技術杰醫療器械耐腐蝕黑色標記方案

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別的激光器。具有重復頻率可調、峰值功率高等特點。隨著近年來全固態（DPSS）激光技術的一系列新進展，皮秒激光器的應用正在快速進入各類工業生產線。

應用要求

      2015年，美國食品藥品監督管理局（FDA）實施了醫療產品識別規定，要求所有的產品與器械都需要有唯一設備標識（UDI），即藥品和零件醫療器械都要求打上識別碼標記。UDI應具備以下標準：

• 高對比度和深黑色；

• 永久，不褪色，耐腐蝕；

• 機器可讀；

• 淺層標記，表面起伏小，防止細菌聚集。

杰普特皮秒激光器黑色標記效果

      激光打標技術已被廣泛應用于醫療器械中，用于實現商標標記、序列號標記以及可追溯性等功能。

杰普特皮秒激光器黑色標記效果

      那么，皮秒激光器在高的標刻要求中是否也具備優異的表現呢？我們模擬極端醫療環境對皮秒激光器標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，廣泛應用于工業，食品，醫療，建材等領域。我們以304不銹鋼為例，應用固體皮秒紅外激光器(JPT-PS-IR-30)對304不銹鋼表面標記黑色。

      將打黑后的不銹鋼用質量分數約5%的NaCl溶液浸泡的方法來模擬醫療應用遇見的環境，以此來檢驗黑色標記的耐腐蝕性。實驗過程如下：

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

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      將浸泡后的銹鋼片表面放大觀察，發現JPT-PS-IR-30標記的黑色經72小時浸泡后表面未出現色塊脫落和褪色的情況，如下圖：

      不銹鋼在普通激光輻照時熱效應占支配地位。通過大量氧化反應生成黑色氧化薄層達到標記黑色的目的，一方面多種氧化產物會導致黑度不夠或不均勻，另一方面氧化層在酸、堿、鹽的環境中也更容易發生脫落或化學反應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生微結構（如下圖）引起選擇性光吸收進而呈現黑色，使不銹鋼本身耐腐蝕性得以保存。

注：以上結論只針對本次測試所使用的裝配和參數設置

為何JPT-PS皮秒激光器的表現如此不同？

      JPT-PS系列皮秒激光器基于目前領先的工業用皮秒激光器放大方案，采用緊湊的雙層腔體結構和簡潔可靠的電控設計，適應全天候工業級生產要求以及前沿科學表征測試需要。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（Pulse on Demand）與脈沖串功能（Burst Mode），可以實現單脈沖到1MHz頻率輸出。

    相比傳統激光打標，皮秒激光具備更寬的工藝窗口，可實現高對比度、持久性強且耐腐蝕的標記。隨著工藝技術的不斷提升，皮秒激光在醫療器械黑色標記標中的應用優勢愈加顯著，備受青睞。