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WO2025068383A1 - Device and method for the laser-supported machining of a workpiece made of glass-based material and use of same - Google Patents

Device and method for the laser-supported machining of a workpiece made of glass-based material and use of same Download PDF

Info

Publication number
WO2025068383A1
WO2025068383A1 PCT/EP2024/077092 EP2024077092W WO2025068383A1 WO 2025068383 A1 WO2025068383 A1 WO 2025068383A1 EP 2024077092 W EP2024077092 W EP 2024077092W WO 2025068383 A1 WO2025068383 A1 WO 2025068383A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
glass
laser
burst
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/077092
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Ortner
Fabian Wagner
Matthias Kremer
David Sohr
Maik Steinbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of WO2025068383A1 publication Critical patent/WO2025068383A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G21F3/00Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for laser-assisted processing of a workpiece made of glass-based material.
  • the invention also covers their application.
  • glass-based materials are all materials that have a glass-like network at least in some areas and/or are derived from a glass material.
  • Glass-based materials include, in particular, glasses as such, but also glass ceramics obtained by at least partial crystallization of elements made of glass material.
  • Laser-assisted machining is based on the introduction of damage into the glass-based material using ultrashort pulse lasers that emit ultrashort laser pulses.
  • One well-known application is laser cutting. This typically involves introducing filament-shaped damage into the workpiece, generally running perpendicularly through its thickness. If several damages are then placed side by side, a parting line is created, along or at which the workpiece can be cut.
  • microcracks originating from the damage weaken the material of the workpiece. In adjacent damage areas, the cracks connect, allowing separation along this connecting line.
  • WO 2012/006736 A2 describes a laser cutting process based on the nonlinear optical Kerr effect. This is based on two nonlinear effects: the self-focusing of the pulse due to the optical Kerr effect and its defocusing due to the plasma generated by the laser in the material. It is stated that the self-focusing occurs over a focal length of approximately 500 up to 1000 m, and then spatially dispersed when the pulse energy is not sufficient to refocus itself and create a plasma channel again.
  • EP 3169635 A1 uses a Bessel beam with an axicon optic to extend the laser focal line during laser cutting.
  • the inventors of this document argue that the difference from a method based on the Kerr effect, such as WO 2012/006736 A2, is that refocusing the laser beam according to WO 2012/006736 A2 requires a modification of the refractive index of the workpiece material, in this case glass. This inevitably results in a different damage pattern, which can be undesirable.
  • DE 102018200033 A1 describes a laser processing head with an integrated X-ray sensor that detects the process-related X-ray radiation, and the machine control adjusts the process parameters based on the sensor signals. In particular, processing is interrupted if a predetermined X-ray dose is exceeded. This does not allow for rational manufacturing processes, for example, in industrial series production.
  • DE 102020127575 A1 follows a similar approach.
  • DE 102018200030 B3 describes the influencing of X-ray emission during material processing with ultrashort laser pulses by suitably arranged particle streams.
  • DE 102018120022 A1 describes the metrological monitoring of a workpiece machining process using an X-ray sensor that detects radiation with a photon energy of more than 0.5 keV and analyzes it, particularly with regard to radiation energy distribution and dose rate.
  • DE 102018120019 A1 describes the associated detector module, and DE 102019000143 A1 extends the sensor functionality with regard to different radiation types and evaluation variants.
  • DE 102019000144 A1 describes the testing of a housing for leaks using an X-ray sensitive sensor that is held at a predefined distance from the housing wall by means of a spacer.
  • the inventors have recognized that when processing glass-based workpieces with ultrashort pulse lasers, especially when inducing filament-shaped damage, X-rays with a characteristic spectrum can be generated. Part of the finding is that this occurs particularly when the irradiated laser energy is high and/or a burst of laser pulses is used.
  • the object of the invention is to provide a device and method that enables the efficient processing of workpieces made of glass-based material.
  • the invention is based on the principle of limiting the propagation of the resulting X-ray radiation and thus providing an efficient production environment and/or an efficient method for the processing and/or production of elements made of glass-based workpieces, in particular those made of glass and/or glass-ceramic.
  • the invention comprises a device for laser-assisted machining of a workpiece made of glass-based material, in particular for introducing damage into the workpiece, which is designed to arrange the workpiece in the machining plane W.
  • the device further comprises a Ultrashort pulse laser for emitting ultrashort laser pulses with a wavelength A and a single pulse energy Ep and a laser beam direction z, wherein the laser and/or the laser pulses are configured such that the workpiece is at least substantially transparent to the wavelength A, and a beam-shaping optics configured to form a focus region of the laser beam which, in the operating state, lies at least partially within the workpiece and in which the irradiance Ef is so great that, in the operating state, X-ray radiation is emitted in an energy range EM that depends on the composition of the workpiece, and wherein at least the focus region is at least partially surrounded by at least one shielding element for X-ray radiation, thus providing a processing space, either alone or in combination with further shielding elements.
  • the emission of X-rays occurs particularly from the focus area.
  • the material of the shielding element has a particularly high X-ray absorption in the EM energy range.
  • the workpiece made of glass-based material is located in the focal area during processing.
  • the glass-based material is processed using ultrashort laser pulses. Therefore, it is also within the scope of the invention that the workpiece may comprise additional materials, for example, in its edge region.
  • the region containing the glass-based material is processed using the ultrashort laser radiation.
  • Damage within the meaning of the inventions is generally any form of material modification and/or material removal resulting from the interaction of the ultrashort laser pulses with the material of the workpiece. This may include refractive index changes, material discoloration, weaknesses of the Material structure, in particular through cracks, local melting, ablation, introduction of hollow channels and/or blind holes, etc. The introduction of filament-shaped damage is particularly advantageous.
  • a filament is generally understood to be an elongated, thread-like structure whose diameter is significantly smaller than its length.
  • the device is configured and/or the method is designed such that hollow-channel-shaped filaments are introduced into the workpiece.
  • a hollow-channel-shaped filament is characterized by the hollow space extending along the filament axis.
  • Such a hollow channel goes beyond mere material damage and/or refractive index changes and enables efficient further processing of the workpiece, for example, the separation or further expansion of the filaments.
  • the device further comprises an ultrashort pulse laser configured to emit ultrashort laser pulses.
  • the pulse width of a laser pulse is very short, i.e., in the range of less than 1 ns, in particular in the range of a few ps to fs, in particular in the range of 40 fs to 20 ps.
  • Particularly advantageous lower limits are 100 fs or 200 fs
  • advantageous upper limits are 10 ps, 3 ps, or 1 ps.
  • the upper and lower limits can be combined with one another as desired. In particular, this results in an advantageous range of 100 fs to 10 ps, or 200 fs to 10 ps, or 100 fs to 3 ps.
  • average laser powers in the range of 1 W to 10 kW or more are commercially available.
  • the irradiance Ef represents the incident laser power per unit area, i.e., the beam cross-sectional area, measured at the point of interaction with the workpiece. With oblique incidence onto the workpiece surface, the area illuminated by the laser beam becomes larger, and thus the irradiance decreases.
  • the maximum achievable power density corresponds to the intensity of the laser beam at the focus.
  • the laser powers are emitted as individual pulses or as burst pulse groups, also referred to herein as burst packets, with the repetition frequency f re p, which in particular, it can be in the range from 10 kHz to 100 MHz. Preferred ranges are 25 kHz to 50 MHz, 50 kHz to 20 MHz, and/or repetition frequencies less than 50 MHz, 20 MHz, 10 MHz, 8 MHz, 4 MHz, 2 MHz, or 1 MHz.
  • a burst packet consists of a group or sequence of ultrashort laser pulses, also referred to below as individual burst pulses.
  • a burst packet therefore has at least two individual burst pulses. As a rule, however, around 2 to 20 individual burst pulses are used, advantageously 3 to 10, although upper limits of around 100 individual burst pulses are also possible.
  • the burst packet advantageously has a pulse energy Ep of 100 pJ to 1 J. Equally advantageous ranges are from 100 pJ to 50 mJ or from 100 pJ to 10 mJ. As already described, Ep here refers to the accumulated energy of the burst packet. The use of a single pulse is also possible.
  • the pulse duration of a single pulse and/or burst pulse corresponds to the pulse duration of the laser, the duration of the burst packet, called burst duration Tb, depends on the pulse duration of the burst pulse, the number of burst pulses in the corresponding burst packet and the time interval between the burst pulses, called intra-burst delay Ti, measured in each case at the time of the maximum intensity of a burst pulse.
  • the individual burst pulses of a burst pulse group advantageously have a time interval in the range of a few nanoseconds, e.g., 15 ns, and thus their own burst pulse frequency, which is typically in the megahertz range between 30 MHz and 60 MHz, preferably 50 MHz.
