TW201313373A

TW201313373A - 刀具頭

Info

Publication number: TW201313373A
Application number: TW101125960A
Authority: TW
Inventors: Armin Traeger; Sven Kleinschmidt; Paul Philipp; Andreas Loesel; Daniel Kray
Original assignee: Rena Gmbh
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-04-01
Also published as: DE102011107982A1; WO2013010713A1

Abstract

本發明涉及一種對工件進行以熱及液體為基礎的加工的方法及裝置。本發明的方法包括以下的步驟：--經由一個設置在濕區(4)的液體輸送區(6)輸入液體(F)；--使液體(F)通過同樣是設置在濕區(4)的噴嘴(7)向外輸出，產生一個朝工件表面(2’)的方向射出的液體射流；--從乾區(5)朝工件表面(2’)的方向發出的聚焦雷射束(L)穿過一個將乾區(5)與濕區(4)分開的透明分離層(8)射入噴嘴(7)；--調整刀具頭(1)及工件表面(2’)之間的加工距離(3)；其中在液體射流的整個長度中的第一段落會被噴嘴(7)環繞住，同時調整加工距離(3)，以便在噴嘴端面(7’)及工件表面(2’)之間形成一個加工間隙(3’)，該加工間隙(3’)至少在至少一個雷射束(L)的範圍被一個液體膜(F’)填滿，因此液體射流的其他段落被這個液體膜(F’)環繞住，並受其保護，其特徵為：經由液體(F)的壓力可以調整加工距離(3)。

Description

刀具頭

本發明涉及一種對材料進行以雷射及液體為基礎的加工的裝置及方法。本發明尤其涉及一種將包含於液體射流內的雷射束引導至工件的裝置及方法，以及一種保護液體射流的裝置及方法。

在材料加工的許多領域中，以雷射束對材料進行加工多年來早已屬於先前技術。材料加工所需的能量是由照射在工件上的特定波長之高能量且成束的相干光輻射所提供，而且光輻射會在照射部位造成很高的表面升溫。視提供給作用位置的能量大小而定，熱處理可能造成表面改變，也可能將要去除的材料熔化掉。

以液體輔助進行這樣的加工通常是很有利的。液體可以只是用來將作用位置附近的環境冷卻。雷射可以只是作為加熱之用，以透過熱感應引發化學反應進行真正的加工過程。在這種情況下，熱能可以伴隨處理液被引入，以便在材料上引發限制在局部範圍內的化學反應，例如雷射輔助化學處理(LCP)。液體的另一個任務是導引雷射束，就好像光纖一樣。根據先前技術，有許多不同的裝置是以液體導引雷射束進行材料加工。

例如，EP 0 762 947 B1有揭示利用液體射流將聚焦的雷射束導向的方法。在這種情況下，液體是作為導引雷射束用的介質，其中雷射束含有足以對工件進行加工的高能量。

根據此發明的理論，液體射流必須是層狀的，以達到良好的加工效果。否則雷射束可能會因為外殼上的干擾，也就是在外殼上局部及暫時未出現全反射，而徑向離開。為了獲得層狀的液體射流，需將液體射流的壓力及流動速度調到很高。但由於高速的關係，液體射流會常態性的吸入干擾因素，例如在射出時形成的水滴或微粒。而這又會對外殼的均勻性造成負面影響。

DE 10 2006 003606及同一位登記人提出的DE 10 2006 003607揭示一種適於進行化學處理的裝置及方法，這種裝置及方法利用層狀流動的液體射流將雷射束導向。其中雷射是穿過一個窗戶饋入液體。液體含有一種處理介質，例如一種腐蝕液體或溶解在液體中的摻雜物質。由於全反射的關係，雷射束不會離開液體，而且會將作用位置加熱，也就是將基材的表面加熱，因而能夠引發或加速所希望的化學反應。

這個解決方案的缺點是，液體射流是”自由”的，也就是說橫向與環境空氣緊密相鄰。液體從噴嘴射出時形成的小水滴可能會在重新與射流結合時對射流的形狀造成不利影響。微粒或腐蝕介質的濃度變化可能造成射流內部的不均勻性，也會對射流的形狀造成不利影響。這可能導致雷射光過早從液體射流射出，因而造成能量損失，因此在作用位置會有短時間無法提供足夠的能量供加工之用。

