EN
Дулааны удирдлагын ач холбогдол Цацрагийн хөргөлт болон Хэт хурдан лазерийн системүүдэд
Мэдлэг Цацрагийн хөргөлт болон Системийн тогтвортой байдал дээр нөлөөлөх
Цахилгаан соронзон цацраг ашиглан хөргөх аргыг зөв хэрэглэх нь их энергитэй үйл ажиллагаа явуулахад маш чухал. Завсар завгүй бага температурын өөрчлөлт нь цацрагийн чанарыг ухрааж болох бөгөөд нарийн огтлолт шаарддаг үед чанар нь дунджаар 40%-иар буурч болно. Илүү сайн хөргөх систем нь термал линзийн асуудлыг шууд шийдвэрлэдэг. Энэ нь цэгийн нарийвчлалыг хадгалж бөгөөд 5 микрон орчим нарийн тусгай заагийг зөвшөөрдөг. Ийм ажиллагаа нь зөвхөн сайн байхын тулд биш хагас дамжуулагчийн материалыг зөв ажиллуулах, мөн сүүлийн үед ихээр ярилцаж буй нарны эсүүд дээрх нарийн загваруудыг бий болгоход маш чухал юм.
Нарийн дулааны удирдлага нь мэдрэг фото цахилгааны материалд үр ашгийн алдагдлыг яаж саатуулдаг вэ
Перовскит эрчим хүчний эсүүд температурын өөрчлөлтөнд маш их мэдрэг байдаг. Лазерийн боловсруулалт явуулж байх үед ±0,5°C-ийн хүрээнээс бага ч хазайхад эд ангиудад байнгын хор хөнөөл учруулж болно. Хорошоороо шинэ поколенийн ультра ягаан туяаны лазерын хөргөх системүүд энэ салбарт том амжилт гаргаж авчээ. Эдгээр системүүд махан түвшинд хүрэхгүй байх чадвартай фазын өөрчлөлтөнд ордог тусгай шингэнийг ашигладаг. Үүний үр дүнд эд ангиудыг бүрэн хадгалах боломжийг олгодог бөгөөд на thin-film хүрэлцээтэй нарийн эрчим хүчний хувиргах үйл явцыг 97%-иар нэмэгдүүлдэг. Энэ технологийн нарийн туршилт нь бүгдийг л шийддэг. Энэ нь боловсруулалтын явцад тодорхой хэсгүүд хэт халхад үүсдэг жижиг трещинууд болон фазын өөрчлөлтийг урьдчилан сэргийлдэг.
Өндөр нарийн үйлдвэрт ашиглахад эрэлт ихсэж буй Цацрагийн хөргөлт төрөл бүрийн өндөр нарийн үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжид ашиглах
Фотоник компанийн мэдээлснээр жил бүр микродрилл, дэвтэр огтлох зэрэг ажлуудад ашиглагдах ультра ягаан туяаны лазерийн хэрэглээ 28%-иар нэмэгдэж байна. Энэ хэмжээний өсөлттэй холбоотойгоор шинэ хөргөлтийн арга барилд их хэрэгцээ үүсэж байна. Үйлдвэрлэгчид одоо микрожолоон цахилгаан солих төхөөрөмжүүдийг оюун ухааны удирдлагын системтэй хослуулсан системүүдийг онцгойлон агаарын болон огторгуйн ажлуудад ашиглах боломжийг судалж байна. Учир нь 0.2 микрон эсвэл түүнээс дээш хэмжээний нарийн хэлбэлзэл ч хэсгүүдийг гэмтээж болзошгүй юм. Өнөөдөр квант цэгийг үйлдвэрлэхэд мөн адил асуудал гарч байна. Үйлдвэрлэлийн шугам нь 50 милисекундөөс бага хугацаанд хөргөлтийн хариу үйлдэл үзүүлэх шаардлагатай, бусад тохиолдолд масштабыг томруулах үед эдгээр мууд нарийн бүтцийг гэмтээж эхэлнэ.
Мэдрэг материалыг лазераар боловсруулах үеийн дулааны асуудал
Наносекунд лазераар зэсэн цаасан хуванцар эсгүүрийг боловсруулах үеийн дулааны накоплениет анализ хийх
Наносекунд лазерийг зураг зүйн цонхон хэлбэрийн нарны эсэд ашиглах үед эд ангиудын тодорхой цэгт 400 хэмийн Целсиусаас дээш температурын үсрэлт үүсдэг. Энэ дулаан нь материалын жижиг трещин үүсгэх ба 2021 онд Nature сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар үр ашгийг 18 хувь хүртэл бууруулж болно. Дулааны стрессын хэмжээ тухайн маш зузаан фотоэдэлгээний давхарганд 1.2 гигапаскалийг давах үед материалын элэгдлийг маш хурдан явуулдаг. Энэ нөлөө нь перовскит материалын хувьд тухайн байдлаар илэрдэг бөгөөд CIGS дэд суурин дээр мөн эрс нөлөөлдөг. Хамгийн чухал нь дулааны эвдрэлийн ойролцоогоор хоёрны нэг нь лазерын импульсын дараа, зөвхөн нэг сая хэсэг секундэд явагддаг. Энэ нь аливаа сайн хөргөх систем нь дулааныг маш хурдан үр ашигтайгаар тархах шаардлагатайг харуулж байна, учир нь процесс нь бүрэн шугаман биш юм.