  • burst pulse groups themselves can consist of additional subpulses, so-called burst-in-burst or biburst modes, whose time intervals are in the range of ps and the frequency base is accordingly in the gigahertz range.
  • the laser emits laser radiation of wavelength A. This wavelength is selected to be suitable for the desired material processing, particularly for the introduction of damage. This generally means that the laser wavelength A is selected according to the desired interaction mechanism with the workpiece material.
  • U KP laser systems can currently provide laser wavelengths in the range 350 nm to 2700 nm. Typical emission wavelengths are in the range 350 nm to 1400 nm, advantageously 400 nm to 1100 nm. Examples include ultrashort pulse laser systems with an emission wavelength of 800 nm, 1030 nm, or 1064 nm, and the corresponding frequency-doubled versions at 532 nm and 515 nm, respectively. The wavelengths of higher harmonic excitation are also possible.
  • the wavelength A is selected so that the workpiece is transparent to the laser wavelength A used, at least in the laser beam impact area.
  • the transmission of the workpiece at this point is greater than 50% or greater than 85%, advantageously greater than 90%, and particularly advantageously greater than 95% at wavelength A.
  • filament-shaped damage can be introduced into the workpiece, in particular hollow channels and/or blind holes.
  • the laser radiation is emitted in the direction of the laser beam, e.g.
  • the device further comprises beam-shaping optics designed to focus the laser beam in a focal region, wherein the irradiance Ef in the focal region is so high that X-rays are emitted from the focal region during operation.
  • This can occur, in particular, through interaction of the high-energy laser radiation in the focal region with the material of the workpiece or even with the surrounding medium, for example, the atmosphere in the focal region—in the simplest case, air.
  • the decisive factor here is the achieved irradiance Ef, which is generally calculated as the quotient of laser power and beam diameter.
  • the maximum irradiance is calculated for a spatially and temporally normally distributed pulse shape (Gaussian beam) as
  • Q is the pulse energy
  • TH is the pulse duration
  • d n o is the beam diameter, which comprises 86% of the laser power
  • d o 63 is the diameter corresponding to 63% of the total power.
  • an irradiance of at least 10 12 W/cm 2 must be achieved, and preferably 10 13 W/cm 2 .
  • a plasma forms on the substrate surface, and the workpiece can be modified, i.e., ablated. Due to braking and absorption processes in the plasma, the released energy is emitted in the form of continuously distributed or discrete X-rays.
  • the workpiece is arranged in a processing plane (W).
  • W processing plane
  • the position of the processing plane and the position of the focus area are advantageously coordinated. This can be achieved by adjusting the processing plane and/or, individually or in combination, by adjusting the position of the laser, in particular its height, and/or the beam-shaping optics.
  • the device is configured such that the focal region lies at least partially within the workpiece.
  • the beam-shaping optics are configured such that the focal region is represented by an elongated focal line directed toward the workpiece at an angle ⁇ , ⁇ advantageously 90°, and the focal line lies at least partially within the workpiece.
  • the focal line penetrates the surface of the workpiece on at least one side, and in particular on both sides.
  • the laser radiation in the described device and the method described below generates X-rays. The inventors have determined that these X-rays are emitted in an energy range (EM) typical for a glass-based material.
  • EM energy range
  • the emitted X-ray radiation is shielded by at least one shielding element.
  • the shielding element is arranged alone or in combination with other shielding elements such that at least the focal area is at least partially surrounded by the shielding element(s), thus providing a processing space.
  • the shielding element consists of or comprises a material that has an X-ray absorption that is adapted to the EM energy range of the X-ray emission.
  • the material of the shielding element has a particularly high X-ray absorption in the EM energy range.
  • the shielding element works by efficiently absorbing the generated X-rays. This effectively keeps the generated X-rays within the processing area and/or reduces the radiation intensity outside the processing area than inside.
  • the equivalent dose rate is the respective equivalent dose per unit of time. For the purposes of this description, it is measured at a distance of 10 cm from the outer wall of the shielding element.
  • a shielding element is considered advantageous within the meaning of the invention if all three equivalent dose rates do not exceed 10 pSv/h.
  • a shielding element is particularly advantageous if all three equivalent dose rates do not exceed 1 pSv/h at a distance of 10 cm from its outer wall.
  • the protective effect of a shielding element is particularly high if an irradiance of greater than 10 13 W/cm 2 , more than 10 14 W/cm 2 , preferably more than 10 15 W/cm 2 or particularly preferably more than 10 16 W /cm 2 is generated in the focus on the laser side of the wall by the laser process and its focusing optics and the equivalent dose rates on the side of the shielding element facing away from the laser remain below 10 pSv/h or 1 pSv/h, thus in the range from 0.1 to 10 pSv/h and/or from 0.1 to 1 pSv/h.
  • the lower limit of 0.1 pSv/h is usually determined by the natural X-ray radiation in the environment.
  • an advantageous embodiment is a device in which, in the operating state, the equivalent dose rates outside the processing chamber, measured at a distance of 10 cm from its outer wall, are less than 10 pSv/h, preferably less than 1 pSv/h.
  • the equivalent dose rates are the dose rates of the directional equivalent dose at 0.07 mm (penetration) depth for skin, the directional equivalent dose at 3 mm penetration depth for the eye and the ambient equivalent dose at 10 mm tissue depth for the body.
  • an irradiance of more than 10 13 W/cm 2 , more than 10 14 W/cm 2 , more than 10 15 W/cm 2 or particularly advantageously more than 10 16 W/cm 2 is generated in the focus area on the laser side of the wall by the laser process and its focusing optics and the generated X-ray radiation has photons with an energy of more than 7 keV, more than 10 keV, more than 12 keV, 15 keV or more than 20 keV and on the side of the shielding element facing away from the laser the equivalent dose rates remain below 10 pSv/h or below 1 pSv/h.
  • the specific arrangement of the shielding elements is such that the X-rays emitted from the focal area can be absorbed by them.
  • the device is particularly advantageously designed so that the X-ray radiation has an energy of 2 keV to 40 keV, in particular of 3 keV to 30 keV or of 4 keV to 40 keV.
  • the emitted X-rays exhibit maxima in the range of 6 keV to 10 keV.
  • the material of the shielding element is advantageously selected such that it has a high X-ray absorption in the region in which the maxima of the emitted X-ray radiation of the workpiece made of glass-based materials lie.
  • a device is particularly advantageous in which the material of the shielding element has a maximum of X-ray absorption in the energy range from 6 keV to 10 keV.
  • the shielding element consists of a material or comprises a material selected from the group of metals, in particular comprising iron, steel, stainless steel, tungsten, glass, or selected from the group of plastic composites, in particular comprising plastic composite filled with tungsten or glass.
  • the shielding element aims for the highest possible shielding efficiency. However, it should also be efficient to manufacture and operate.
  • the shielding behavior correlates fundamentally with the atomic number of the atoms in the material comprising the shielding element. The interaction with the thickness of the shielding element then determines the overall ability of the shielding element to at least reduce and/or shield X-ray radiation.
  • Metals fulfill this compromise particularly well.
  • lead is known to be a good X-ray absorber.
  • ferrous materials are advantageously used, in particular steel and/or stainless steel, particularly in accordance with EN 10020:2000, issue date 07/2000, including unalloyed stainless steels and alloyed stainless steels. Tungsten has also proven advantageous.
  • metal-filled plastic composites in particular tungsten-filled plastic composites.
  • radiation protection glasses and/or glass-filled plastic composites in particular glasses that have high X-ray absorption.
  • Such glasses are also used as dental glasses and can contain barium, for example.
  • Such glasses can have aluminum equivalent thicknesses, abbreviated ALET, of over 100%, sometimes even over 200%.
  • the device is designed such that the shielding element for X-ray radiation at least partially encloses the workpiece.
  • the shielding elements not only enclose the focus area, but also if the workpiece is located within the processing space. As described later, this can be an entire workpiece, such as a glass pane, in a single processing operation, or a section of a continuous workpiece strip, such as a glass ribbon.
  • the glass-based material itself absorbs X-rays, at least partially in the spectral range in which the X-rays generated by the laser irradiation are emitted. For example, if the laser's focal line is positioned so that it penetrates the surface of only one side of the workpiece, the resulting X-rays are absorbed by the glass-based material on the other surface.
  • the burst degression BG considers the ratio of the burst single pulse energy Ep x of the last burst single pulse of the burst packet at the end of the burst duration and the burst single pulse energy of the first burst single pulse Epo of the burst packet at the beginning of the burst duration in percent.
  • the burst degression BG is therefore the quotient of Ep x and Epo, preferably expressed as a percent. The formula applies accordingly:
  • Fig. 6 shows a device (100) in which, in particular, a workpiece (2) can be processed as strip material, thus enabling a continuous process.
  • a strip of glass for example, a strip of glass.
  • this is, in particular, ultra-thin glass that is obtained from a drawing tank (250) by means of a downdraw process (cf. Fig. 15).
  • a corresponding application of the invention is also possible with alternative ultra-thin glass production processes such as the overflow fusion process.
  • the ultra-thin glass here has a material thickness of approximately at most 100 pm; in particular, the material thickness in this example is from 20 pm to 50 pm.