為了改善將雷射導向的液體射流的射流品質，歐洲專利EP 1 657 020建議另外使用一種”衝擊氣體”，其作用是將液體流環繞住，以免除環境影響。這種氣體在一段由氣體壓力決定其長度的路段上伴隨著流體射流。一種有利的方式是以保護氣體(例如氮)作為衝擊氣體。

但是實驗顯示，為流體射流加上一層氣體罩對於解決以上描述的問題僅能提供很小的幫助。供應氣體的壓力不能太高，否則氣流會干擾流體射流。但是較小的壓力會使氣體罩的有效距離變短，其範圍在兩個方向上都會受到限制。在氣體饋入區域可能還會產生其他的干擾，因為液體射流在從噴嘴射出時可能已經形成小水滴，這些小水滴會在氣體饋入區域集結成較大的水滴。當這些水滴進到氣體饋入區域的出口，一個可能的後果是導致射流全部失效。另一個缺點是使用保護氣體作為氣體罩會使成本增加。

EP 1 940 579 B1致力於解決使用液體導引的雷射束的另外一個問題。為了提高在作用位置的加工能量，這個專利建議不要只是透過全反射將雷射束引導到作用位置，而是另外透過一個光學裝置將雷射束聚焦，使其焦平面與將其環繞住的液體射流的噴嘴開口相隔夠遠的距離。特別的注意力也放在要精確的找出饋入液體之雷射束的焦平面應位於那一個位置。根據這個專利，在這個位置必須有一個層流。但是焦平面並非位於作用位置所在的平面上，也就是並非位於工作表面上，而是在後面的過程中再度經由全反射被液體射流導向。這個專利也是要產生一個將液體射流環繞住的氣體罩，而且氣體的表面應保持光滑。這個專利也沒有對本文前面提及的問題提供任何解決方案。

本發明的任務與解決方案

因此本發明的任務是避免先前技術所碰到的問題。

尤其是本發明要確保包含雷射束的液體射流對外界干擾不敏感，例如對液體從噴嘴離開時的水滴形成不敏感，或是對進入液體射流之外表面的環境空氣中的微粒不敏感。應避使用保護氣體造成的高成本。流體射流的流動速度應盡可能與其射流品質無關。

此外，在工件表面上的作用位置的尺寸應盡可能與液體射流的尺寸(尤其是斷面尺寸)無關。

採用本發明之主申請專利項目及申請專利範圍第7項之裝置即可達成上述任務。附屬申請專利項目及以下的說明及圖式的內容為本發明之各種有利的實施方式。

以下將先描述本發明的方法。接著再配合圖1詳細說明本發明的裝置。

本發明的方法是以一個刀具頭對工件進行以雷射及液體為基礎的熱處理，其中刀具頭係設置在與工件表面相隔一個加工距離的位置。本發明的方法包括以下的步驟：-- 經由一個設置在濕區的液體輸送區輸入液體；-- 使液體通過同樣是設置在濕區的噴嘴向外輸出，產生一個朝工件表面的方向射出的液體射流；-- 從乾區朝工件表面的方向將至少一個聚焦的雷射束射入噴嘴；-- 調整刀具頭及工件表面之間的加工距離。

