm处的吸收。
[0026]如果现在考虑,用于切割和钻孔的传统激光波长在800nm、1030nm或1064nm,则可以对于每个选择的波长发现例如水中的球形金纳米颗粒,它们基于其直径或半径而适合于刚好吸收入射的激光波长。替换地,也可以是激光频率翻倍并从而使激光辐射的波长减半。因此,可使用400nm、515nm或532nm的激光波长,它们例如可以被水中的很小的球形金纳米颗粒或球形银纳米颗粒吸收。
[0027]如果取代球形纳米颗粒而使用水中的所谓纳米棒,即小棒形纳米颗粒,则尤其纳米颗粒的长径比,即小棒的长度与宽度的比例,是决定性的。在使用金的情况下这种长径比为1导致在波长530nm处吸收。如果长径比增大到2.5,则被吸收的波长偏移到700nm,在长径为4时偏移到800nm,在长径为4.5时偏移到850nm并且在长径为5.5时偏移到900nm。在出自期刊 Chem.Mater.2003,15,1957-1962 的专业文献“Preparat1n and GrowthMecha-nism of Gold Nanorods Using Seed-Mediated Growth Method” 中,公开了不同的小棒形金纳米颗粒,它们的长径比导致在700nm、760nm、790nm、880nm、1130nm和1250nm处的共振。在此,长径比为6.5导致lOOOnrn的吸收波长,而长径比为9导致1300nm的吸收波长。在此,各个纳米颗粒的长径比被很精细并且精确地设定,使得被吸收的电磁辐射的波长也可以被设定并且可有利地精确协调于对应的激光波长。
[0028]当然,纳米颗粒的形状不限于球形、椭球形或小棒形。在出现于Chem.Soc.Rev,2008,37,1792-1805 中的综述文章 “Modelling the optical response of goldnanoparticles”中例如研究了小棒的不同形状,例如具有圆的或四边形的横截面,或纳米八面体的不同大小。也可以制造和使用纳米十面体。在此也是空间延伸尺度和空间延伸尺度的相互比例对于被吸收的电磁辐射的波长具有决定性影响。
[0029]如果现在电磁激光辐射照射到这种纳米颗粒上,则纳米颗粒的光子被吸收。在此已经表明,纳米颗粒可被激光照射粉碎。该粉碎基于激光辐射引起的熔化和蒸发。但该过程例如对于金颗粒在约5nm平均大小时结束,因为这些小纳米颗粒的吸收横截面太小,以致不能通过激光辐射接收为进一步粉碎所需的能量。纳米颗粒被激光辐射粉碎结束时的大小在下面被称为最终大小。如果该最终大小(即不能通过进一步的激光照射来减小的大小)的纳米颗粒具有集体激发,该激发具有对于入射的电磁激光辐射具有合适的激发能量,在尤其在球形纳米颗粒情况下可能的是,液体连同包含在其中的纳米颗粒可以说无损耗地继续使用。如果纳米颗粒具有其他形状,例如小棒形或方形,则这种情形不能无限制地适用,因为这些纳米颗粒也在激光照射的过程中分裂并粉碎,其中,必要时不同空间方向上的空间延伸尺度的比例改变。
[0030]纳米颗粒的粉碎尤其在用脉冲激光照射时发生。在这种情况下每个脉冲中的局部能量密度这样高,使得发生纳米颗粒的粉碎。该脉冲激光是必需的,以便能够加工确定工件的一些材料。在使用其它材料例如塑料的情况下,较小的能量密度就足够,因而材料例如能够用cw激光、即持续刺入激光来加工。在这种情况下激光辐射的局部能量密度太小,以致对于纳米颗粒不能导致粉碎。这具有大的优点,即非球形构造的纳米颗粒也分裂并粉碎,使得这些协调与希望的激光辐射的波长的纳米颗粒可以几乎不受限地被再使用和继续使用。因此,在这种情况下不必要为了加工多个工件而在新的液体中分别设置新鲜的纳米颗粒。
[0031]在该方法的一种优选构型中,电磁福射具有380nm到650nm之间、优选在500nm到530nm之间、尤其515nm的波长。
[0032]通过选择所使用的纳米颗粒大小能够如已经说明的那样调整为产生集体激发所需的激发能量。尤其对于球形的金颗粒已经
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