  • Fig. 9 shows a further variant and/or embodiment.
  • the workpiece (2) in particular a strip of glass-based material, in particular a strip of glass, in particular ultra-thin glass, is deflected multiple times.
  • the feed plane (B) is crossed multiple times on the side of the feed and/or removal opening (320). Accordingly, a plurality of deflection devices (203) are provided. Since, as described, the glass-based material itself absorbs the X-radiation generated during its processing, the X-radiation in this embodiment must pass through the glass-based material multiple times if it is to escape from the feed or removal opening (320). This is prevented by self-absorption and/or the escaping X-ray dose is at least significantly reduced.
  • apertures (312) made of the material of the shielding element (300), which can be attached in the region of the feed and/or removal opening (320) and are intended to shield the X-ray radiation in this region.
  • the apertures (312) can be formed as part of the shielding element (300).
  • these apertures (312) and/or the additional shielding element below the processing plane (W) are designed such that they follow the course of the workpiece, in particular the workpiece (2) fed in strip form.
  • this course is represented by the bent shielding element (310) below the feed plane (B).
  • A is advantageously selected in the range 10 mm to 1000 mm. Because in this embodiment the processing plane (W) lies in the plane of the feed and/or removal opening (320), this embodiment is suitable both for workpieces (2) which are not flexible enough for deflection, and for environments in which sufficient installation space is available and this simplest embodiment to implement is preferred.
  • the material of the workpiece 2 itself absorbs the resulting X-radiation, and more efficiently than in air.
  • the z-direction is considered, i.e., the X-radiation is mainly absorbed in the volume and/or depth of the workpiece (2). Since self-absorption of the glass-based material occurs, the majority of the resulting X-radiation, in particular the portion with the highest dose rate, escapes at an angle ⁇ from the processing location, where ⁇ is measured from the surface of the workpiece (2). At a suitable distance A, this (more precisely the majority of it) does not pass through the feed and/or removal opening (320), in particular because ⁇ > 1° or 1° ⁇ ⁇ ⁇ 90°.
  • is measured from the plane of the workpiece surface and thus in the xy-direction. ⁇ is greater than 0°, in particular greater than 1°. In particular, ⁇ lies in the range from 1° to 90°, with the majority XEm indicating the arithmetic mean of the angle-dependent emission intensity averaged over all emission angles. It is thus evident that a geometric design of the processing space (302) and/or a geometrically suitable arrangement of the feed and/or removal opening (320), in particular with regard to distance A and/or arrangement to the processing plane W in the z-direction, can be used to reduce the escaping X-radiation.
  • Fig. 13 shows a further embodiment in which the supply and/or removal opening (320) is, so to speak, closed by at least one deflection device and/or supply and/or removal means (203).
  • This advantageously consists of or comprises a material that absorbs X-ray radiation, in particular the materials described with regard to the shielding element (300) and/or the aforementioned plastics and/or filled plastics.
  • These supply and/or removal means (203) can in particular be designed as a roller.
  • a suitable combination and/or arrangement of these supply and/or removal means (203) can close the supply and/or removal opening (320) for the X-ray radiation, as shown, for example, in Fig. 13.
  • FIG. 14 An alternative possibility for closing the supply and/or removal opening (320) is shown in Fig. 14.
  • a curtain (326) of X-ray absorbing media in particular fluids.
  • the fluids can be introduced, for example, through fluid nozzles (325) in the area of the supply and/or removal opening.
  • the removal opening (320) can be applied. These include, for example, a gas curtain and/or a water curtain.
  • Fig. 15 shows an embodiment in which the device (100) described herein is used in a production environment for glass-based workpieces (2) as strip material.
  • the workpiece (2) is, in particular, ultra-thin glass obtained from a drawing tank (250) by means of a downdraw process.
  • a corresponding application of the method according to the invention is also possible with alternative ultra-thin glass production processes such as the overflow fusion process.
  • the ultra-thin glass here has a material thickness in the aforementioned range, advantageously of approximately at most 400 pm or 100 pm; in particular, the material thickness in this example is from 20 pm to 50 pm.
  • the strip material is deflected in the direction of the device (100) with the laser (3) and the shielding elements (300, 310). Due to the distance from the drawing tank, the laser processing takes place in the cold area of the system. However, it is also possible for the laser processing to take place in the hot area closer to the drawing tank (250).
  • the strip material can, for example, be picked up and/or stored on a drum in the form of a roll, here a glass roll (221). For this purpose, the drum is rotated according to the draw-off speed of the glass strip.
  • the device (100) described herein can be used in particular for edge cutting and/or cross-cutting the glass strip (2).
  • the number of individual burst pulses in a burst packet is four.
  • Advantageous, for example, are from two to 20 individual burst pulses and/or from 2 to 10 individual burst pulses in the burst packet.
  • the individual pulse width is advantageously from 300 fs to 11 ps.
  • Tb is advantageously in the range from 1 ps to 500 ns and Ti from 400 fs to 400 ns.
  • irradiation of the workpiece with a single burst packet may advantageously be sufficient.
  • the time interval between the individual burst packets is referred to as the inter-burst delay Td. 1/Td can advantageously be from 1 to 1000 kHz.
  • the energy Epo of the first individual pulse (41) of a burst can advantageously be set such that it is greater than the energy Ep x of the last individual pulse (42) of the same burst. The inventors have found that this reduces the emitted X-ray radiation.
  • Figures 17a to 17d show exemplary advantageous curves of the energies of the individual burst pulses over time t in a single burst packet.
  • the number of individual pulses in the burst packet is arbitrary, but preferably within the ranges mentioned above.
  • the simplest energy curve is a linear curve as shown in Fig. 17a.
  • the individual pulse energies within the burst packet decrease by at least essentially the same amount.
  • the first individual pulse(s) of the burst packet to have at least essentially the same energy, and for the following pulses to have a lower, in particular equally constant, energy. This corresponds to a two-stage energy curve, as shown in Fig. 17b.
  • Nonlinear curves are also possible, for example, an exponential decrease in the individual pulse energies in the burst packet as shown in Fig. 17c. It can also be provided that the individual pulse energy in the burst packet initially increases and then decreases again, with the first individual pulse advantageously having a higher energy than the last. The laser pulse(s) following the first individual pulse then have a higher energy, which then decreases towards the last individual pulse. Such a curve is shown in Fig. 17d.
  • FIG. 18a to 18c show cross sections through filamented workpieces (2) made of glass-based material that can be produced using the device according to the invention and the described method, in order to schematically illustrate possible shapes of hollow channel-shaped filaments.
  • Fig. 18a shows the simplest case when cylindrical hollow channels are introduced into the workpiece (2) as filaments (180).
  • the filaments lie essentially in the area of the laser focus (1).
  • the filament axis A passes through the center of the filament.
  • the filament walls are axially symmetrical.
  • the filaments (180) connect the top side (O) of the workpiece (2) with its bottom side (U).
  • the hollow channel-shaped filament (180) thus represents a through-channel or a through-opening.
  • the workpiece has the workpiece thickness (s).
  • the workpiece thickness (s) covers the range of ultra-thin glass or very thin glass with a few micrometers Thicknesses up to normal glass with thicknesses of several centimeters. Particularly used are the range from 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, i.e. the range of very thin glasses including ultra-thin glasses, as well as the range from 0.5 mm to 3 mm, i.e. the range of substrate or flat glasses.
  • Figure 18a also shows the compression region (22) surrounding the filament.
  • the compression region also called the compression zone, and its formation have been described in detail above. It extends essentially perpendicular to the filament axis into the material of the workpiece.
  • a truncated cone-shaped filament (180) can also be provided, which is synonymously referred to as a V-shaped filament. This can also be described as having a hollow channel.
  • the truncated cone-shaped filament is, in particular, also axisymmetric to the filament axis (A). In the present illustration, the filament opens towards the underside of the workpiece. This means that the diameter (dU) of the filament (180) on the underside of the workpiece (2) is larger than the diameter (dO) on the top. Not shown but again possible is a design as a blind hole.
  • the expansion of the filament towards one side of the workpiece can be achieved in particular by adjusting the focus position of the beam-shaping optics, in particular by adjusting the convergence of the laser beam and the distance from the workpiece.
  • Typical channel angles ß are approximately 0.05 to 0.1°. This channel angle is measured between the perpendicular through the workpiece and the inner wall of the filament and thus corresponds to half the opening angle.
  • Fig. 18c shows hourglass-shaped or synonymously x-shaped filaments (180), again designed as continuous hollow channels.
  • This embodiment can be produced in particular by placing the area of the narrowest focus of the laser within the volume of the workpiece.
  • the same ranges as mentioned for the v-shaped filaments are advantageous for the channel and/or opening angles ß.
  • the x-shaped filaments (180) are characterized by a Constriction of the filament diameter in a region along the filament axis (A). In the example shown, the constriction is located in the center of the workpiece (2), i.e., at the same distance from its surfaces. There are also embodiments in which the constriction is located closer to one surface of the workpiece than to the opposite one.