較佳是穿過一個將乾區與濕區分開的透明分離層射入雷射束。雷射束的軸與流體射流的軸及噴嘴的縱軸平行，而且最好是與流體射流的軸及噴嘴的縱軸共線。

本發明可以確保在液體射流的整個長度中的第一段落會被噴嘴環繞住。本發明還可以調整加工距離，以便在噴嘴端面及工件表面之間形成一個加工間隙，該加工間隙至少在至少一個雷射束的範圍被一個液體膜填滿，因此液體射流的其他段落被這個液體膜環繞住，並受其保護，其中經由液體(F)的壓力可以調整加工距離(3)。根據另外一種實施方式，加工間隙整個被液體膜填滿，換句話說，在噴嘴端面及工作表面之間不存在液體的自由射流，而是液體射流整個被噴嘴導向到作用位置，並被噴嘴環繞及保護住。結果是噴嘴有效的將液體射流的外表面與環境影響隔離。在噴嘴端面及工件表面之間形成一個在雷射束的範圍被一個液體膜充滿的加工間隙。因此在這個位置的加工也不會受到環境影響。此處要指出的是，本發明的液體膜在射流方向上的長度通常明顯小於在垂直於射流之方向上的長度。反之先前技術中的一種”自由射流”在射流方向上的長度則是明顯大於或等於在垂直於射流之方向上的長度。此外，”自由射流”具有一個或多或少可精確定義的外表面，但是液體膜則沒有可明確界定範圍的外表面。

另外一種可能的描述方式是使用“液體柱”這個名詞，此處所謂的液體包括位於噴嘴內的射束及射束位於噴嘴端面那一面的尾端段，而且在任何時候都整個受到噴嘴及/或液體膜的保護，使其免於受到環境影響。雷射束會被引導穿過液體柱。

一種典型的情況是，刀具頭平行於工具表面移動，因此在任何時候都必須確保雷射束及保護液體射流之尾端段的液體膜側邊之間有足夠的側面距離。所謂足夠的距離是指與雷射束相距1至2mm。至於液體膜定義的平面的外緣並非位於一個圓形軌道上，及/或雷射束並不是精確的穿過這個平面的中心點，並沒有什麼關係。

從關於本發明之裝置的說明及圖式可以得知更多資料。

本發明還涉及一種在利用至少一個聚焦的雷射束對一個工件的工件表面進行以雷射及液體為基礎的處理時，保護液體射流免於環境影響的方法。雷射束被如前面描述之刀具頭的一個噴嘴引導朝工作表面的方向穿過液體射流。此處必須將”引導”與”導向”加以區分。所謂”導向”是指雷射束利用液體射流的壁面，也就是說雷射束在液體射流的壁面經由全反射被反射。反之”引導”是指雷射束穿過液體射流的液體膜，而不會與液體射流的壁面結合。因此和先前技術不一樣的是，壁面的品質對於處理結果並不重要，只要雷射束在任何時候都被液體環繞住即可。因此在刀具頭範圍的保護是由噴嘴的壁面負責，至於刀具頭那邊的保護則是由將液體射流環繞住的液體膜負責。

因此第一道的保護是由噴嘴負責，噴嘴的長度應長到使其盡可能靠近工件表面。這樣就不會形成如先前技術所知的”自由射流”。液體射流受噴嘴壁面保護的外表面完全不會受到噴霧器的影響。

此外，在噴嘴之外的保護，也就是噴嘴端面那邊的保護，是由液體射流負責。為了避免自由射流的問題，流出的液體在加工間隙內形成一個液體膜，這個液體膜在作用位置的範圍(也就是在工件表面上)將雷射束整個環繞住。使用氣體保護液體射流的外表面的作法是多餘的，因為液體膜的外表面的精確幾何形狀並不重要。噴嘴那邊的保護全部是由流經噴嘴的液體負責，而且最好是由處理液體本身負責。

總結以上的說明，本發明的方法具有以下的步驟：-- 將液體輸入噴嘴，-- 在噴嘴內形成液體射流的第一段落，-- 在噴嘴端面及工件表面之間形成一個液體膜， -- 在加工間隙內形成液體射流的剩餘段落，因此這個段落被液體膜環繞住，-- 引導聚焦的雷射束穿過被噴嘴壁面及/或液體膜保護的液體射流的兩個段落，到達工件表面。

一種有利的實施方式是調整雷射束的焦平面，使雷射束以沒有在流體射流上反射的直接路徑到達工件表面上的作用位置。這表示作用位置的斷面與液體射流的斷面無關。這樣做的另外一個優點是，在流體射流內被導向的雷射束的品質不再受液體射流之外表面的品質的影響，因為在這種情況下，雷射束不會與流體射流的外表面結合。