Хүйтэн абляци vs. Дулааны эвдрэл: Импульсын үргэлжлэх хугацаа болон хөргөх чадварын тэнцвэр
Дулааныг хөргөхөөс цэнхэрлэгт шилжүүлэх процессыг хэрэгжүүлэхэд маш нарийн тохируулгын шаардлага гардаг. Импульсууд нь 500 пикосекундаас богино байх ёстой бөгөөд хөргөх систем нь мөн маш хурдан ажиллах ёстой, хамгийн багадаа миллисекунд тутамд 10 градус Цельсийн хурдтай байна. Хэрэв бид хамгийн бага хугацаагаар ч хүлээгдэг бол юу болох вэ? Зөвхөн хөргөлтийг 2 миллисекунд хойшлуулах нь цахиурын гетерогенийт эсийн дахь давхаргын зузааныг ойролцоогоор 30% нэмэгдүүлэх боломжтой. Мөн органик фоторецептортой ажиллах үед зохистой тэнцвэрийг олох нь маш чухал байдаг. Дулааны төсөв нь квадрат сантиметрт ойролцоогоор 150 жоуль-аас доош байх ёстой, үгүй бол полимерийн гинжнүүд задарч эхэлнэ. Мөн үйлдвэрлэгчид үлдсэн материалыг хохироохгүйгээр цэвэр нарийн байдлаар материалыг авч тавихыг хүсдэг.
Туршлагын жишээ: Хөргөхийг оновчтой болгох замаар нарны эсийн загварын материалыг хордуулахаас сэргийлэх
2023 оны инженерийн туршлагын үр дүнд TOPCon нарны эсийн үед гурван шатлалтай хөргөх аргыг ашиглан ирмэг тодорхойлолтыг 0.9 мкм-д хүртэл сайжруулжээ:
- Урдчилсан импульсын хөргөлт : -15°C ±2°-д температурын дагуу нэгэн зүйл дээр тогтворжуулсан
- Процесс дээр хийн дэмжлэг үзүүлэх : Плазмын цацрагийн температурыг 40%-иар бууруулсан
- Цахилгаан дамжуулалтын дараах нөхцөл байдлыг сайжруулах : Дулааны нөлөөний хүрээг <5 мкм гүнд хязгаарлах
Энэ протокол нь лазерын 98% нэвтрүүлэх чадварыг хадгалан микротрещиний нягтыг 12/мм²-ээс 2.7/мм² хүртэл бууруулж, үйлдвэрлэлийн ажлын багц бүрд дундажаар 1%-иас бага үр ашгийн хэлбэлзэл үүсгэдэгийг харуулж байна.
УВ ба маш хурдан лазерын системийн дэвшилтэт хөргөх технологи
Микро сувгийн хөргүүр: Чадлын их бүхий маш хурдан лазерын систем дэх дулааныг тарих чадварыг сайжруулах
Микро сувагтай хөргөгчийн загвар нь эзлэхүүндээ энгийн хөргөгч хавтангаас ойролцоогоор гурван дахин илүү гадаргуугийн талбайг олгоно. Энэ нь дулааны эсэргүүцэл нэг ваттад 0.04 градус Цельс хүртэл буурахыг хангах бөгөөд ийм системүүд 5 киловаттын хүртэлх дулааны урсгалыг зөөж чаддаг. Тунгалаг бүрхүүлт нүүрсний материал ашиглан маш хурдан абляцийн процессыг явуулж буй үед энэ төрлийн хөргөлтийн ажиллагаа нь тэдгээрийг хамгийн их шаардлагатай үед долгионы уртыг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Эдгээр бага бүтцийг лазерын компонентүүдэд шууд нэвтрүүлэхэд компанийн дулааны тогтворжих хугацаа дөрөв хувь буурчээ. Хурдан хариу үйлдэл нь нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэлийн орчинд ялгааг бий болгодог бөгөөд түүнд хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл, бусад чухал технологийн үйлдвэрлэлийн мөн ч тогтвортой бус температурын хэлбэлзэл нь бүх тавилыг муудах боломжтой.
