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Datenstand vom: 10.08.2017
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JR-Zentrum für Materialbearbeitung mit ultrakurz gepulsten Laserquellen

Mit ultrakurz gepulsten Lasern können fast alle Materialien mit hoher Präzision bearbeitet werden. Hier wird an einem grundlegenden Verständnis der Laser-Materie-Wechsel-wirkung bei verschiedenen Materialien – insbesondere Glas und Polymeren - geforscht

Materialbearbeitung durch gepulste Laser ist heute in vielen Bereichen Stand der Technik, zum Beispiel in der Halbleitertechnik oder in der Medizin. Durch den Beschuss von Materialien mit gepulster Laserstrahlung kommt es zu einem Materialabtrag, der als Ablation bezeichnet wird. Der Effekt wird unter anderem zum Bohren feinster Löcher, Schneiden und Schweißen und zum Abtragen von Schichten genutzt.
Ultrakurz gepulste Laser arbeiten mit Laserimpulsen im Femto- und Pikosekunden Bereich (10-12 - 10-15s) und sind erst seit kurzem für die industrielle Anwendung geeignet. Gegenüber den herkömmlichen gepulsten Lasern haben die ultrakurz gepulsten Laser einige Vorteile, die zu hoher Bearbeitungspräszision bei fast allen Materialien führen.
-Die Mechanismen, mit denen die Laserphotonen vom Material aufgenommen werden unterscheiden sich von jenen herkömmlicher Laser (multiphoton absorptions-mechanismen), dadurch wird die bessere Bearbeitung bisher schwieriger Materialien möglich, zum Beispiel Glas.
-Kalte Ablation: Das herausgelöste Material transportiert die Energie so rasch ab, dass keine signifikante Erwärmung auftritt. Bei konventionellen Anwendungen kann Erhitzung zu Rissen im Material führen.
-Vermeidung von Streuverlusten durch die zeitliche Entkoppelung: Die Herauslösung des Materials erfolgt zeitlich nachdem der Puls das Material getroffen hat.

Offene Fragen zu dieser Technologie betreffen insbesondere die Details der Reaktion von verschiedenen Materialien auf Laserpulse innerhalb dieses speziellen Pulsdauerbereiches. Hier setzt dieses Zentrum an: Geforscht wird an einem grundlegenden Verständnis der Laser-Materie-Wechselwirkung bei ultrakurzen Laser-pulsen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Materialien, die mit herkömmlichen Laserquellen schwer zu bearbeiten sind und auf Materialien, die als vielversprechend für die Entwicklung von Mikrosystemen angesehen werden.
Wichtig ist dabei die Kontrolle und Analyse der Prozess-paramter. Das Zentrum verfügt dazu über eine umfangreiche Analytik, von der Probenpräparation bis zur Elektronenmikroskopie.

Erkenntnisse der Forschungsarbeit werden auf einige Spezialgebiete angewendet: Bearbeitung von dielektrischen Materialien und polymeren Werkstoffen sowie selektive Ablation von mikrotechnischen Schichtsystemen.
Mögliche Anwendungsgebiete für die Forschungs-ergebnisse gibt es viele: Biochips, Sensoren, Mikrosysteme, Mikrofluidik (Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen auf kleinstem Raum).

Leitung

Dr. Sandra Stroj

Fachhochschule Vorarlberg GmbH

Forschungszentrum Mikrotechnik

Hochschulstraße 1

6850 Dornbirn

T: +43 5572 792-7207

Sandra.stroj(at)fhv.at

Details

Laufzeit: 01.11.2013 - 31.10.2018

Unternehmenspartner:

High Q Laser GmbH

Thematischer Cluster:

Nichtmetallische Werkstoffe