一種有利的實施方式是調整雷射束的焦平面，使其位於工件表面上。這表示可供使用的最大雷射能量正好集中在工件表面上。這樣做是可以確保作為能量來源的雷射能夠在作用位置盡可能被充分利用。

這也表示僅利用雷射束的聚焦，就可以調整在工件表面上的作用位置的尺寸。如前面已提過的，這樣做是可能的，因為本發明的雷射束及液體射流的斷面彼此無關，雷射束的斷面不大於(不寬於)液體射流的斷面即可。在噴嘴的斷面不是圓形，尤其是噴嘴的斷面是細縫形的情況下，可以額外或全部由雷射束的”掃描”達到與作用位置的尺寸的配合。為此較佳是使用一種Galvo頭。

最好是透過改變雷射束的脈衝長度調整雷射能量，尤其是調整雷射在作用位置釋放的能量。這種調整非常容易實現。也可以額外或完全透過改變焦平面、削弱光程、或是與雷射束產生的雷射吸收的電功率配合等方式進行調整。

以下的尺寸設計對於實現本發明的方法特別有利：加工間隙的寬度在0.01至5mm之間、較佳在0.1至0.5mm之間、最好是0.2mm；或是加工間隙的寬度等於在噴嘴出口處測得的最小嘴斷面尺寸的5%至500%之間、較佳是20%至100%之間、最好是50%。如果是圓形噴嘴，則是指直徑，如果是細縫形噴嘴，則是指構成斷面之矩形的兩個邊中較短的那個邊。當然除上述的數值外，也可以用其他數值實現本發明。唯一重要的是，在運轉時要能夠構成前面提及的至少被液體部分填滿的加工間隙。

一種有利的方式是，液體是以各向相同的壓力從液體輸送區流入噴嘴。這樣就可以實現均勻且是層流的液體射流。

如前面所述，保持正確的加工距離對本發明而言至關重要。原則上可以使用主動調整距離的方法，也就是說測量方法。但較佳是使用被動方法，例如在加工不平整的表面時，這種方法會自動重新調整加工距離。本發明是經由液體的壓力調整加工距離。這表示當壓力升高時，加工距離變大，當壓力降低時，加工距離變小。如果加工距離改變，刀具頭嘗試從工件表面推斥的反壓也會改變。例如，如果是以彈簧懸掛刀具頭，刀具頭就會自動盡可能的接近及/或遠離工件表面，直到反壓及彈簧壓力達到平衡為止。透過改變彈簧力或流出壓力，就可以主動改變加工距離。

根據一種特別有利的實施方式，在處理期間，刀具頭會沿著工件表面移動。由於這種移動屬於先前技術，因此無需在此多做說明。

本發明的方法對於工件表面的濕化學加工特別適合。在這種情況下，所使用的液體是一種腐蝕液體。一個特別的優點是，本發明的方法可用於結構化含有矽的表面。例如本發明的方法可用於很薄的氮化矽層的微結構化，其中該氮化矽層是作為太陽能電池的抗反射層。本發明的方法也很適於用來加工能夠以磷酸處理的層。可以用矽、玻璃、金屬、陶瓷或塑膠製作所需的基板，必要時亦可加上可用濕化學加工的層。

根據另外一種實施方式，液體含有至少一種摻雜物，並以本發明的方法摻雜含有矽的表面。這樣就可以用簡單的方式局部摻雜基板的表面。使用一種含有金屬的液體，可以在工件表面形成一個薄的金屬層，例如這個金屬層可作為後續電鍍用的籽晶層。

此外，本發明還揭示一種工具頭，其作用是按照前面所述之實施方式對工件執行以雷射及液體為基礎的處理的方法。以下將配合圖1說明此種工具頭。

本發明揭示一種包含雷射束的液體射流，該液體射流對外界干擾不敏感，例如對液體從噴嘴離開時的水滴形成不敏感。由於本發明的方法無需使用保護氣體，因此可以有效避使用保護氣體造成的高成本。流體射流的流動速度其射流品質無關，也就是說，流動速度可以在很大範圍內變化，而不會對液體射流的品質造成影響。

