Título
Fabricación de micro-canales en PMMA por ablación láser
Fabrication of microchannels in PMMA by laser ablation
Autor
Dahi Ludim Hernández Roa
Colaborador
Santiago Camacho López (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Micro-canales,Ablación láser,Poli metil metacrilato ácido,Polímeros sintéticos,Microscopía óptica,Microscopía electrónica de barrido,Microscopía Raman,Microchannels,Laser ablation,Poly methyl methacrylate acid,Synthetic polymers,PMMA,Optical microscopy,Scanning electron microscopy,Micro Raman microscopy - (AUTOR) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) FÍSICA - (CTI) ÓPTICA - (CTI)
Resumen o descripción
Los polímeros sintéticos como el PMMA, poliestireno, policarbonato etc., han sido materiales muy atractivos como materia prima para el desarrollo de microestructuras fotónicas. El poli metil metacrilato acido o PMMA (por sus siglas en inglés) genera particular interés, por ser el polímero con mayor transmitancia en el espectro visible, con un 93%, además de que es un material bio-compatible y es muy común en áreas como la medicina y la farmacéutica. Si bien es cierto que existen técnicas muy bien establecidas para el procesamiento de este material, como la fotolitografía o la escritura directa con un cañon de iones o electrones, estas se limitan a tener solo grabados a nivel superficial; esto sin mencionar la complejidad del procesado y los altos costos que estas técnicas implican. En este sentido la técnica de ablación láser representa una buena alternativa, ya que es una técnica que permite trabajar no solo a nivel superficie sino que además puede obtener grabados a nivel volumétrico de una manera precisa y limpia en áreas muy pequeñas (um2). Esta característica es un reto para otras técnicas, sin mencionar que la ablación láser es una técnica relativamente más económica y por ende más atractiva para el ámbito de desarrollos tecnológicos comercializables. En este trabajo se presenta la caracterización de la formación de micro-canales en el PMMA, por ablación láser con pulsos en el régimen de nanosegundos y longitud de onda en el visible. Para nuestros experimentos se empleó un láser de estado sólido Nd:YLF con emisión en su segundo armónico (Y= 527 nm), con una duración por pulso de 210 ns, a una frecuencia de repetición de 1 kHz. Se presenta como resultado principal la formación de micro-canales en PMMA en bulto, con la característica sobresaliente de que dichos canales inician su formación dentro del material, y avanzan hacia la superficie en sentido contrario a la dirección de propagación del haz láser incidente. Además se obtienen acabados suaves en la pared cilíndrica de los mismos, con una textura en el orden de 10 um . No se produce daño en la periferia de las zonas irradiadas pese a usar pulsos de larga duración (ns), esto por el hecho de utilizar una frecuencia de repetición alta se establecen fenómenos acumulativos o de incubación de tipo térmico. Los micro-canales fueron caracterizados por microscopía óptica en transmisión, reflexión y modo de contraste de fase; así como por microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía Raman.
The synthetic polymers such as PMMA, polystyrene, polycarbonate, etc., have been very attractive materials as raw matter for the development of photonic microstructures. The poly methyl methacrylate acid or PMMA generates particular interest, as the polymer with higher than 93% transmittance in the visible spectrum. As well its bio-compatibility makes this material very common in areas such as medicine and pharmaceutics. Although there are well established techniques for processing of this material, such as photolithography or direct writing with an electron or ion beam, these are limited to surface, not to mention the complexity of processing and the high costs that these techniques involve. In this sense, the laser ablation technique is a good alternative, because it is a technique that allows working not only at the surface but can also get volume level recording of holes, channels done accurately and tidy in very small areas (um2). This feature is a challenge for other techniques, laser ablation is a relatively less expensive technique to the field of technological developments. In this work the characterization of micro-channels formation in PMMA by laser ablation is presented. The ablation experiments used laser pulses in the nanosecond regime and wavelength in the visible. A solid state Nd:YLF laser was used, emitting a frequency double (Y = 527 nm), with a pulse duration of 210 ns, and at a repetition rate of 1 kHz. The main result of this thesis reports on the formation of micro-channels in bulk PMMA, with the outstanding feature for these channels to start forming within the bulk, and advancing towards the surface, opposite to the propagation direction of the incident laser beam. Furthermore, smooth finishing is obtained on the cylindrical channel wall, whose texture lies in the order of 10 um. No damage to the periphery of the irradiated areas occurs despite using long nanosecond laser pulses, this as a matter of the fact is the signature of using a high repetition rate which establishes cumulative or incubation thermal effects. The micro-channels were characterized by optical microscopy in transmission and reflection, and also by phase contrast microscopy; as well as scanning electron microscopy (SEM) and micro-Raman spectroscopy.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2014
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Hernández Roa, D.L.2014.Fabricación de micro-canales en PMMA por ablación láser.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 72 pp
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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