surfaces with UV fs laser under condition 13: 1) 125 mW, 5 nsレーザとfsレーザで加工した表面では，両者の粗さは未加工面の場合と比較して大幅に減少したが，nsレーザは優れた縦筋がでていたが，比較的滑らかな工具刃先成面を示した．条件（c）での粗さは未加工面よりも高くなり，加工角10°の条件下では，レーザエネルギーはCVDダイヤモンド材料を除去するには不十分であり，部分的除mμ ,zR ssenhguoRytisnetnI 0 dezilamroNPLG工具刃先成形の評価基準としてマイクロ構造変化も注目され，PLG加工されたCVDダイヤモンドのラマン スペクトルを規格化し，Fig.6に示す．ブラックラインで示された未加工面のスペクトルでは，1333 cm−1（ダイヤモンドのラマン線）中心の鋭いピークと，1350と1550 cm−1の広いDとGバンドに対する大きな特徴（アモルファス成分）が観測された．PLG処理後，ラマンスペクトル間のいくつかの小さな変化は，ダイヤモンド微細構造に対するPLG加工の効果を明らかにすることができた．nsレーザを使用した場合，ダイヤモンド品質の尺度として一般的に使用されているダイヤモンドピークのFWHMを拡大し，Gピークの少し増加も観測できた．fsレーザを20°で加工した（b）については，未加工とほとんどスペクトルが変わらなく，これはfsレーザPLGはネガティブの構造変化を抑制することができたと考える．この理由はfsレーザが光励起電子と格子イオンの間の熱エネルギー交換よりもはるかに速いので，熱的な影響は少なくなった．また，低フルエンスfsレーザ（緑色線）の刃先（c）は1330 cm−1でダイヤモンドピークが著しく増強し，また，CVDダイヤモンドの結晶性が向上していることを示唆される．この効果は刃先形成に非常に有利であるが，完全に加工されなかった粗面は工具成形を実現するためにフルエンスが不十分であることを示唆している．高フルエンス（条件式（b））のfsレーザは工具成形を達成することができるが，粗さと高いシャファー角度はこのIR fsレーザのPLGへの適用を制限した．これはfsレーザの波長が赤外領域であるため，加工レートが低いためであろうと考える． ■・ ■■■■■■レーザ■■■による刃先成形 より低表面粗さの加工面を達成できるため，Table2に示すように波長257 nmのfsレーザを用いてPLGを行った．まず，1〜3条件でレーザフルエンスを固定し，走査速度と加工パワーの組合せを変えた．Fig.7は光学顕微鏡の写真であり，未加工面の凹凸よりもはるかに滑らかになっていき，nsレーザ加工面の典型的な縦筋は現れない．3つの条件の比較により，パルスエネルギーの増加に伴い，処理した表面は暗くなり，縦の幅は大きくなったが，レーザの有効エネルギー数を減少させることにより総エネルギーを一致にした．対応する粗さRzと加工面取り角度θ’をFig.8に示す．チャンファ角θ’はレーザパワーと共に増加したが，条件2は最低表面粗さを示した．これはPLG加工におけるパルス間隔の影響に関する以前の報告と一致した．Fig.9は，条件1および条件2のSEM画像を示し，パルス間隔は0.1，0.2μmである．低いパルス間隔を持つ条件は明らかにより付着したデブリを示し，おそらく連続的で集中的な照射により，高温プラズマによる熱が不十分な散逸をもたらす．表面粗さに基づいて次のステップでパルス間隔0.2μmの条件を採用した． 50μm50μm50μmFig. 5. Roughness Rz of PLG-processed tool edge surfaces with ns laser, IR fs laser with different processing angle θ Fig. 6. Raman spectra of PLG-processed CVD diamond 0.450.40.350.30.250.20.150.10.05a) ns-laser10001200surfaces with ns laser and IR fs laser b) fs-laser-20■c)fs-laser-10■as-deposited去により表面粗さを悪化させた可能性があることを示した．加工した面取り角θ’を考慮すると，nsレーザPLGは4.5°加工角で1.5°のシャファー角度を得ることができ，fsレーザは20°加工角で10°のシャファー角を生成できた．これは10°はIR fsレーザに対してやや加工閾値付近となり，ちょうど条件（c）ダイヤモンドが加工不十分の理由を説明した．この結果から，CVDダイヤモンドのアブレーションには，IR fsレーザのしきい値はnsレーザよりもはるかに高いことが示唆された． 16001400Raman Shift [cm-1]1800as-depositedns-laserfs-laser 10°fs-laser 20°2000− 427 −1)mm/s; 2) 250 mW, 10 mm/s and 3) 375 mW, 15 mm/s Fig. 7. Optical microscope images of PLG-processed 2)3)
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