  • the compression region (22) is not shown in Figs. 18b and 18c. However, it can of course also be present in the case of V- and/or X-shaped filaments (180). In this case, it follows the respective channel wall.
  • Fig. 19 shows a top view of a filamented workpiece (2).
  • the hollow channel-shaped filaments (180) are arranged in a predetermined pattern in the workpiece (2). This is also referred to as a structured workpiece (2).
  • the filaments (180) are surrounded by the compression region (22), in which, as described above, the material of the workpiece is compacted by the effect of irradiation with the ultrashort laser pulses.
  • a compression of at least 1% is present in a radius of 3 pm, the so-called compression measurement line (23), around the filament axis. This means that the degree of compaction, synonymously referred to as compression, is determined at this compression measurement line (23).
  • Fig. 20 schematically shows the general mechanism by which glass-based workpieces are to be separated using laser filamentation. It shows a top view of a workpiece.
  • the filaments (180) are surrounded by microcracks (50) of length RL.
  • the microcracks are caused by the shock wave generated by the plasma explosion in the focal region of the ultrashort laser pulse in the material of the workpiece (2), which can generate X-rays. If microcracks (50) combine to form a connected microcracks (51) in a neighboring filament, these connected microcracks (51) can form a continuous crack line along which the workpiece can be separated.
  • Fig. 20 schematically shows the general mechanism by which glass-based workpieces are to be separated using laser filamentation. It shows a top view of a workpiece.
  • the filaments (180) are surrounded by microcracks (50) of length RL.
  • the microcracks are caused by the shock wave generated by the plasma explosion in the focal region of the ultrashort laser
  • FIG. 21 shows a schematic top view of another workpiece (2) that was filamented with decreasing individual pulse energy in the burst packet. Because the energy of the last individual pulse of a burst packet is smaller than the energy of the first individual pulse of a burst packet used to create a filament (180), the crack length RL is shorter than in the prior art and less X-ray radiation is generated and/or emitted. It is assumed that reducing the laser pulse energies in the burst packet at least reduces uncontrolled energy input into the material of the workpiece (2). The energy input into the plasma is, so to speak, better controlled. This also results in less X-ray radiation. This is surprising because it is usually assumed that it is more advantageous to deposit as much laser energy as possible in the material of the workpiece during filamentation.
  • the microcracks (50) When viewed from above, the microcracks (50) generally radiate from the filament (180) as the center into the workpiece material. Here, too, the microcracks of neighboring filaments can combine to form one or more connected microcracks (51), thus forming a dividing line.
  • the shortened crack length RL does have the disadvantage that the filaments (1) have to be arranged closer together in order to form connected filaments (51) and thus a parting line.
  • this is balanced out by the advantage that shorter and/or fewer microcracks continue away from the parting line into the material of the workpiece (2). Otherwise, these weaken the edge of the workpiece that is created after parting, which manifests itself in reduced edge strength.
  • high edge strength is advantageous because it allows further processing and/or application of the filamented workpiece to be carried out more efficiently and, in particular, results in less waste.
  • This potential disadvantage is also offset by the reduction in X-ray radiation.
  • Fig. 22 explains an advantageous embodiment in a representation analogous to Figs. 20 to 21 .
  • the microcracks (50) run within the compression region (22).
  • the crack length RL is thus less than the width of the compression ring around the filaments (180).
  • the compression regions (22) must at least be adjacent to one another and/or overlap. This applies in particular to the compression measuring line. If the filaments (180) are too far apart, no microcracks (52) form and thus a parting line is interrupted at this point. This can be particularly advantageous for setting the breaking force necessary for the actual separation of the parts of the workpiece along the parting line. In many cases, it is advantageous if the filamented workpiece does not separate or detach on its own, but rather an additional mechanical force, the separation force, is required. This can facilitate further processing, especially transport, of filamented workpieces.
  • a decrease in the individual pulse energy in the burst packet is also applied, thus causing the microcracks (50) in the compression region (22) to essentially die out. Crack propagation is apparently inhibited in the compacted material, so that the decreasing individual pulse energies in the burst packet, as described, can be particularly well adjusted so that the microcracks (50) terminate within the compression region (22), in particular within the compression measurement line, while simultaneously minimizing the resulting X-ray radiation.
  • the compression measurement line is not shown here for clarity.
  • FIG. 23 A particularly advantageous embodiment is represented by Fig. 23.
  • the representation is analogous to Figs. 20 to 22; controlling the energy of the individual pulses in the burst packet is optional, but not necessary.
  • the laser focus is widened in the direction of the dividing line, in particular the intended dividing line.
  • a Preferred direction This has the consequence that the crack length RL of microcracks (50) in the preferred direction (VR) is greater than the crack length of microcracks (50) that do not run in the preferred direction.
  • microcracks in the preferred direction form connected microcracks (51) and thus create a dividing line, but only fewer and/or shorter microcracks propagate into the material of the workpiece (2) and thus less weaken the edge. Due to the described decrease in the individual pulse energies in the burst packet, it is particularly advantageously possible to confine the microcracks outside the preferred direction in the compression region (22), in particular within the compression measurement line, while microcracks (50) propagate in the direction of the preferred direction outside the compression region.
  • the ablation cloud i.e., the cloud above the workpiece (2), consisting of material vaporized and/or ejected by the micro-explosion, interacts with the generated X-ray radiation and, in addition to technical devices such as the aforementioned shielding element, can significantly contribute to X-ray attenuation.
  • the ablation cloud is also expanded in the preferred direction VR by using a laser beam (4) expanded in this direction, this can lead to a beneficial attenuation of the X-ray radiation in the preferred direction (VR). Because this direction can point in particular toward the feed and/or removal opening (320) and/or this is usually the case, the X-ray radiation arriving there can also be advantageously reduced in this direction.
  • Fig. 24 The relationship between the crack length RL of an individual microcrack and the angle Q of its course to the preferred direction is shown schematically in Fig. 24
  • the information derived from Fig. 24 is qualitative. It shows the average crack length RL versus angle Q.
  • angle Q indicates the angle of the propagation direction of a microcrack to the axis of the preferred direction, here using the example of an elliptical focus expansion with the main axis of the ellipse in the preferred direction.
  • Fig. 25 shows some examples of possible plan views of foci widened in the preferred direction.
  • VR denotes the preferred direction as a vector. This lies on the intended dividing line (53).
  • the first example is the elliptical widening with the main axis on the dividing line (53). Also possible are a drop-shaped widening, a heart-shaped widening, a triangular widening, and/or a two- or multi-part widening with the axis of symmetry on the dividing line (53).
  • the invention has the overall advantage of providing a device and method that enables efficient processing of glass-based materials while protecting the environment from emitted X-rays.
  • the means and measures used for this purpose are suitable for use in production environments. List of reference symbols
  • Device 180 Filament 200 Positioning device 201 Lifting device 203 Deflection device, feeding and/or removal means 208 Deflection device and workpiece support 210 Control device 221 Roller 250 Drawing tank 300 Shielding element 302 Processing space 303 Workpiece support 305 Free space 312 Aperture 320 Feed opening, removal opening 400 Sensor device
  • W Processing plane B Feed plane, removal plane Tb Burst duration Ti Intra burst delay Td Inter burst delay Epo Pulse energy of the first pulse of a burst packet Ep x Pulse energy of the last pulse of a burst packet
  • a Filament axis O Top side U Bottom side dO Filament diameter at the top side dll Filament diameter at the bottom s Workpiece thickness a Angle of XEm ß Channel angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to a device (100) and method (100) for the laser-supported machining of a workpiece (2) made of glass-based material, in particular for introducing damage into the workpiece (2), said device being configured to arrange the workpiece in the machining plane (W), with an ultra-short pulse laser (3), the focus region (1) of which lies at least partially within the workpiece and in which the irradiation intensity is so great that in the operating state, x-ray radiation is emitted from the focus region (1) in an energy range EM which is dependent on the composition of the workpiece. The focus region (1) is surrounded, at least in regions, by at least one shielding element (300, 310) for x-ray radiation, and thus provides a machining space (302). The shielding element (300, 310) comprises a material which has an x-ray absorption which is adapted to the energy range EM, in particular the material of the shielding element has a particularly high x-ray absorption in the energy range EM.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur lasergestützten Bearbeitung eines Werkstücks aus glasbasiertem Material sowie deren Verwendung Device and method for laser-assisted processing of a workpiece made of glass-based material and their use