此外，在工件表面上的作用位置的尺寸實際上也與液體射流之斷面尺寸無關。

以下將配合圖1詳細說明本發明之工具頭。

本發明的工具頭1是用於對工件2執行以雷射及液體為基礎的處理。

很明顯的，工件2本身並不屬於本發明之裝置的一部分。通常工件是被放置在輸送設備的一個輸送平面上(未繪出)。這個輸送設備並非一定要屬於本發明的一部分，但可視情況設置，作為功能性設備。這個輸送裝置可以用來輸送工件2。輸送帶、皮帶、夾具、或是以空氣流或液體流為基礎的流體墊均可作為輸送工具。雷射束L及液體射流的射束軸較佳是垂直於工作表面2’。一般情況下，工件2是一個平坦的基板，因此射束軸亦垂直於輸送平面。

工具頭1位於一個與工件表面2’相距一個加工距離3的位置。此外，工具頭1被分成一個在圖面位於下方的濕區4及一個在圖面位於上方的乾區5。

液體F(在圖中以波浪狀的陰影線表示)能夠通過帶有液體室10的液體輸送區6進入濕區4。在圖中液體室的兩邊都是打開的，當然這是僅供液體F流入濕區之用。由於液體室的配置方式並不重要，因此根據一種未在圖式中繪出的實施方式，可以將液體室設置在緊靠噴嘴7尾端的位置，及/或是由數個較小的小室或通道構成。之後液體F會通過同樣是位於濕區4內的噴嘴7朝工件表面2’的方式離開濕區4。在未在圖式中繪出的實施例中，工具頭可以具有一個以上的噴嘴。

從乾區5至少可以發出一個射入噴嘴7的聚焦的雷射束L。如圖式顯示，雷射束較佳是穿過一個將乾區5與濕區4分開的透明分離層8射入噴嘴7。在未在圖式繪出的特定情況下，可以不必有分離層8，及/或分離層8是由空氣或另外一種(混合)氣體構成。另外一種可能的方式是將雷射源設置在濕區4內。圖式中以虛線是代表雷射束L的輪廓。雷射束的軸與流體射流的軸及噴嘴的縱軸平行，而且最好是與流體射流的軸及噴嘴的縱軸共線。很明顯的，雷射束L的輪廓應與噴嘴7的斷面配合。例如，如果是圓形噴嘴7，則雷射束的輪廓是圓形的，如果是細縫形噴嘴，則雷射束的輪廓是線形或扇形，其中為了形成線形雷射束L，較佳是使用Galvo頭。如果是細縫形噴嘴，則較佳是有多個彼此平行的雷射束L(未繪出)穿過這個噴嘴。圖式中以點狀陰影代表分離層8的透明材料。很明顯的，分離層8並不一定要可以被水平貫穿，而是如圖中所示，可以設置在一個非透明框中，然後再放到光程上。這個實施方式是透過一個透鏡9聚焦。透鏡9可以是工具頭1的一個組成構件，或只是一個功能性的構件。很明顯的，另外還必需設置相應的夾具，以便將透鏡9固定住，只是為了簡化圖面起見，並未將夾具繪出。

如圖所示，只要液體F流過噴嘴7，就能夠與噴嘴7形成在噴嘴7內將雷射束L環繞住的液體射流。

根據本發明，噴嘴7的長度使液體射流的整個長度中的第一段落會被噴嘴7環繞住，因此這個段落的液體射流能夠在噴嘴內流動。因此雷射束L在噴嘴7內沒有任何時候會離開液體，而且也不會與液體射流的外表面接觸。此外，在本發明中，在噴嘴端面7’及工件表面2’之間的加工距離3內會形成一個加工間隙3’，在使用刀具頭1時，加工間隙3’會整個被液體膜F’填滿，因此液體射流的剩餘段落會被液體膜F’環繞住並受到保護。可以透過改變由噴嘴流出的液體F產生的液體脈衝，調整加工距離3。在圖中垂直測得的加工間隙3’的高度相當於加工距離3。如圖式所暗示，液體膜F’的範圍通常超出工具頭1的寬度，或至少超出噴嘴端面7’的寬度。但是液體膜F’的範圍也可以小於噴嘴端面7’，只要能夠確保在雷射束及液體膜的側邊之間保持足夠的最短距離即可。

