priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-34542023-66-9-789-797pribor-174Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫDESIGN AND TECHNOLOGY OF INSTRUMENTATION AND RADIO-ELECTRONIC EQUIPMENTФормирование высокоаспектных каналов субмиллиметрового диаметра в полиметилметакрилате излучением СО- и СО2-лазеровFormation of highaspect-ratio channels of submillimeter diameter in polymethyl methacrylate by CO and СО2 lasers radiationИонинА. А.IoninA. A.

Андрей Алексеевич Ионин - д-р физ.-мат. наук, профессор; лаборатория газовых лазеров; руководитель отделения

Москва

Andrey A. Ionin - Dr. Sci., Professor; Gas Lasers Lab; Director of Department

Moscow

ioninaa@lebedev.ruИонинМ. В.IoninM. V.

Максим Владимирович Ионин - лаборатория газовых лазеров; мл. научный сотрудник

Москва

Maxim V. Ionin — Gas Lasers Lab; Junior Researcher

Moscow

maximionin@gmail.comКлимачевЮ. М.KlimachevYu. M.

Юрий Михайлович Климачев - канд. физ.-мат. наук, доцент; лаборатория газовых лазеров; ст. научный сотрудник

Москва

Yuriy M. Klimachev — PhD, Associate Professor; Gas Lasers Lab; Senior Researcher

Moscow

klimachevym@lebedev.ruКозловА. Ю.KozlovA. Yu.

Андрей Юрьевич Козлов - канд. физ.-мат. наук; лаборатория газовых лазеров; ст. научный сотрудник

Москва

Andrey Yu. Kozlov — PhD; Gas Lasers Lab; Senior Researcher

Moscow

kozlovay@lebedev.ruСиницынД. В.SinitsynD. V.

Дмитрий Васильевич Синицын — канд. физ.-мат. наук, доцент; лаборатория газовых лазеров; вед. научный сотрудник

Москва

Dmitry V. Sinitsyn — PhD, Associate Professor; Gas Lasers Lab; Leading Researcher

Moscow

dvsmailru@mail.ruРулевО. А.RulevO. A.

Олег Алексеевич Рулев — лаборатория газовых лазеров; мл. научный сотрудник

Москва

Oleg A. Rulev  — Gas Lasers Lab; Junior Researcher

Moscow

rulevoa@lebedev.ruФизический институт им. П. Н. Лебедева РАНP. N. Lebedev Physical Institute of the RAS202328112024669789797Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/174

Представлены результаты экспериментов по формированию в полиметилметакрилате каналов субмиллиметрового диаметра с большим аспектным отношением (~100) за счет подобранных параметров фокусировки лазерного луча и средней мощности СО-лазера с высокочастотной накачкой. Выполнен сравнительный анализ возможностей формирования каналов в полиметилметакрилате излучением СО- и СО2-лазеров с высокочастотной накачкой. Субмиллиметровые каналы с высоким аспектным соотношением могут быть применены для создания микрофлюидных чипов.  

Results of experiments on the formation of submillimeter-diameter channels with a large aspect ratio (~100) in polymethyl methacrylate due to selected laser beam focusing parameters and the average power of a highfrequency pumped CO laser are presented. A comparative analysis of the possibilities of forming channels in polymethyl methacrylate using radiation from CO and CO2 lasers with high-frequency pumping is performed. Submillimeter channels with high aspect ratio can be used to create microfluidic chips. 

