Glass welding using custom developed femtosecond fiber laser for microfluidic device development
Mikroakışkan çip geliştirilmesine yönelik amaca özel femtosaniye fiber lazerle cam birleştirme
- Tez No: 652454
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BURÇİN ÜNLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Lazer kaynağı, Laser welding
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Farklı malzemelerden yapılan mikroakışkan çipler, çok küçük boyutlarda meydana gelen ayırt edici süreçleri taramayı ve incelemeyi mümkün kıldığından çok sayıda inceleme alanında kullanılırlar. Tipik bir mikroakışkan cihaz, biri mikro yapılara sahip bir yüzeye sahip, diğeri ise düzeneği çevreden izole etmek için kanal yapılarının üstünü kaplayan iki plakadan oluşur. Bu iki plakayı birleştirmek için kullanılan geleneksel yöntemlerin çoğu, üretime zaman, maliyet ve enerji ekleyen ön hazırlık gerektirir, ancak sonuç, tekrarlanabilirlik ve uzun ömür açısından yine de sorunlu olabilir. Bu tezde cam numuneler üzerinde mikrokanalların üretilmesi ve femtosaniye lazer kullanılarak birleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu şekilde uygulamaya özel modifikasyonlar, tekrarlanabilir ve daha hızlı çip üretimi mümkün olabilir. Mikro kanalların üretimi ve camların kaynağı için ayarlanabilir çıktı parametrelerine sahip bir femtosaniye fiber lazer sistemi kurduk. Geliştirilen lazerin merkezi dalga boyu 1030 nm olup, atım süresi 250 fs -10 ps aralığında, atım enerjisi 5 µJ'e kadar ve tekrar frekansı 150 - 400 kHz arasında ayarlanabilmektedir. Bu fiber lazer sistemini kullanarak camların birleştirilmesi için en uygun parametreleri araştırdık. Bunun için, m/s ve mm/s hızlarında çalışabilen tarama sistemleri ile iki deneysel düzenek oluşturduk. Farklı kalınlık ve tipteki camların kaynağı için lazer atım enerjisi, tekrar sıklığı ve tarama hızının etkilerini inceledik. Farklı kalınlıktaki borosilikat ve alüminosilikat camlarda spiral ve ızgara tarama şekli ile camı birleştirdiğimiz deneylerde başarılı sonuçlar elde ettik. Birleşmiş camların dayanıklılıklarını basma testi ile test ettik ve mikroakışkan çip yapımı için ön sonuçlarımızı sunduk.
Özet (Çeviri)
Microfluidic chips made of different materials are utilized in numerous examination fields, as they make it possible to screen and study distinctive processes that happen in minuscule sizes. A typical microfluidic device consists of two plates, one with a surface with microstructures, the other covers the top of the channel structures to isolate the assembly from the environment. Many of the traditional methods used to combine these two plates require preliminary preparation, which adds time, cost and energy to production, but the result can still be problematic in terms of repeatability and longevity. In this thesis, it is aimed to produce microchannels on glass samples and to join them together using a femtosecond laser. In this way, application-specific modifications, repeatable and faster chip production may be possible. We have built a femtosecond fiber laser system with adjustable output parameters for the production of microchannels and welding of glasses. The central wavelength of the developed laser is 1030 nm and the pulse duration can be adjusted between 250 fs -10 ps, pulse energy up to 5 µJ and repetition frequency between 150 - 400 kHz independently from each other. Using this fiber laser system, we investigated the most suitable parameters for glass welding. For this, we have built up two experimental setups with scanning systems that can operate at m/s and mm/s speeds. We examined the effects of laser pulse energy, repetition rate and scanning speed for welding of glasses with different thicknesses and types. We have achieved successful results in welding experiments with spiral and raster scanning on borosilicate and aluminosilicate glasses with different thicknesses. Durability tests of the welded glasses were carried out with a press test machine and preliminary results for microfluidic device development were presented.
Benzer Tezler
- Cam laminasyon otoklavında sızdırmazlık için kullanılan kapak contasının sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmesi ve geometrisinin belirlenmesi
Analysis and determination of the gasket geometry by using finite element method for sealing on the door of glass lamination autoclave
CENGİZ BEYÇAYİRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP PARLAR
- Analysis of a high pressure composite vessel by computational methods
Yüksek basınca dayanıklı kompozit kapların sayısal yöntemler ile analizi
FİKRET ŞENEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVEND PARNAS
- Enhancing the quality of resistance welding of CF/PEKK composites under room- and low-temperature conditions: the role of welding time and double welding
Oda ve düşük sıcaklık koşullarında, direnç kaynağıyla birleştirilen CF/pekk kompozitlerin kalitesinin arttırılması: Kaynak süresi ve çift kaynaklamanın etkisi
BUSE ATAÇ TEKSİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI
- Poliamid 66 malzemelerin alttan ısıtma yardımıyla sürtünme karıştırma nokta kaynağı proses parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of friction stir spot welding process parameters of polyamide 66 materials with bottom heating process
KORAY KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN ÜLKER
- Elektrik ark boşalımı yöntemi ile cam, kuvars gibi inert ve sağlam malzemeler üzerinde mikro yapıların oluşturulması
Forming micro structures on inert and rugged materials such as glass, quartz with electric arc discharge method
NİLÜFER GÜNAY KARAYALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriBaşkent ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. İSMAİL CENGİZ KOÇUM