技術(shù)杰 醫(yī)療器械耐腐蝕黑色標(biāo)記方案
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(jí)別的激光器。具有重復(fù)頻率可調(diào)、峰值功率高等特點(diǎn)。隨著近年來全固態(tài)（DPSS）激光技術(shù)的一系列新進(jìn)展，皮秒激光器的應(yīng)用正在快速進(jìn)入各類工業(yè)生產(chǎn)線。
應(yīng)用要求
2015年，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）實(shí)施了醫(yī)療產(chǎn)品識(shí)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(shí)（UDI），即藥品和零件醫(yī)療器械都要求打上識(shí)別碼標(biāo)記。UDI應(yīng)具備以下標(biāo)準(zhǔn)：
高對(duì)比度和深黑色；
永久，不褪色，耐腐蝕；
機(jī)器可讀；
淺層標(biāo)記，表面起伏小，防止細(xì)菌聚集。
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(shí)現(xiàn)商標(biāo)標(biāo)記、序列號(hào)標(biāo)記以及可追溯性等功能。
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(duì)皮秒激光器標(biāo)刻后的不銹鋼進(jìn)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)方法—耐腐蝕性測(cè)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(duì)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(yàn)黑色標(biāo)記的耐腐蝕性。實(shí)驗(yàn)過程如下：
01
我們將JPT-PS-IR-30標(biāo)刻后的不銹鋼片進(jìn)行對(duì)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：
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(shí)浸泡后表面未出現(xiàn)色塊脫落和褪色的情況，如下圖：
不銹鋼在普通激光輻照時(shí)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(dá)到標(biāo)記黑色的目的，一方面多種氧化產(chǎn)物會(huì)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(jìn)而呈現(xiàn)黑色，使不銹鋼本身耐腐蝕性得以保存。
注：以上結(jié)論只針對(duì)本次測(cè)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(jiǎn)潔可靠的電控設(shè)計(jì)，適應(yīng)全天候工業(yè)級(jí)生產(chǎn)要求以及前沿科學(xué)表征測(cè)試需要。JPT-PS系列目前提供紅外與紫外輸出版本，脈寬達(dá)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(shí)現(xiàn)單脈沖到1MHz頻率輸出。
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(shí)現(xiàn)高對(duì)比度、持久性強(qiáng)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(shì)愈加顯著，備受青睞。