СО-лазерСО2-лазерПММАвысокоаспектные каналысредний ИК-диапазонCO laserСО2 laserPMMAhigh aspect ratio channelsmid-IRReferencesБорисовская Е. М., Карманова О. В., Щербакова М. С., Калмыков В. В. Исследование физико-механических и оптических свойств ПММА при введении вторичного полимера // Вестн. ВГУИТ. 2017. Т. 79, № 1. С. 264—270. DOI: 10.20914/2310-1202-2017-1-264-270.Borisovskaya E.M., Karmanova O.V., Shcherbakova M.S., Kalmikov V.V. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies, 2017, no. 1(79), pp. 264–270. (in Russ.)Борзенок С. А., Малюгин Б. Э., Измайлова С. Б. и др. Изучение биосовместимости полимерных материалов (полиметилметакрилат и бисфенол-А-диглицидилметакрилат) на модели культуры клеток стромы роговицы // Офтальмохирургия. 2016. № 4. С. 16—19. DOI: 10.25276/0235-4160-2016-4-16-19.Borzenok S.A., Malyugin B.E., Izmaylova S.B. et al. Fyodorov journal of ophthalmic, 2016, no. 4, pp. 16–19. (in Russ.)Евстрапов А. А. Микрофлюидные чипы для биологических и медицинских исследований // Рос. хим. журн. 2011. Т. LV, № 2. С. 99—110D.Evstrapov А.А. Russian Journal of General Chemistry, 2011, no. 2(LV), pp. 99–110. (in Russ.)Mark D., Haeberle S. Roth G., von Stetten F., Zengerle R. Microfluidic Lab-on-a-Chip Platforms: Requirements, Characteristics and Applications // Chemical Society Reviews. 2010. Vol. 39(3). P.1153—82. DOI: 10.1039/b820557b.Mark D., Haeberle S., Roth G., von Stetten F., Zengerle R.. Chemical Society Reviews, 2010, no. 3(39), pp. 1153–1182.Klank H., Kutter J. P., Geschke O. CO2-laser micromachining and back-end processing for rapid production of PMMA-based microfluidic systems // Lab on a Chip. 2002. Vol. 2. P. 242. DOI: 10.1039/b206409j.Klank H., Kutter J.P., Geschke O. Lab Chip, 2002, vol. 2, рp. 242.Löhr C., La Fé-Perdomo I., Ramos-Grez J. A., Calvo J. Kerf profile analysis and neural network-based modeling of increasing thickness PMMA sheets cut by CO2 laser // Optics & Laser Technology. 2021. Vol. 144. P. 107386. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107386.Löhr C., La Fé-Perdomo I., Ramos-Grez J.A., Calvo J. Optics & Laser Technology, 2021, vol. 144, pр. 107386.Prakash S., Kumar S. Determining the suitable CO2 laser based technique for microchannel fabrication on PMMA // Optics & Laser Technology. 2021. Vol. 139. P. 107017.Prakash S., Kumar S. Optics & Laser Technology, 2021, vol. 139, рp. 107017.Токарев В. Н. Механизм лазерного сверления сверхвысокоаспектных отверстий в полимерах // Квантовая электроника. 2006. Т. 36 (7). С. 624—637.Tokarev V.N. Quantum Electronics, 2006, no. 7(36), pp. 624–637. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n07ABEH013181.Bo Xia, Lan Jiang, Xiaowei Li, Xueliang Yan, Weiwei Zhao, Yongfeng Lu. High aspect ratio, high-quality microholes in PMMA: a comparison between femtosecond laser drilling in air and in vacuum // Appl. Phys. A. 2014. N 119(1). P. 61—68. DOI: 10.1007/s00339-014-8955-5.Bo Xia, Lan Jiang, Xiaowei Li, Xueliang Yan, Weiwei Zhao, Yongfeng Lu. Appl. Phys. A, 2014, no. 1(119), pp. 61–68.Ionin A. A., Klimachev Yu. M., Kotkov A. A. et al. Multifunctional compact dual band repetitively pulsed slab RF discharge CO laser with average output power up to 40 W // Infrared Physics & Technology. 2022. N 120. P. 103921. DOI: 10.1016/j.infrared.2021.103921.Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kotkov A.A. et al. Infrared Physics & Technology, 2022, vol. 120, рр. 103921.Минеев А. П., Нефедов С. М., Пашинин П. П. Высокочастотный планарный СО2-лазер с полностью металлической электродно-волноводной структурой и неустойчивым резонатором // Квантовая электроника. 2006. Т. 36, № 7. С. 656—663.Mineev A.P., Nefedov S.M., Pashinin P.P. Quantum Electronics, 2006, no. 7(36), pp. 656–663. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n07ABEH013201.Dutov A. I., Kuleshov A. A., Novoselov N. A., Semenov V. E., Sokolov A. A. RF-excited slab CO2 laser with intracavity mode selection // Proc. SPIE 5120, XIV Intern. Symp. on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers. 2003. Р. 84—86. DOI: 10.1117/12.515476.Dutov A.I., Kuleshov A.A., Novoselov N.A., Semenov V.E., Sokolov A.A. Proc. SPIE, XIV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers, 2003, vol. 5120, рр. 84–86, DOI: 10.1117/12.515476.Ионин А. А., Козлов А. Ю., Селезнев Л. В., Синицын Д. В. Компактный криогенный щелевой СО-лазер с накачкой емкостным ВЧ-разрядом. М., 2008. (Препринт/ФИАН № 1).Ionin A.A., Kozlov A.Yu., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V. Kompaktnyy kriogennyy shchelevoy SO-lazer s nakachkoy yemkostnym VCH-razryadom (Compact Cryogenic Slab CO Laser Pumped by a Capacitive RF Discharge), Preprint FIAN, 2008, no. 1. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.