Lasermikrotillverkning , 2.0 hp

Laser microfabrication , 2.0 credits

6FITN74

Utbildningsnivå

Forskarutbildning

Beskrivning

Lasermikrotillverkning är en mångsidig teknik som möjliggör mikrotillverkning med hög precision inom ett brett spektrum av industriella och vetenskapliga tillämpningar. I takt med att lasertekniken snabbt utvecklas och blir alltmer tillgänglig, ökar dess relevans inom materialbearbetning, mikroelektronik, fotonik och till och med biologi. En gedigen förståelse för de underliggande principerna och de praktiska aspekterna av lasermikrobearbetning är därför avgörande för forskare som vill integrera tekniken i sina projekt och utnyttja dess fulla potential.

Denna kurs fokuserar på de praktiska aspekterna av lasermikrotillverkning med syfte att ge doktorander och forskare verktyg att införliva mikrotillverkning med laser i sitt eget arbete. Målet är att utveckla en tillämpad förståelse för lasermikrobearbetning som gör det möjligt för deltagarna att utforma och planera experiment, systematiskt optimera bearbetningsparametrar, anpassa processer till nya material, tolka och felsöka experimentella resultat samt kritiskt bedöma genomförbarheten av nya idéer.

Kontaktinformation

Behörighetskrav

Antagen till forskarutbildning

Lärandemål

Kursen är avsedd för studenter med olika akademiska bakgrunder. Efter avslutad kurs ska deltagarna kunna:

  • Förklara mikrotillverkningens möjligheter samt hantering av olika lasersystem.
  • Förstå laser–materialinteraktioner och hur de påverkar mikrobearbetningens resultat.
  • Redogöra för komponenter och grundläggande funktion hos lasersystem för mikrobearbetning.
  • Identifiera lämpliga lasersystem och tekniker för specifika tillämpningar samt utvärdera möjligheter att integrera mikrotillverkning i sin egen forskning.
  • Tillämpa principer för lasersäkerhet.
  • Få praktisk erfarenhet av lasermikrotillverkning genom laborativa moment.

Kursinnehåll

1. Introduktion till lasrar och laser–materia-interaktion

  • Grundläggande laserbegrepp: generering, egenskaper hos laserljus.
  • Fysiken bakom laser–materialinteraktion.

2. Lasersystem för mikrotillverkning

  • Översikt över olika typer av lasrar: hanteringsprinciper, jämförelser och avvägningar.
  • Optiska komponenter, strålleverans och systemuppbyggnad.

3. Laser–material interaktioner i detalj

  • Absorptionsmekanismer i material.
  • Icke-linjära ljus–materia-interaktioner.
  • Materialrespons: värmetransport (lokal uppvärmning, värmepåverkad zon), ablation, fysikaliska och kemiska förändringar (polymerisation, bindningsbrytning).

4. Femtosekundlasrar och ultrafast mikrobearbetning

  • Motiv: varför femtosekundlasrar?
  • Generering och behandling av ultrakorta laserpulser, laserparametrar och systemavvägningar.
  • Fysiken hos ultrakorta pulser och icke-linjära processer på femtosekundtidskalor.

5. Tillämpningar av lasermikrobearbetning

  • Mikro- och nanofabrikation med laserablation.
  • 3D-direktskrivning och laserassisterad etsning.
  • Två-foton/flerfotonpolymerisation (additiv tillverkning).
  • Tillämpningar inom biologi och biomedicinsk forskning.
  • Fallstudier från industri och akademi.

6. Praktiska överväganden

  • Val av lasersystem för specifika tillämpningar.
  • Kostnads–kapacitetsavvägningar.
  • Senaste framsteg och framtida utveckling.
  • Lasersäkerhet.

7. Laborativa moment (Campus Norrköping, Laboratoriet för Organisk Elektronik)

  • Handledd demonstrationssession med ett femtosekundlasersystem för mikrobearbetning.
  • Praktisk övning med ett UV-laserablationssystem (i små grupper).

Undervisnings- och arbetsformer

Kursen ges på plats vid Campus Norrköping. Efter rimlig förfrågan kan föreläsningarna även sändas online. Kursen omfattar sex föreläsningar, en diskussions-/sammanfattande föreläsning, laborativa moment (inklusive en demonstration/labbrundtur samt en praktisk övning), och en skriftlig tentamen. Varje föreläsning är två timmar lång. Demonstration och praktisk övning är cirka fyra timmar vardera, där den praktiska övningen genomförs i små grupper (vid behov fördelade på flera tillfällen).

Kursen pågår under tio veckor: sex föreläsningar ges veckovis, demonstrationen hålls efter föreläsning 3, den praktiska övningen efter föreläsning 5, diskussions-/sammanfattande pass ges vecka 9, och den skriftliga tentamen följer vecka 10.

Examination

Skriftlig tentamen

Betygsskala

Tvågradig skala

Kurslitteratur

Föreläsningsanteckningar och relevant litteratur tillhandahålls under kursen.

Övrig information

Föreläsningar: 14 h

Praktiska moment: 8 h

Rekommenderad självstudie och examination: 34 h