लेजर द्वारा हीरे की "नक्काशी": प्रकाश की मदद से सबसे कठोर पदार्थ पर विजय प्राप्त करना
डायमंडहीरा प्रकृति का सबसे कठोर पदार्थ है, लेकिन यह केवल आभूषणों तक ही सीमित नहीं है। इस पदार्थ की तापीय चालकता तांबे से पांच गुना अधिक है, यह अत्यधिक गर्मी और विकिरण को सहन कर सकता है, प्रकाश का संचरण कर सकता है, ऊष्मारोधक का काम करता है और यहां तक कि इसे अर्धचालक में भी बदला जा सकता है। हालांकि, इन्हीं खूबियों के कारण हीरा प्रसंस्करण के लिए सबसे कठिन पदार्थ है - पारंपरिक औजार या तो इसे काट नहीं पाते या इसमें दरारें छोड़ देते हैं। लेजर तकनीक के आगमन के बाद ही मनुष्य को अंततः इस "पदार्थों के राजा" पर विजय प्राप्त करने का उपाय मिला।
लेजर हीरे को क्यों काट सकता है?
कल्पना कीजिए कि आप कागज को प्रज्वलित करने के लिए सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए आवर्धक लेंस का उपयोग कर रहे हैं। हीरे की लेजर प्रोसेसिंग का सिद्धांत भी कुछ ऐसा ही है, लेकिन अधिक सटीक है। जब एक उच्च-ऊर्जा लेजर किरण हीरे को विकिरणित करती है, तो एक सूक्ष्म "कार्बन परमाणु रूपांतरण" होता है:
1. हीरा ग्रेफाइट में बदल जाता है: लेजर ऊर्जा हीरे की सतह संरचना (sp³) को नरम ग्रेफाइट (sp²) में बदल देती है, ठीक उसी तरह जैसे हीरा पल भर में पेंसिल की नोक में "विघटित" हो जाता है।
2. ग्रेफाइट का वाष्पीकरण: उच्च तापमान पर ग्रेफाइट की परत ऊर्ध्वपातन हो जाती है या ऑक्सीजन द्वारा उसका क्षरण होता है, जिससे सटीक प्रसंस्करण चिह्न बन जाते हैं। 3. महत्वपूर्ण सफलता: दोष। सिद्धांत रूप में, पूर्ण हीरे को केवल पराबैंगनी लेजर (तरंगदैर्ध्य <229 एनएम) द्वारा ही संसाधित किया जा सकता है, लेकिन वास्तविकता में, कृत्रिम हीरों में हमेशा छोटे-छोटे दोष (जैसे अशुद्धियाँ और कण सीमाएँ) होते हैं। ये दोष "छेद" की तरह होते हैं जो सामान्य हरे प्रकाश (532 एनएम) या अवरक्त लेजर (1064 एनएम) को अवशोषित होने देते हैं। वैज्ञानिक दोषों के वितरण को नियंत्रित करके हीरे पर एक विशिष्ट पैटर्न उकेरने के लिए लेजर को "निर्देशित" भी कर सकते हैं।
लेजर का प्रकार: "भट्टी" से "बर्फ काटने वाली चाकू" तक का विकास
लेजर प्रसंस्करण में कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल सिस्टम, उन्नत ऑप्टिकल सिस्टम और उच्च परिशुद्धता एवं स्वचालित वर्कपीस पोजिशनिंग का संयोजन होता है, जिससे एक अनुसंधान एवं उत्पादन प्रसंस्करण केंद्र का निर्माण होता है। हीरे के प्रसंस्करण में इसका प्रयोग करके कुशल एवं उच्च परिशुद्धता प्रसंस्करण प्राप्त किया जा सकता है।
1. माइक्रोसेकंड लेजर प्रोसेसिंग: माइक्रोसेकंड लेजर पल्स की चौड़ाई अधिक होती है और यह आमतौर पर रफ प्रोसेसिंग के लिए उपयुक्त होती है। मोड लॉकिंग तकनीक के आने से पहले, लेजर पल्स अधिकतर माइक्रोसेकंड और नैनोसेकंड रेंज में होती थीं। वर्तमान में, माइक्रोसेकंड लेजर से सीधे हीरे की प्रोसेसिंग पर बहुत कम रिपोर्टें हैं, और उनमें से अधिकांश बैक-एंड प्रोसेसिंग अनुप्रयोग क्षेत्र पर केंद्रित हैं।
2. नैनोसेकंड लेजर प्रसंस्करण: नैनोसेकंड लेजर वर्तमान में बाजार में एक बड़ा हिस्सा रखते हैं और इनमें अच्छी स्थिरता, कम लागत और कम प्रसंस्करण समय जैसे लाभ हैं। इनका व्यापक रूप से उद्यम उत्पादन में उपयोग किया जाता है। हालांकि, नैनोसेकंड लेजर अपघर्षण प्रक्रिया नमूने के लिए ऊष्मीय रूप से हानिकारक होती है, और इसका स्थूल रूप से प्रभाव यह है कि प्रसंस्करण के दौरान एक बड़ा ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र बनता है।
3. पिकोसेकंड लेजर प्रसंस्करण: पिकोसेकंड लेजर प्रसंस्करण नैनोसेकंड लेजर थर्मल इक्विलिब्रियम एब्लेशन और फेम्टोसेकंड लेजर कोल्ड प्रोसेसिंग के बीच की प्रक्रिया है। पल्स की अवधि काफी कम हो जाती है, जिससे ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र में होने वाली क्षति में काफी कमी आती है।
4. फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण: अल्ट्राफास्ट लेजर तकनीक हीरे के सूक्ष्म प्रसंस्करण के लिए अवसर प्रदान करती है, लेकिन फेमटोसेकंड लेजरों की उच्च लागत और रखरखाव लागत प्रसंस्करण विधियों के प्रचार को सीमित करती है। वर्तमान में, इससे संबंधित अधिकांश शोध प्रयोगशाला स्तर पर ही हैं।
निष्कर्ष
“काटने में असमर्थ” से लेकर “इच्छानुसार नक्काशी करने” तक, लेजर तकनीक ने कई बदलाव ला दिए हैं।डायमंड अब यह प्रयोगशाला में कैद कोई "फूलदान" नहीं रह गया है। प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, भविष्य में हम देख सकते हैं: मोबाइल फोन में ऊष्मा को नष्ट करने वाले हीरे के चिप्स, सूचना संग्रहित करने के लिए हीरों का उपयोग करने वाले क्वांटम कंप्यूटर, और यहां तक कि मानव शरीर में प्रत्यारोपित हीरे के बायो सेंसर... प्रकाश और हीरों का यह नृत्य हमारे जीवन को बदल रहा है।