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum lasergestützten Bearbeiten eines Werkstücks aus glasbasiertem Material. Ebenso sind deren Anwendung Gegenstand der Erfindung. The invention relates to a device and a method for laser-assisted processing of a workpiece made of glass-based material. The invention also covers their application.

Glasbasierte Materialien sind im Sinne der Erfindung alle Materialien, die zumindest in Bereichen ein glasartiges Netzwerk aufweisen und/oder aus einem Material aus Glas hervorgehen. Glasbasierte Materialien sind insbesondere Gläser als solche, aber auch Glaskeramiken, welche durch zumindest teilweise Kristallisation von Elementen aus Glasmaterial gewonnen werden. For the purposes of the invention, glass-based materials are all materials that have a glass-like network at least in some areas and/or are derived from a glass material. Glass-based materials include, in particular, glasses as such, but also glass ceramics obtained by at least partial crystallization of elements made of glass material.

Die lasergestützte Bearbeitung basiert auf dem Einbringen von Schädigungen in das glasbasierte Material mittels Ultrakurzpulslasern, welche ultrakurze Laserpulse emittieren. Eine bekannte Anwendung ist das Laserschneiden. Dabei werden üblicherweise filamentförmige Schädigungen in das Werkstück eingebracht, die im Allgemeinen senkrecht durch dessen Dicke verlaufen. Setzt man nun mehrere Schädigungen aneinander, erhält man eine Trennlinie, an oder entlang der man das Werkstück trennen kann. Laser-assisted machining is based on the introduction of damage into the glass-based material using ultrashort pulse lasers that emit ultrashort laser pulses. One well-known application is laser cutting. This typically involves introducing filament-shaped damage into the workpiece, generally running perpendicularly through its thickness. If several damages are then placed side by side, a parting line is created, along or at which the workpiece can be cut.

Der oftmals beschriebene Mechanismus dabei ist, dass von der Schädigung ausgehende Mikrorisse das Material des Werkstücks schwächen. Bei nebeneinander liegenden Schädigungen verbinden sich die Risse, so dass ein Trennen entlang dieser Verbindungslinie ermöglicht wird. The often-described mechanism is that microcracks originating from the damage weaken the material of the workpiece. In adjacent damage areas, the cracks connect, allowing separation along this connecting line.

Die WO 2012/006736 A2 beschreibt ein Laserschneideverfahren auf Basis des nichtlinearen optischen Kerr-Effekts. Dem liegen zwei nichtlinearer Effekte zugrunde, die Selbstfokussierung des Pulses durch den optischen Kerr-Effekt und seine Defokusierung durch das Plasma, das der Laser im Material erzeugt. Dazu wird ausgeführt, dass die Selbstfokussierung über eine Fokuslänge von etwa 500 bis 1000 m aufrecht erhalten wird, und dann räumlich dispergiert, wenn die Pulsenergie nicht ausreicht, um wieder selbst zu Fokussieren und erneut einen Plasmakanal zu erzeugen. WO 2012/006736 A2 describes a laser cutting process based on the nonlinear optical Kerr effect. This is based on two nonlinear effects: the self-focusing of the pulse due to the optical Kerr effect and its defocusing due to the plasma generated by the laser in the material. It is stated that the self-focusing occurs over a focal length of approximately 500 up to 1000 m, and then spatially dispersed when the pulse energy is not sufficient to refocus itself and create a plasma channel again.

Die EP 3169635 A1 wendet zum Verlängern der Laserfokuslinie beim Laserschneiden einen Bessel-Strahl mit einer Axicon Optik an. Die Erfinder dieser Schrift führen an, der Unterschied zu einem auf dem Kerr-Effekt beruhenden Verfahren wie der WO 2012/006736 A2 liege darin, dass die Refokussierung des Laserstrahls entsprechend der WO 2012/006736 A2 einer Modifikation des Brechungsindex des Materials des Werkstücks, hier Glas, bedarf. Dies hat zwangsläufig ein anderes Schädigungsbild zur Folge, welches unerwünscht sein kann. EP 3169635 A1 uses a Bessel beam with an axicon optic to extend the laser focal line during laser cutting. The inventors of this document argue that the difference from a method based on the Kerr effect, such as WO 2012/006736 A2, is that refocusing the laser beam according to WO 2012/006736 A2 requires a modification of the refractive index of the workpiece material, in this case glass. This inevitably results in a different damage pattern, which can be undesirable.

In der DE 102018200033 A1 wird ein Laserbearbeitungskopf mit integriertem Röntgensensor beschrieben, der die prozessbedingte Röntgenstrahlung detektiert und die Maschinensteuerung die Prozessparameter in Abhängigkeit von den Sensorsignalen einstellt. Insbesondere wird die Bearbeitung unterbrochen, wenn eine vorbestimme Röntgendosis überschritten wird. Dies ermöglicht keine rationalen Herstellungsverfahren, beispielsweise in der industriellen Serienfertigung. Einen Ähnlichen Ansatz verfolgt die DE 102020127575 A1 . DE 102018200033 A1 describes a laser processing head with an integrated X-ray sensor that detects the process-related X-ray radiation, and the machine control adjusts the process parameters based on the sensor signals. In particular, processing is interrupted if a predetermined X-ray dose is exceeded. This does not allow for rational manufacturing processes, for example, in industrial series production. DE 102020127575 A1 follows a similar approach.

Die DE 102018200030 B3 beschreibt die Beeinflussung der Röntgenemission bei der Materialprozessierung mit ultrakurzen Laserpulsen durch geeignet angeordnete Partikelströme. DE 102018200030 B3 describes the influencing of X-ray emission during material processing with ultrashort laser pulses by suitably arranged particle streams.

Die DE 102018120022 A1 beschreibt die messtechnische Überwachung eines Werkstückbearbeitungsprozesses mit einem Röntgensensor, der Strahlung mit einer Photonenenergie von mehr als 0,5 keV detektiert und diese insbesondere hinsichtlich Energieverteilung der Strahlung als auch Dosisleistung analysiert. In der DE102018120019 A1 ist das zugehörige Detektormodul beschrieben und die DE102019000143 A1 erweitert die Sensorfunktionalität hinsichtlich unterschiedlicher Strahlungsarten und Bewertungsvarianten. Die DE 102019000144 A1 beschreibt das Testen eines Gehäuses auf Dichtheit mit einem röntgenemfindlichen Sensor, der mittels eines Abstandshalters in einem vordefinierten Abstand zur Gehäusewand gehalten wird. DE 102018120022 A1 describes the metrological monitoring of a workpiece machining process using an X-ray sensor that detects radiation with a photon energy of more than 0.5 keV and analyzes it, particularly with regard to radiation energy distribution and dose rate. DE 102018120019 A1 describes the associated detector module, and DE 102019000143 A1 extends the sensor functionality with regard to different radiation types and evaluation variants. DE 102019000144 A1 describes the testing of a housing for leaks using an X-ray sensitive sensor that is held at a predefined distance from the housing wall by means of a spacer.

Den vorgenannten Schriften ist gemein, dass sie keine rationelle Bearbeitung von Werkstücken ermöglichen, wie sie beispielsweise für die industrielle Serienfertigung von Werkstücken aus glasbasierten Materialien benötigt werden, beispielsweise dem Schneiden von Glasscheiben und/oder Glasbändern, insbesondere Bändern aus Ultradünnglas. What the aforementioned documents have in common is that they do not enable efficient machining of workpieces, such as those required for industrial series production of workpieces made of glass-based materials, for example the cutting of glass panes and/or glass ribbons, in particular ribbons made of ultra-thin glass.

Die Erfinder haben erkannt, dass bei der Bearbeitung von glasbasierten Werkstücken mit Ultrakurzpulslasern, insbesondere beim Einbringen von filamentförmigen Schädigungen, Röntgenstrahlung mit einem charakteristischen Spektrum entstehen kann. Ein Teil der Erkenntnis ist auch, dass dies insbesondere erfolgt, wenn die eingestrahlte Laserenergie groß ist und/oder ein Burst von Laserpulsen eingesetzt wird. The inventors have recognized that when processing glass-based workpieces with ultrashort pulse lasers, especially when inducing filament-shaped damage, X-rays with a characteristic spectrum can be generated. Part of the finding is that this occurs particularly when the irradiated laser energy is high and/or a burst of laser pulses is used.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die rationelle Bearbeitung von Werkstücken aus glasbasiertem Material ermöglichen. Dabei beruht die Erfindung auf dem Prinzip, die Ausbreitung der entstehenden Röntgenstrahlung einzudämmen und so eine effiziente Produktionsumgebung und/oder ein effizientes Verfahren für die Bearbeitung und/oder Herstellung von Elementen aus glasbasierten Werkstücken bereit zu stellen, insbesondere solchen aus Glas und/oder Glaskeramik. The object of the invention is to provide a device and method that enables the efficient processing of workpieces made of glass-based material. The invention is based on the principle of limiting the propagation of the resulting X-ray radiation and thus providing an efficient production environment and/or an efficient method for the processing and/or production of elements made of glass-based workpieces, in particular those made of glass and/or glass-ceramic.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche sowie den Inhalt der vorliegenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by the subject matter of the independent claims and the content of the present description. Preferred embodiments are set forth in the dependent claims.

Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur lasergestützten Bearbeitung eines Werkstücks aus glasbasiertem Material, insbesondere zum Einbringen von Schädigungen in das Werkstück, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück in der Bearbeitungsebene W anzuordnen. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Ultrakurzpulslaser für die Abgabe ultrakurzer Laserpulse mit einer Wellenlänge A und einer Einzelpulsenergie Ep und einer Laserstrahlrichtung z, wobei der Laser und/oder die Laserpulse so eingerichtet sind, dass das Werkstück zumindest im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge A ist, sowie einer strahlformenden Optik, die eingerichtet ist, einen Fokusbereich des Laserstrahls zu bilden, der im Betriebszustand zumindest teilweise innerhalb des Werkstücks liegt und in dem die Bestrahlungsstärke Ef so groß ist, dass im Betriebszustand Röntgenstrahlung in einem Energiebereich EM, der von der Zusammensetzung des Werkstücks abhängig ist emittiert wird und wobei zumindest der Fokusbereich von zumindest einem Abschirmungselement für Röntgenstrahlung zumindest bereichsweise umgeben ist und so, entweder allein oder in Kombination mit weiteren Abschirmungselementen, ein Bearbeitungsraum bereitgestellt wird. Das Abschirmungselement besteht aus oder umfasst ein Material, welches eine Röntgenabsorption aufweist, die dem Energiebereich EM angepasst ist. The invention comprises a device for laser-assisted machining of a workpiece made of glass-based material, in particular for introducing damage into the workpiece, which is designed to arrange the workpiece in the machining plane W. The device further comprises a Ultrashort pulse laser for emitting ultrashort laser pulses with a wavelength A and a single pulse energy Ep and a laser beam direction z, wherein the laser and/or the laser pulses are configured such that the workpiece is at least substantially transparent to the wavelength A, and a beam-shaping optics configured to form a focus region of the laser beam which, in the operating state, lies at least partially within the workpiece and in which the irradiance Ef is so great that, in the operating state, X-ray radiation is emitted in an energy range EM that depends on the composition of the workpiece, and wherein at least the focus region is at least partially surrounded by at least one shielding element for X-ray radiation, thus providing a processing space, either alone or in combination with further shielding elements. The shielding element consists of or comprises a material which has an X-ray absorption that is adapted to the energy range EM.

Die Emission der Röntgenstrahlung erfolgt dabei insbesondere aus dem Fokusbereich. The emission of X-rays occurs particularly from the focus area.

Besonders vorteilhaft weist das Material des Abschirmungselements eine besonders hohe Röntgenabsorption im Energiebereich EM auf. Particularly advantageously, the material of the shielding element has a particularly high X-ray absorption in the EM energy range.

Im Sinne der Erfindung befindet sich bei der Bearbeitung das Werkstück aus glasbasiertem Material im Fokusbereich. Mit anderen Worten wird das glasbasierte Material mittels ultrakurzen Laserpulsen bearbeitet. Daher entspricht es auch dem Umfang der Erfindung, dass das Werkstück weitere Materialen umfassen kann, beispielsweise in dessen Randbereich. Im Sinne der Erfindung wird dessen Bereich, welcher das glasbasierte Material aufweist, mittels der ultrakurzen Laserstrahlung bearbeitet. For the purposes of the invention, the workpiece made of glass-based material is located in the focal area during processing. In other words, the glass-based material is processed using ultrashort laser pulses. Therefore, it is also within the scope of the invention that the workpiece may comprise additional materials, for example, in its edge region. For the purposes of the invention, the region containing the glass-based material is processed using the ultrashort laser radiation.

Schädigungen im Sinne der Erfindungen sind im Allgemeinen jegliche Form von Materialmodifikation und/oder Materialentfernung, die durch Wechselwirkung der ultrakurzen Laserpulse mit dem Material des Werkstücks entstehen. Dies kann umfassen Brechungsindexänderungen, Materialverfärbungen, Schwächen der Materialstruktur insbesondere durch Risse, lokales Aufschmelzen, Ablatieren, Einbringen von Hohlkanälen und/oder Sacklöchern usw.. Insbesondere vorteilhaft ist das Einbringen von filamentförmigen Schädigungen. Damage within the meaning of the inventions is generally any form of material modification and/or material removal resulting from the interaction of the ultrashort laser pulses with the material of the workpiece. This may include refractive index changes, material discoloration, weaknesses of the Material structure, in particular through cracks, local melting, ablation, introduction of hollow channels and/or blind holes, etc. The introduction of filament-shaped damage is particularly advantageous.

Als Filament wird weitestgehend eine langgestreckte, fadenförmige Struktur verstanden, deren Durchmesser bedeutend geringer ist als deren Länge. Insbesondere vorteilhaft ist die Vorrichtung dazu eingerichtet und/oder das Verfahren derart gestaltet, dass hohlkanalförmige Filamente in das Werkstück eingebracht werden. Ein solches hohlkanalförmiges Filament zeichnet sich durch den Hohlraum in Richtung entlang der Filamentachse aus. Ein solcher Hohlkanal geht über eine bloße Matenalschädigung und/oder Brechungsindexänderung hinaus und ermöglicht die rationelle Weiterverarbeitung des Werkstücks, beispielsweise das Trennen oder weitere Aufweiten der Filamente. A filament is generally understood to be an elongated, thread-like structure whose diameter is significantly smaller than its length. Particularly advantageously, the device is configured and/or the method is designed such that hollow-channel-shaped filaments are introduced into the workpiece. Such a hollow-channel-shaped filament is characterized by the hollow space extending along the filament axis. Such a hollow channel goes beyond mere material damage and/or refractive index changes and enables efficient further processing of the workpiece, for example, the separation or further expansion of the filaments.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Ultrakurzpulslaser, der für die Abgabe ultrakurzer Laserpulse eingerichtet ist. Bei einem Ultrakurzpulslaser ist die Pulsbreite eines Laserpulses sehr kurz, d.h. im Bereich kleiner als 1 ns, insbesondere im Bereich einiger ps bis fs, insbesondere im Bereich von 40 fs bis 20 ps. Insbesondere vorteilhafte Untergrenzen sind 100 fs oder 200 fs und vorteilhafte Obergrenzen 10 ps oder 3 ps oder 1 ps. Die Ober- und Untergrenzen sind beliebig miteinander kombinierbar. Insbesondere ergibt sich damit ein vorteilhafter Bereich von 100 fs bis 10 ps oder 200 fs bis 10 ps oder 100 fs bis 3 ps. The device further comprises an ultrashort pulse laser configured to emit ultrashort laser pulses. In an ultrashort pulse laser, the pulse width of a laser pulse is very short, i.e., in the range of less than 1 ns, in particular in the range of a few ps to fs, in particular in the range of 40 fs to 20 ps. Particularly advantageous lower limits are 100 fs or 200 fs, and advantageous upper limits are 10 ps, 3 ps, or 1 ps. The upper and lower limits can be combined with one another as desired. In particular, this results in an advantageous range of 100 fs to 10 ps, or 200 fs to 10 ps, or 100 fs to 3 ps.

Bei den genannten Pulsdauern sind mittlere Laserleistungen im Bereich 1 W bis 10 kW oder mehr kommerziell verfügbar. For the pulse durations mentioned, average laser powers in the range of 1 W to 10 kW or more are commercially available.

Die Bestrahlungsstärke Ef repräsentiert hierin die eingestrahlte Laserleistung pro Fläche, also Strahlquerschnittsfläche, gemessen am Ort der Wechselwirkung mit dem Werkstück. Bei schrägem Einfall auf die Werkstückoberfläche wird die vom Laserstrahl beschienene Fläche größer, also die Bestrahlungsstärke kleiner. Die maximal erreichbare Leistungsdichte entspricht der Intensität des Laserstrahls im Fokus. Die Laserleistungen werden als Einzelpulse oder als Burstpulsgruppe emittiert, hierin auch Burstpaket genannt, mit der Wiederholfrequenz frep, die insbesondere im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz liegen kann. Bevorzugte Bereiche sind 25 kHz bis 50 MHz, 50 kHz bis 20 MHz und/oder Wiederholfrequenzen kleiner als 50 MHz, 20 MHz, 10 MHz, 8 MHz, 4 MHz, 2 MHz oder 1 MHz. The irradiance Ef represents the incident laser power per unit area, i.e., the beam cross-sectional area, measured at the point of interaction with the workpiece. With oblique incidence onto the workpiece surface, the area illuminated by the laser beam becomes larger, and thus the irradiance decreases. The maximum achievable power density corresponds to the intensity of the laser beam at the focus. The laser powers are emitted as individual pulses or as burst pulse groups, also referred to herein as burst packets, with the repetition frequency f re p, which in particular, it can be in the range from 10 kHz to 100 MHz. Preferred ranges are 25 kHz to 50 MHz, 50 kHz to 20 MHz, and/or repetition frequencies less than 50 MHz, 20 MHz, 10 MHz, 8 MHz, 4 MHz, 2 MHz, or 1 MHz.