透過使用一個將液體射流的整個長度都環繞住的噴嘴7，使液體射流對外界的干擾完全不敏感，同時這種配置方式也解決了本發明所要解決的問題。和先前技術不同的是，根據本發明，噴嘴端面7’幾乎碰觸到工件表面2’，因此完全不會形成小水滴。液體射流的第一段落止於噴嘴7的出口，也就是止於噴嘴端面7’。液體射流的剩餘段落在該處也不會接觸到環境空氣，而是從所有的方擴散到加工間隙3’內，因而形成將自身保護住的液體膜F’。透過這種方式還可以有效沖洗掉小氣泡或加工殘留物(例如腐蝕過程產生的殘留物)。本發明的方法既不需要也沒有打算使用將液體射流的剩餘段落(也就是噴嘴端面7’那邊的段落)環繞住的氣體射束。因此可以省下額外的構造及介質的費用。液體射流的流動速度對射流品質不再扮演重要的角色。尤其是較低的流動速度也是可以接受的，也就是低到在”自由射流”(也就是液體射流至少有一部分流到外面)的情況下，可能變成不穩定或易受干擾的射流。另外也可以避免不必要的介質消耗及/或介質通流量。

根據另外一個未繪出的實施方式，本發明的裝置還具有一個工件底座。工件底座的作用是容納工件2。透過工件底座使工件2的定位能夠讓液體膜按照本發明的方式形成於工件表面2’及噴嘴端面7’之間的加工間隙3’內。其中噴嘴端面7’及工件底座之間的底座距離最好是可以調整的。如果是平坦的扁平形工件2，則底座距離等於工件的總厚度加上液體膜F’及/或加工間隙3’的厚度。

從圖式中可以看出，在這個有利的實施例中，噴嘴7的尺寸設計使雷射束L能夠以直接路徑通過噴嘴7，也就是不會在噴嘴7的內壁上被反射。所謂”尺寸設計”是指噴嘴的幾何(也就是噴嘴的長度及斷面)，以及圖式中虛線顯示的雷射束L的幾何彼此配合，因此雷射束L在噴嘴&範圍的”外表面”不會與液體射流的外表面結合。很明顯的是，透過噴嘴幾何及雷射束幾何均可達到這個目的。確實的設計方式是由所希望的參數決定，例如流動速度、黏滯性、流量、在焦點處的斷面等參數。這必須由熟習該項技術者來決定，但這並不會造成問題。

根據圖式顯示的有利的實施方式，噴嘴7的尺寸設計使焦平面(也就是雷射束L的”焦點”所在的平面)被定位在工件表面2’上。這表示雷射束L會在作用位置達到最大放熱。如前面所述，此處的所謂的”尺寸設計”是指噴嘴幾何與雷射束的配合。

透過使用焦平面在作用位置(也就是工作表面2’)上的雷射束L，則僅需透過雷射束L的聚焦，就可以調整工作表面2’上作用位置的尺寸。相較於先前技術的裝置及方法，這是一個很大的優點，根據先前技術，雷射束是透過在液體射流的內表面上的全反射被導向，因為液體射流及雷射束的寬度彼此相關或互相影響。如果需要較小尺寸的作用位置，則必須使用薄的液體射流。但是薄的液體射流的流動速度必須很快，以達到足夠的穩定性，但這會導致在噴嘴尖端處形成的水滴(因為與空氣接觸的關係)增加。由於這種水滴的尺寸並不會隨流動速度的變大而成比例的變小，而是基本上不會改變尺寸，也就是與流動無關，因此水滴的尺寸及其干擾作用對於變薄的液體射流會變大，這會導致液體射流及雷射束在作用位置的射束品質變差。本發明的裝置可以有效避免這個問題。

