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          技術(shù)杰 醫(yī)療器械耐腐蝕黑色標(biāo)記方案

          2024-11-15
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          什么是皮秒激光器


              

           

              皮秒激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒級別的激光器。具有重復(fù)頻率可調(diào)、峰值功率高等特點。隨著近年來全固態(tài)(DPSS)激光技術(shù)的一系列新進展,皮秒激光器的應(yīng)用正在快速進入各類工業(yè)生產(chǎn)線。


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          應(yīng)用要求




                2015年,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)實施了醫(yī)療產(chǎn)品識別規(guī)定,要求所有的產(chǎn)品與器械都需要有唯一設(shè)備標(biāo)識(UDI),即藥品和零件醫(yī)療器械都要求打上識別碼標(biāo)記。UDI應(yīng)具備以下標(biāo)準(zhǔn):

          • 高對比度和深黑色;

          • 永久,不褪色,耐腐蝕;

          • 機器可讀;

          • 淺層標(biāo)記,表面起伏小,防止細(xì)菌聚集。


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          杰普特皮秒激光器黑色標(biāo)記效果



                激光打標(biāo)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械中,用于實現(xiàn)商標(biāo)標(biāo)記、序列號標(biāo)記以及可追溯性等功能。


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          杰普特皮秒激光器黑色標(biāo)記效果


                那么,皮秒激光器在高的標(biāo)刻要求中是否也具備優(yōu)異的表現(xiàn)呢?我們模擬極端醫(yī)療環(huán)境對皮秒激光器標(biāo)刻后的不銹鋼進行試驗。



          試驗方法—耐腐蝕性測試




                304不銹鋼是最常見的一種不銹鋼,廣泛應(yīng)用于工業(yè),食品,醫(yī)療,建材等領(lǐng)域。我們以304不銹鋼為例,應(yīng)用固體皮秒紅外激光器(JPT-PS-IR-30)對304不銹鋼表面標(biāo)記黑色。

                將打黑后的不銹鋼用質(zhì)量分?jǐn)?shù)約5%的NaCl溶液浸泡的方法來模擬醫(yī)療應(yīng)用遇見的環(huán)境,以此來檢驗黑色標(biāo)記的耐腐蝕性。實驗過程如下:


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          01

                我們將JPT-PS-IR-30標(biāo)刻后的不銹鋼片進行對比,結(jié)果顯示在NaCl溶液浸泡72h后黑度值變化極小,如下圖所示:


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          02

                將浸泡后的銹鋼片表面放大觀察,發(fā)現(xiàn)JPT-PS-IR-30標(biāo)記的黑色經(jīng)72小時浸泡后表面未出現(xiàn)色塊脫落和褪色的情況,如下圖:


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                不銹鋼在普通激光輻照時熱效應(yīng)占支配地位。通過大量氧化反應(yīng)生成黑色氧化薄層達到標(biāo)記黑色的目的,一方面多種氧化產(chǎn)物會導(dǎo)致黑度不夠或不均勻,另一方面氧化層在酸、堿、鹽的環(huán)境中也更容易發(fā)生脫落或化學(xué)反應(yīng)從而破壞不銹鋼本身的耐腐蝕性。

                而超短脈沖(皮秒)激光可讓不銹鋼表面產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)(如下圖)引起選擇性光吸收進而呈現(xiàn)黑色,使不銹鋼本身耐腐蝕性得以保存。


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          注:以上結(jié)論只針對本次測試所使用的裝配和參數(shù)設(shè)置




          為何JPT-PS皮秒激光器的表現(xiàn)如此不同?




                JPT-PS系列皮秒激光器基于目前領(lǐng)先的工業(yè)用皮秒激光器放大方案,采用緊湊的雙層腔體結(jié)構(gòu)和簡潔可靠的電控設(shè)計,適應(yīng)全天候工業(yè)級生產(chǎn)要求以及前沿科學(xué)表征測試需要。JPT-PS系列目前提供紅外與紫外輸出版本,脈寬達到6ps。JPT-PS皮秒系列激光器具備脈沖開關(guān)(Pulse on Demand)與脈沖串功能(Burst Mode),可以實現(xiàn)單脈沖到1MHz頻率輸出。


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              相比傳統(tǒng)激光打標(biāo),皮秒激光具備更寬的工藝窗口,可實現(xiàn)高對比度、持久性強且耐腐蝕的標(biāo)記。隨著工藝技術(shù)的不斷提升,皮秒激光在醫(yī)療器械黑色標(biāo)記標(biāo)中的應(yīng)用優(yōu)勢愈加顯著,備受青睞。


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