Бага хэмжээтэй, зөөврийн ультра ягаан лазерын тогтоогчийн хувьд идэвхгүй хөргөлтийн шийдэл
Грамм тутамд 250 жоульс дээш хадгалдаг шинэ фаз солих материалыг (PCM) ашиглан цахилгаан хэрэгслийн засвар үйлчилгээ шаарддаггүйгээр тогтвортой ажилладаг УВ системүүдийг бий болгож байна. Парафин дээр суурилсан хувилбарууд лазер диодыг 22 хэмийн орчимд тогтвортой байлгах бөгөөд таслах үед ч 8 цагийн турш 0.5 хэмээс хэтрэхгүй байна. Энэ шиг тогтвортой чанар нь цэвэрхэн өрөөнд вибраци нь бүхнийг алдагдуулж болох тул тийм орчинд хагас дамжуулагчийн гэмтлийг судлахад тохиромжтой. Энэ төрлийн идэвхгүй хөргөлтийн арга нь уламжлалт агааржуулах аргатай харьцуулахад цахилгаан хэрэглээг 2/3-аар бууруулдаг. Мөн сэнсний вибрацийн улмаас үүсэх гэрлийн туяаны тогтворгүй байдлыг бүрэн арилгаж чаддаг.
Оюун ухаант термал зохицуулалт: Бодит цагийн сенсорууд болон урвуу холболтын хяналтыг нэгтгэн ажиллуулах
Өнөөгийн цахилгаан соронзон туяаны лазер хөргөлтийн системүүд нь системийн туршид байгаа арван хоёр мониторингийн цэгээр жилбээ авахад олон спектрийн пиранометрт тулгуурладаг. Эдгээр системүүд нь машин сургах алгоритмыг ашиглан бүх мэдээллийг боловсруулдаг бөгөөд энэ нь энэ системүүдийг дурын аюултай утга хэтрэхээс 800 миллисекундийн өмнө дулааныг алга болгох шинж тэмдгийг илрүүлэх боломжийг олгодог. Шаардлагатай үед систем нь 0.1 градус Целсийн нарийвчлалтайгаар автоматаар хөргөгчийн урсгалыг тохируулдаг. Бид үзсэнээр эдгээр хаалттай системүүд нь фото идэвхжүүлэгч полимерүүдтэй холбоотой микромашины фемтосекунд түвшинд ажиллах үед дулааны линзний асуудлыг ойролцоогоор 90 хувь хүртэл бууруулжээ. Өндөр хэмжээний үйлдвэрлэлийн орчинд ажилладаг хүмүүстэй холбоотойгоор уламжлалт дулааны электрон хөргөгчидтэй ухаалаг урьдчилан таамаглах аналитик хэрэгслийг хослуулсан систем нь цэнэгийн тогтвортой байдлыг 1.5 хувийн хэлбэлзэл дотор хадгалж байдаг тул эдгээр системүүдийг өдөр тутмын үйл ажиллагаанд илүү найдвартай ашиглах боломжтой болгодог.
Өндөр нарийвчлалтай лазерын хэрэглээнд хөргөлтийн үзүүлэлтийг үнэлэх
Үр дүнтэй ажиллах үндсэн үзүүлэлтүүд Цацрагийн хөргөлт
Хэт ягаан туяаны лазерийн хөргөлтийн системийн талаарх бодолд температурын тогтвортой байдал нь плюс эсвэл минус 0,1 градус Целсийн хүрээнд байх нь чухал юм. Мөн киловатт нэгж талбайд оногдох дулааны ачааллыг хэрхэн даах чадвартай байгаа, мөн үйл ажиллагаа явагдаж байх үеэр урсгалын хурд тогтмол байх нь системийн ажиллагааны чанарыг тодорхойлдог. 2023 онд НIST-ийн хийсэн судалгаагаар энэ нарийн температурын хүрээнд температурыг тогтвортой байлгах нь оптик багаж хэрэгслийн ажиллах хугацааг 40%-иар сунгах боломжтой байдаг. Нимгэн бүрхүүлтэй нарны энерги үйлдвэрлэх үйл явцад нэгж талбайд 5 кВт-аас дээш дулааны ачаалал үүсэх үед ихэвчлэн урсгалын хурдыг бодит цагт нь тохируулдаг идэвхтэй хөргөлтийн шийдлийг шаарддаг. Инженерүүд дулааны эсэргүүцлийг ч мөн анхааралтай хянах ёстой. ΔT-г Q-д хуваасан томъёо нь чухал мэдээлэл өгдөг бөгөөд жилд нэгж ваттад 0,15 градус Целсийн доорхи утга нь ерөнхий инженерийн стандартад нийцсэн үр ашигтай тоног төхөөрөмжийг зааж өгдөг.