Sollte die durch Einzelpulse zur Verfügung gestellte Energie zur insbesondere noch nicht ausreichend sein, kann die Einstrahlung zumindest eines Burstpakets von Laserpulsen vorgesehen sein. Ein Burstpaket besteht aus einer Gruppe oder Folge von ultrakurzen Laserpulsen, im Folgenden auch Bursteinzelpulse genannt. Ein Burstpaket weist somit mindestens zwei Bursteinzelpulse auf. In der Regel werden allerdings etwa 2 bis 20 Bursteinzelpulse eingesetzt, vorteilhaft 3 bis 10, wobei als Obergrenzen auch durchaus um die 100 Bursteinzelpulse möglich sind. Das Burstpaket weist vorteilhaften eine Pulsenergie Ep von 100 pJ bis 1 J auf. Ebenso vorteilhafte Bereiche sind von 100 pJ bis 50 mJ oder von 100 pJ bis 10 mJ. Wie bereits beschrieben bezeichnet Ep hier die akkumulierte Energie des Burstpakets. Der Einsatz eines Einzelpulses ist ebenso möglich. If the energy provided by individual pulses is not yet sufficient, the irradiation of at least one burst packet of laser pulses can be provided. A burst packet consists of a group or sequence of ultrashort laser pulses, also referred to below as individual burst pulses. A burst packet therefore has at least two individual burst pulses. As a rule, however, around 2 to 20 individual burst pulses are used, advantageously 3 to 10, although upper limits of around 100 individual burst pulses are also possible. The burst packet advantageously has a pulse energy Ep of 100 pJ to 1 J. Equally advantageous ranges are from 100 pJ to 50 mJ or from 100 pJ to 10 mJ. As already described, Ep here refers to the accumulated energy of the burst packet. The use of a single pulse is also possible.

Die Pulsdauer eines Einzelpulses und/oder Bursteinzelpulses entspricht der Pulsdauer des Lasers, die zeitliche Dauer des Burstpaket, genannt Burstdauer Tb, ist abhängig von der Pulsdauer des Bursteinzelpulses, der Zahl der Bursteinzelpulse in dem entsprechenden Burstpaket und dem zeitlichen Abstand der Bursteinzelpulse, genannt Intra-Burst-Delay Ti, gemessen jeweils an dem Zeitpunkt der maximalen Intensität eines Bursteinzelpulses. The pulse duration of a single pulse and/or burst pulse corresponds to the pulse duration of the laser, the duration of the burst packet, called burst duration Tb, depends on the pulse duration of the burst pulse, the number of burst pulses in the corresponding burst packet and the time interval between the burst pulses, called intra-burst delay Ti, measured in each case at the time of the maximum intensity of a burst pulse.

Die Bursteinzelpulse einer Burstpulsgruppe besitzen vorteilhaft einen zeitlichen Abstand im Bereich von einigen Nanosekunden, z. B. 15 ns, und somit eine eigene Burstpulsfrequenz, die üblicherweise im Megahertzbereich zwischen 30 MHz und 60 MHz liegt, bevorzugt 50 MHz. In besonderen Fällen können Burstpulsgruppen selbst aus weiteren Unterpulsen bestehen, sog. Burst-in Burst- oder BiBurst-Mode, deren zeitlicher Abstand im Bereich von ps und die Frequenzbasis entsprechend im Gigahertzbereich liegt. Der Laser emittiert im Sinne dieser Beschreibung Laserstrahlung der Wellenlänge A. Diese wird so gewählt, dass sie für die gewünschte Materialbearbeitung, insbesondere Einbringen von Schädigungen, geeignet ist. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass die Laserwellenlänge A entsprechend des gewünschten Wechselwirkungsmechanismus mit dem Material des Werkstücks gewählt wird.The individual burst pulses of a burst pulse group advantageously have a time interval in the range of a few nanoseconds, e.g., 15 ns, and thus their own burst pulse frequency, which is typically in the megahertz range between 30 MHz and 60 MHz, preferably 50 MHz. In special cases, burst pulse groups themselves can consist of additional subpulses, so-called burst-in-burst or biburst modes, whose time intervals are in the range of ps and the frequency base is accordingly in the gigahertz range. For the purposes of this description, the laser emits laser radiation of wavelength A. This wavelength is selected to be suitable for the desired material processing, particularly for the introduction of damage. This generally means that the laser wavelength A is selected according to the desired interaction mechanism with the workpiece material.

Im Sinne dieser Beschreibung steht UKP kurz für ultrakurpuls. Generell können U KP-Lasersysteme derzeit Laserwellenlängen im Bereich 350 nm bis 2700 nm zur Verfügung stellen. Typische Emissionswellenlängen liegen im Bereich 350 nm bis 1400 nm, vorteilhaft 400 nm bis 1100 nm. Beispiele Ultrakurzpulslasersysteme mit einer Emissionswellenlänge von 800 nm, 1030 nm oder 1064 nm und der zugehörigen frequenzverdoppelten Versionen bei 532 nm bzw. 515 nm. Ebenso sind die Wellenlängen der höheren harmonischen Anregung möglich. Vorteilhaft wird die Wellenlänge A so gewählt, dass das Werkstück zumindest im Auftreffbereich des Laserstrahls transparent für die verwendete Wellenlänge A des Lasers ist. Darunter wird verstanden, dass die Transmission des Werkstücks an dieser Stelle größer als 50% oder größer als 85%, vorteilhaft größer als 90%, besonders vorteilhaft größer als 95% bei der Wellenlänge A ist. Auf diese Weise lassen sich filamentförmige Schädigungen in das Werkstück einbringen, insbesondere Hohlkanäle und/oder Sacklöcher. For the purposes of this description, UKP is short for ultrashort pulse. In general, U KP laser systems can currently provide laser wavelengths in the range 350 nm to 2700 nm. Typical emission wavelengths are in the range 350 nm to 1400 nm, advantageously 400 nm to 1100 nm. Examples include ultrashort pulse laser systems with an emission wavelength of 800 nm, 1030 nm, or 1064 nm, and the corresponding frequency-doubled versions at 532 nm and 515 nm, respectively. The wavelengths of higher harmonic excitation are also possible. Advantageously, the wavelength A is selected so that the workpiece is transparent to the laser wavelength A used, at least in the laser beam impact area. This means that the transmission of the workpiece at this point is greater than 50% or greater than 85%, advantageously greater than 90%, and particularly advantageously greater than 95% at wavelength A. In this way, filament-shaped damage can be introduced into the workpiece, in particular hollow channels and/or blind holes.

Die Laserstrahlung wird emittiert in Richtung der Laserstrahlrichtung z. The laser radiation is emitted in the direction of the laser beam, e.g.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine strahlformende Optik, die so ausgebildet ist, den Laserstrahl in einem Fokusbereich zu fokussieren, wobei im Fokusbereich die Bestrahlungsstärke Ef so gross ist, dass im Betriebszustand aus dem Fokusbereich Röntgenstrahlung emittiert wird. Dies kann insbesondere durch Wechselwirkung der hochenergetischen Laserstrahlung im Fokusbereich mit dem Material des Werkstücks erfolgen oder sogar auch mit dem umgebenden Medium, beispielsweise der Atmosphäre im Bereich des Fokus, mithin im einfachsten Fall mit Luft. Entscheidend ist hier die erreichte Bestrahlungsstärke Ef, die sich generell als Quotient von Laserleistung und Strahldurchmesser ergibt. Die maximale Bestrahlungsstärke ergibt sich für den Fall einer räumlich und zeitlich normalverteilten Pulsform (Gauß-Strahl) zu

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The device further comprises beam-shaping optics designed to focus the laser beam in a focal region, wherein the irradiance Ef in the focal region is so high that X-rays are emitted from the focal region during operation. This can occur, in particular, through interaction of the high-energy laser radiation in the focal region with the material of the workpiece or even with the surrounding medium, for example, the atmosphere in the focal region—in the simplest case, air. The decisive factor here is the achieved irradiance Ef, which is generally calculated as the quotient of laser power and beam diameter. The maximum irradiance is calculated for a spatially and temporally normally distributed pulse shape (Gaussian beam) as
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Hierbei ist Q die Pulsenergie, TH die Pulsdauer und dno der Strahldurchmesser, bei dem 86% der Laserleistung umfasst werden und do, 63 entsprechend der Durchmesser für 63% der Gesamtleistung. Um ein Substrat auf der Oberfläche zu modifizieren muß die Bestrahlungsstärke von mindestens 1012 W/cm2 erreicht werden, besser 1013 W/cm2. Bei diesen Werten bildet sich auf der Substratoberfläche ein Plasma aus und das Werkstück kann modifiziert, d.h. ablatiert werden. Durch Brems- sowie Absorptionsprozesse im Plasma wird die freiwerdende Energie in Form von kontinuierlich verteilter bzw. diskreter Röntgenstrahlung emittiert. Where Q is the pulse energy, TH is the pulse duration, d n o is the beam diameter, which comprises 86% of the laser power, and d o, 63 is the diameter corresponding to 63% of the total power. In order to modify the surface of a substrate, an irradiance of at least 10 12 W/cm 2 must be achieved, and preferably 10 13 W/cm 2 . At these values, a plasma forms on the substrate surface, and the workpiece can be modified, i.e., ablated. Due to braking and absorption processes in the plasma, the released energy is emitted in the form of continuously distributed or discrete X-rays.

