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Mikrostrukturierung mit einem Stickstofflaser

Mikro Kit Logo

KIT-Logo von Studenten mit dem Laser strukturiert, Schriftzug einige 100 µm klein (Mikroskopaufnahme)

Mikrostrukturierung spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von kleinsten Bauteilen auf Mikrometerebene.
Dabei stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl, wie z.B.

  • Mechanische Mikrostrukturierung
  • Mikrostrukturierung durch elektrochemische Abtragung
  • Ablation, d.h. Abtragen von Material mithilfe eines Lasers

Doch auch die Beschriftung von Bauteilen, Verpackungen oder auch EC- und Kreditkarten im "Makro"-Bereich wird meist mit Lasern gemacht. Dies ist tatsächlich eines der Hauptanwendungsgebiete von Lasern verschiedenster Typen in der Industrie. 

Nicht nur in der Industrie werden Laser zur Strukturierung genutzt. Vor allem im medizinischen Bereich haben sich Laser längst durchgesetzt: Die Korrektur der Sehschärfe durch gezielte Abtragung der Hornhaut des Auges mit Hilfe von UV-Lasern ist längst ein Routine-Eingriff - eine Art "Mikrostrukturierung der Hornhaut", bei der Gewebe abgetragen wird, um die Hornhautkrümmung so zu verändern, dass Fehlsichtigkeiten korrigiert werden (z.B. LASIK-Verfahren; LASIK = Laser-in-situ-Keratomileusis).

Im Schülerlabor kann der selbstgebaute Stickstoff-Laser zur Mikrostrukturierung verschiedener Materialien, v.a. verschiedener Polymerkunststoffe, verwendet werden.
Es können einfache Löcher in diese wenige Mikrometer dicken Kunststofffolien "gebrannt" werden, durch geeignete Anordnung dieser Löcher können auch komplexere Strukturen, wie ein Schriftzug oder Bilder erzeugt werden. Das Bild zeigt einen in Textmarker strukturierten Würfel - daneben ein Streichholz, um einen Größeneindruck zu bekommen. Der Würfel ist mit etwa einem Millimeter Seitenlänge noch verhältnismäßig "groß".

Das besondere an dem von uns genutzten Aufbau ist, dass die Mikrostrukturierung mittels Mikroskopkameras live beobachtet werden kann.
Das Bild der Kameras kann auf einem Computerbildschirm beobachtet werden und zwar je Kamera in einer 20- fachen (seitliche Kamera) oder 400-fachen (senkrechte über der Probe angebrachte Kamera) Vergrößerung.

strukturierter Würfel neben Streichholz

Mikro-Würfel (1mm Seitenlänge) neben Streichholzkopf

 

Weiter zum Aufbau des Experiments "Mikrostrukturierung".