Температурын тогтвортой байдал болон системийн урт хугацаат унтрахгүй ажиллагааны инженерийн стандартууд
Хэт ягаан туяаны лазерын тэргүүлэгч үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн хөргөлтийн системийн ажиллагааг алдаа гарах хооронд ойролцоогоор 10,000 цаг гэж үздэг бөгөөд энэ үзүүлэлтэд хүрэхийн тулд резерв насос болон коррозид тэсвэртэй хэсгүүдийг ашигладаг. 2024 оны Laser Focus World-ийн сүүлийн тайлангийн мэдээлснээр ихэнх мэргэжилтнүүд нарийн лазер огтлолтын үйл ажиллагааны хувьд системийн хүрдэг чадварыг ойролцоогоор 98.7% гэж үздэг. Ойролцоогоор 120 ширхэг өөр өөр төхөөрөмжийн бодит өгөгдлүүдийг судлавал, температурын хэлбэлзлийг 3000 цагийн турш зөвхөн 0.2 градус Целсийн хүрээнд байлгаж чаддаг төхөөрөмжүүд стандарт төхөөрөмжтэй харьцуулахад ойролцоогоор 78% бага зардалтай байдаг. Эдгээр тоонууд дулааны тогтвортой байдалд бага ч гэсэн сайжруулалт хийх нь аж үйлдвэрийн хэрэглэгчдийн хувьд урт хугацаанд томоохон хэмнэлтэд хүргэдгийг онцгойлж байна.
Энергийн шалгурт утга болон хөргөсөн зууван боловсруулалтын үе шатны шилжилтийн талаарх мэдээллийн оновчлол
Секундийн хувьд хянах замаар перовскитийн бүрхүүлийг фемтосекундийн абляцийн үед янз бүрийн материал өөрчлөгдөх байдал нь илэрдэг:
| Энергийн нягт (Ж/см²) | Материалын хариу урвал (Хөргөсөн ба хөргөөгүй) |
|---|---|
| 0.5–1.2 | Тогтвортой кристаллын бүтцийн хадгалалт |
| 1.2–2.0 | Аморф фазын шилжилтийг удирдах |
| 2.0 | Сэргээгдэхгүй оронт торын хоршил |
-д хэвлэгдсэн судалгаа Дэвшилтэт материалууд (2022) онд идэвхтэй хөргөлт нь эргэх боломжгүй хоршилын эхлэлийг 3.2 дахин нэмэгдүүлдэг гэж тогтоосон. Дулааны зураг авалт нь хөргөсөн систем нь 90% процессын давтамжийг хангаж байгааг баталсан бөгөөд энэ нь пассив хөргөлтийн 62% давтамжийг давуу талтай давамгайлж байна.
НӨАТ-ын хэсэг
Ультра ягаан туяа ба шуурхай лазерийн системд дулааны удирдлагын үүрэг юу вэ?
Дулааны удирдлага нь системийн тогтвортой байдал, үр ашигтай ажиллагааг баталгаажуулахад маш чухал. Энэ нь тухайлбал хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл, нарны эсийн загвар зэргэд лазерийн процессын чанар, нарийвчлалд нөлөөлдөг температурын хэлбэлзлийг саатуулдаг.
Яагаад Цацрагийн хөргөлт өндөр нарийвчлалтай төхөөрөмжид чухал юу?
Цацрагийн хөргөлт нь дулааны линзний нөлөөг багасгаж, нарийн фокусын толбо барьж, боловсруулалтын үед материалыг задлахаас сэргийлж өндөр нарийвчлалтай даалгавруудад шаардагдах тогтвортой байдал, нарийвчлалыг хангана.
Микро сувгийн хөргөгчид лазерын системийн ажиллагааг хэрхэн сайжруулдаг вэ?
Микро сувгийн хөргөгчид дулааныг алдалтын талбайг нэмэгдүүлж, дулааны эсэргүүцлийг бууруулж, системүүд өндөр дулааны ачааллыг үр дүнтэй даах боломжийг олгох бөгөөд энэ нь технологийн үйлдвэрлэлийн орчинд тогтвортой байдал, хурдан хариу үйлдэлд ашиглагдана.
UV лазерын системд пассив хөргөлтийн шийдлүүд ямар давуу талтай вэ?
Пассив хөргөлтийн шийдлүүд болох фазын өөрчлөлтийн материалыг ашигласнаар чимээгүй, үйлчилгээ шаардлагагүй ажиллагаа, энерги хэмнэлтийн үр ашигтай байдал, уламжит хөргөлтийн аргуудтай харьцуулахад цахилгааны хэрэглээг эрс бууруулдаг тул мэдрэг орчинд таарч байна.