Metoda povrchového zpracování titanem dopovaných safírových krystalových laserových tyčí

Krystaly titanu z drahokamu Ti:Al2O3 (koncentrace dopování 0,35 hmot. % Ti2O3), jejichž krystalové polotovary odpovídají vývojovému diagramu metody povrchového zpracování titanové laserové tyče z drahokamu podle předkládaného vynálezu, jsou znázorněny na Obr. 1. Konkrétní kroky přípravy metody povrchového zpracování titanové laserové tyče z drahokamu podle předkládaného vynálezu jsou následující:

<1> Orientační řezání: krystal titanového drahokamu se nejprve orientuje a poté se vyřeže do tvaru tetragonálního sloupce s ponecháním přídavku na zpracování přibližně 0,4 až 0,6 mm v závislosti na velikosti hotové laserové tyče.

<2>Hrubé a jemné broušení kolony: Polotovar kolony se brousí do čtyřúhelníkového nebo válcového průřezu brusnými kotouči z karbidu křemíku nebo karbidu boru o zrnitosti 120~180# na hrubovacím brusném stroji s chybou kuželovitosti a odchylky kruhovitosti ±0,01 mm.

<3> Obrábění čel: laserové obrábění dvou čel titanových drahokamů laserem s použitím ocelového kotouče s karbidem boru W40, W20 a W10. Při broušení je třeba věnovat pozornost měření svislosti čelní plochy.

<4> Chemicko-mechanické leštění: chemicko-mechanické leštění je proces leštění krystalů na lešticí podložce kapkami předem připraveného chemického leptacího roztoku. Leštění obrobku a lešticí podložky pro zajištění relativního pohybu a tření, zatímco leštění probíhá v suspenzi obsahující chemické leptadlo (nazývané lešticí kapalina) pro dokončení leštění.

<5> Leptání kyselinou: Titanové tyčinky z drahokamů se po výše popsaném leštění vloží do směsi H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v) při teplotě 100–400 °C a leptají se kyselinou po dobu 5–30 minut. Účelem je odstranit lešticí proces na povrchu laserové tyče způsobený mechanickým poškozením pod povrchem a odstranit různé skvrny, aby se dosáhlo atomární úrovně hladkého a plochého povrchu s integritou mřížky.

<6> POVRCHOVÉ TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ: Aby se dále eliminovalo povrchové pnutí a škrábance vzniklé v důsledku předchozího procesu a dosáhl se zploštělého povrchu na atomární úrovni, byla titanová tyč z drahokamu po leptání kyselinou opláchnuta deionizovanou vodou po dobu 5 minut a umístěna do prostředí o teplotě 1360 ± 20 °C při konstantní teplotě po dobu 1 až 3 hodin ve vodíkové atmosféře a podrobena povrchovému tepelnému zpracování.