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硬脆性材料玻璃作为微流控芯片的理想基底材料,但对其高质量、高效率的加工是目前的难题,利用248nm纳秒脉冲准分子激光所具有的波长短、单脉冲能量高、系统稳定的优点,研究248nm纳秒激光无裂损刻蚀玻璃的机理及工艺,将对具有结构质量好、加工效率高的玻璃微流控芯片制作技术具有重要的推动意义。本文主要通过实验研究了248nm纳秒准分子激光对两种不同玻璃材料的刻蚀机理及裂损工艺规律,并优化激光加工工艺,实现了对玻璃表面微通道低裂损及无裂损的加工目标。具体研究内容及结果如下:1、研究248nm纳秒准分子激光对钠钙玻璃、石英玻璃的刻蚀机理。以激光刻蚀时的现象、刻蚀后的形貌对激光刻蚀玻璃的机理过程进行分析,结果表明,248nm纳秒准分子激光对钠钙玻璃的刻蚀为微裂损刻蚀;而对石英玻璃的刻蚀具有光致电离及热烧蚀的共同作用,可以实现无裂损刻蚀。2、248nm纳秒准分子激光低裂损刻蚀钠钙玻璃表面微通道的研究。主要研究了激光参数及材料表面粗糙状况对玻璃裂损特点的影响,研究结果表明,激光能量密度的增加将增大玻璃微结构的边缘裂损程度及刻蚀后表面粗糙度;粗糙的材料表面可以降低激光刻蚀玻璃材料的阈值,改用较低激光能量密度可提升加工的表面质量。改进工艺流程后,钠钙玻璃微通道边缘裂损尺寸小于5μm,底面粗糙度Ra值可降低至1.5μm,加工质量得到改善。3、248nm纳秒准分子激光无裂损刻蚀石英玻璃表面微通道的研究。探究了引起石英玻璃发生裂损因素及特点,研究结果的表明激光能量密度是引起石英玻璃发生裂损的主要原因,得出无裂损刻蚀JGS1型石英玻璃的激光能量密度阈值范围为:16J/cm~2~30J/cm~2,刻蚀率可达500nm/脉冲,激光光斑能量分布不均匀、脉冲频率过高、材料表面缺陷、扫描轨迹偏离等原因将增大玻璃的裂损几率。改进激光加工参数,在微通道宽度小于100μm时,可以实现无裂损加工直线型(深度≤50μm)及圆弧型(深度≤28.5μm)的微通道。4、提出了一种基于激光三角法光线折射补偿对透明平板厚度测量的方法,设计了一套透明平板厚度测量装置,并应用于对准分子激光投影光刻加工透明材料时像面的校准。该装置测量的平均绝对误差小于0.01mm,可满足准分子激光加工微流控芯片的精度要求。5、基于乐创MPC2810A控制器及Visual C++6.0环境下,开发了准分子激光微加工系统控制软件,具有多步连续运动指令编程、运动轨迹显示及仿真、运动参数实时显示、激光器同步触发等功能。