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Elektrotechnik

Nächstes Level der Supraleittechnik

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Da der Effekt proportional zum Seitenverhältnis des Leiterbands ist, lag die Idee nahe, das 12 mm-Band so zu strukturieren, dass sich schmalere Einheiten ergeben. „Für diese Filamentisierung gibt es verschiedene Ansätze, etwa das chemische Ätzverfahren, das aber keine sehr schmalen Spurbreiten erlaubt und zudem auch auf andere Bereiche übergreifen kann“, berichtet Dr. Rainer Nast vom ITEP in Karlsruhe. Um möglichst wenig leitendes Material zu verlieren, sollen die Schnitte nur rund 20 bis maximal 50 µm breit sein – eine Dimension, bei der sich Laser als präzises Schnittwerkzeug anbieten. „Allerdings ist der Wärmeeintrag bei herkömmlichen Lasern so hoch, dass die umliegenden Werkstoffe beeinträchtigt werden.“ Das ITEP entschied sich daher bei seinen Versuchen für einen Pikosekunden-Laser in einer speziellen Lasermikrobearbeitungsanlage der GFH GmbH.

Kontrollierter Energieeintrag

Bei der verwendeten Strahlquelle handelt es sich um einen Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1030 nm und einer Maximalleistung von 25 W, der mit einer Pulsfrequenz von 400 kHz betrieben wird. Jeder Puls dauert weniger als 10 ps, was den Vorteil hat, dass die ins Material eingebrachte Energie durch die extrem kurzen Laserpulse sehr gut kontrolliert werden kann. So werden zum Strukturieren der mit Silber beschichteten Supraleiter lediglich 20 % der Leistung eingesetzt und bei den Kupfer-gedeckten Leitern 50 %. Das ermöglicht es, auf dem Leiterband bis zu 120 klar definierte Filamente anzulegen, die im Minimalfall nur noch 80 µm breit sind.

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