根據圖式中的有利的實施方式，噴嘴7的形狀是圓形或細縫形，及/或具有一個板狀的正面7’。研究結果顯示，使用非常簡單且容易製造的圓形(包括圓柱形或逐漸變窄的楔形)的噴嘴形狀就已經能夠達到很好的效果，而使用先前技術常見的在接近出口處的尾端具有擴大開口的噴嘴形狀並不會有比較好的效果(甚至可能更差)。細縫形噴嘴具有很長的通道及帶有一個短邊及一個長邊的矩形斷面。選擇具有板狀端面7’的噴嘴7有助於形成均勻的液體膜F’。液體膜F’不只是要將直接的作用位置(雷射束L的焦點)遮蓋住，而是至少也要將噴嘴7及液體射流的斷面遮蓋住。這樣就可以確保雷射束不再位於(在噴嘴7內流動的)液體射流之內，而是位於加工間隙3’內(液體射流的剩餘段落)的尖端範圍也能受到保護，使其免於受到環境影響。

如果是使用細縫形的噴嘴的情況(未繪出)，則最好是不要僅有一個雷射束L饋入噴嘴，而是有多個雷射束L饋入噴嘴。例如，這些雷射束以扇形狀(類似耙子的耙刺)的方式從一個共同的位置射出，其中這個共同位置位於噴嘴7的開端，或是位於透鏡或一個複雜光學單元所在的範圍。另一種可能的方式是，雷射束L彼此平行(類似於梳子的梳刺)穿過噴嘴7。以這種方式可以在一個工作流程產生一個線條圖案，及/或完成一個平面加工。透過將各個單一雷射束L與Galvo頭(未繪出)連結在一起的作法，能夠以簡單的方式產生非線性的線條圖案，也能夠在工作平面2’上完成寬度可變化的平面加工。

根據圖式中顯示的有利的實施方式，濕區4包括一個圓片形液體室10。液體室10最好是由一條將其環形圍繞住的供料管(未繪出)供料，液體F能夠經由這條供料管以各向相同的壓力從液體輸送區6以對稱方式流入始於液體室10之中心位置的噴嘴7。以這種方式能夠達到均勻且盡可能是以層流方式流動的液體射流。

如前面所述，可以透過改變由噴嘴流出並撞擊到工件2’的液體(F)產生的液體脈衝，調整加工距離3。但此處要注意的是，這或許會出現名為”白努力效應”的流體力學的反論。根據這個效應，當低於一個最小距離時，迎流物體會朝對其射出流體的噴嘴的方向移動。這個效應可以被用來使加工距離3穩定化。熟習該項技術者無需其他的協助就可以調整幾何及壓力關係，以使本發明的方法按照前面描述的方式獲得實現，因此無需在此對各種相應的可能性做詳細的說明。

根據一種特別有利的實施方式，工具頭1具有一個在圖式右邊分離層8上方以象徵方式繪出的彈簧11，或是一個具有相同作用的器具，這個彈簧11或器具被固定在一個同樣是以象徵方式繪出的支座(沒有元件符號)上。工具頭以彈性方式支承在彈簧11上。以這種方式能夠很簡單的實現本文上一段描述的加工距離3的可調整性。

此外，圖1還以示意方式顯非一個透鏡9，其作用是將雷射束L聚焦。很清楚的是，透鏡9需要相應的固定裝置，同時工具頭除了可以具有一個簡單的透鏡9之外，也可以是具有一個複雜的光學單元。另外可能的方式是將功能性的光學元件製作成可以連結在工具頭上的方式。

1‧‧‧刀具頭

2‧‧‧工件

2’‧‧‧工件表面

3‧‧‧加工距離

3’‧‧‧加工間隙

4‧‧‧濕區

5‧‧‧乾區

6‧‧‧液體輸送區

7‧‧‧噴嘴

7’‧‧‧噴嘴端面，端面

8‧‧‧分離層

9‧‧‧透鏡

10‧‧‧液體室

11‧‧‧彈簧

F‧‧‧液體

F’‧‧‧液體膜

L‧‧‧雷射束

圖1：以示意方式顯示工具頭的主要元件。