Das Werkstück wird in einer Bearbeitungsebene (W) angeordnet. Vorteilhaft werden die Lage der Bearbeitungsebene und die Lage des Fokusbereichs aufeinander abgestimmt. Dies kann durch Einstellen der Bearbeitungsebene und/oder, einzeln oder in Kombination, durch Einstellen der Position des Lasers, insbesondere dessen Höhenlage, und/oder der strahlformenden Optik erfolgen. The workpiece is arranged in a processing plane (W). The position of the processing plane and the position of the focus area are advantageously coordinated. This can be achieved by adjusting the processing plane and/or, individually or in combination, by adjusting the position of the laser, in particular its height, and/or the beam-shaping optics.

Vorteilhaft wird die Vorrichtung so eingerichtet, dass der Fokusbereich zumindest teilweise innerhalb des Werkstücks liegt. Besonders vorteilhaft ist die strahlformende Optik so ausgebildet, dass der Fokusbereich durch eine langgestreckte Fokuslinie repräsentiert wird, die auf das Werkstück unter einem Winkel a, a vorteilhaft 90°, gerichtet ist, und die Fokuslinie zumindest bereichsweise innerhalb des Werkstücks liegt. Im üblichen Fall durchbricht die Fokuslinie zumindest auf einer Seite die Oberfläche des Werkstücks, insbesondere auch auf beiden Seiten. Wie zuvor beschrieben entsteht durch die Laserstrahlung in der beschriebenen Vorrichtung und in dem im Folgenden beschriebenen Verfahren Röntgenstrahlung. Die Erfinder haben festgestellt, dass diese in einem für ein glasbasiertes Material typischen Energiebereich EM abgestrahlt wird. Advantageously, the device is configured such that the focal region lies at least partially within the workpiece. Particularly advantageously, the beam-shaping optics are configured such that the focal region is represented by an elongated focal line directed toward the workpiece at an angle α, α advantageously 90°, and the focal line lies at least partially within the workpiece. Typically, the focal line penetrates the surface of the workpiece on at least one side, and in particular on both sides. As previously described, the laser radiation in the described device and the method described below generates X-rays. The inventors have determined that these X-rays are emitted in an energy range (EM) typical for a glass-based material.

Die emittierte Röntgenstrahlung wird im Sinne der Erfindung durch zumindest ein Abschirmungselement abgeschirmt. Dazu wird das Abschirmungselement allein oder in Kombination mit weiteren Abschirmungselementen so angeordnet, dass zumindest der Fokusbereich von dem oder den Abschirmungselementen zumindest bereichsweise umgeben ist und so einen Bearbeitungsraum bereitstellt. Das Abschirmungselement besteht aus einem Material oder umfasst ein Material, dass eine Röntgenabsorption aufweist, welche dem Energiebereich EM der Röntgenemission angepasst ist. Insbesondere weist das Material des Abschirmungselements eine besonders hohe Röntgenabsorption im Energiebereich EM auf. According to the invention, the emitted X-ray radiation is shielded by at least one shielding element. For this purpose, the shielding element is arranged alone or in combination with other shielding elements such that at least the focal area is at least partially surrounded by the shielding element(s), thus providing a processing space. The shielding element consists of or comprises a material that has an X-ray absorption that is adapted to the EM energy range of the X-ray emission. In particular, the material of the shielding element has a particularly high X-ray absorption in the EM energy range.

Das Wirkungsprinzip des Abschirmungselements beruht darauf, dass es die erzeugte Röntgenstrahlung effizient absorbiert. Damit wird die erzeugte Röntgenstrahlung sozusagen im Bearbeitungsraum gehalten und/oder die Strahlungsintensität ist außerhalb des Bearbeitungsraums geringer als innerhalb.The shielding element works by efficiently absorbing the generated X-rays. This effectively keeps the generated X-rays within the processing area and/or reduces the radiation intensity outside the processing area than inside.

Entscheidend für die Schutzwirkung des Abschirmungselements ist die Energiedosis E hinter dem Abschirmungselement und/oder die zugehörige Äquivalentdosis H als Maß für die biologische Wirksamkeit, die sich aus der Energiedosis durch Multiplikation mit einem Wichtungsfaktor berechnet und berücksichtigt, dass verschiedene Strahlungsarten unterschiedliche Wirkungen in biologischem Gewebe entfalten. Bei Röntgenstrahlung beträgt dieser Wichtungsfaktor 1. Es gilt: [H]=1 Sv =1 J/kg. The decisive factor for the protective effect of the shielding element is the absorbed dose E behind the shielding element and/or the corresponding equivalent dose H as a measure of biological effectiveness. This is calculated by multiplying the absorbed dose by a weighting factor and takes into account that different types of radiation have different effects on biological tissue. For X-rays, this weighting factor is 1. The following applies: [H] = 1 Sv = 1 J/kg.

Weil die Röntgenstrahlung unterschiedliche Wirkung auf biologisches Gewebe besitzt, wird unterschieden zwischen der Richtungs-Äquivalentdosis H‘(0,07,Q) in 0,07 mm (Eindring-)Tiefe für Haut, der Richtungs-Äquivalentdosis H‘(3,Q) in 3 mm Eindringtiefe für das Auge und der Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10) in 10 mm Gewebetiefe für den Körper. Jede einzelne wird im Sinne dieser Beschreibung als Äquivalentsdosis bezeichnet. Die Aquivalenzdosisleistung ist die jeweilige Äquivalenzdosis pro Zeiteinheit. Im Sinne dieser Beschreibung wird sie gemessen im Abstand von 10 cm von der äußeren Wandung des Abschirmungselements Because X-ray radiation has different effects on biological tissue, a distinction is made between the directional equivalent dose H'(0.07,Q) at 0.07 mm (penetration) depth for skin, the directional equivalent dose H'(3,Q) at 3 mm Penetration depth for the eye and the ambient equivalent dose H*(10) at 10 mm tissue depth for the body. Each is referred to as an equivalent dose for the purposes of this description. The equivalent dose rate is the respective equivalent dose per unit of time. For the purposes of this description, it is measured at a distance of 10 cm from the outer wall of the shielding element.

Ein Abschirmungselement gilt als vorteilhaft im Sinne der Erfindung, wenn alle drei Äquivalentdosisleistungen den Wert 10 pSv/h nicht überschreiten. Besonders vorteilhaft ist ein Abschirmungselement, bei dem alle drei Äquivalentdosisleistungen im Abstand von 10 cm von dessen äußerer Wandung den Wert 1 pSv/h nicht überschreiten. A shielding element is considered advantageous within the meaning of the invention if all three equivalent dose rates do not exceed 10 pSv/h. A shielding element is particularly advantageous if all three equivalent dose rates do not exceed 1 pSv/h at a distance of 10 cm from its outer wall.

Die Schutzwirkung eines Abschirmungselements ist besonders hoch, wenn auf der Laserseite der Wandung durch den Laserprozess und seine fokussierende Optik eine Bestrahlungsstärke von größer als 1013 W/cm2, mehr als 1014 W/cm2, bevorzugt mehr als 1015 W/cm2 oder besonders bevorzugt mehr als 1016 W/cm2 im Fokus erzeugt wird und auf der laserabgewandten Seite des Abschirmungselements die Äquivalentdosisleistungen unter 10 pSv/h bzw. 1 pSv/h bleiben, mithin im Bereich von 0.1 bis 10 pSv/h und/oder von 0.1 bis 1 pSv/h. The protective effect of a shielding element is particularly high if an irradiance of greater than 10 13 W/cm 2 , more than 10 14 W/cm 2 , preferably more than 10 15 W/cm 2 or particularly preferably more than 10 16 W /cm 2 is generated in the focus on the laser side of the wall by the laser process and its focusing optics and the equivalent dose rates on the side of the shielding element facing away from the laser remain below 10 pSv/h or 1 pSv/h, thus in the range from 0.1 to 10 pSv/h and/or from 0.1 to 1 pSv/h.

Die Untergrenze von 0.1 pSv/h wird üblicherweise durch die natürliche Röntgenstrahlung der Umgebung bedingt. The lower limit of 0.1 pSv/h is usually determined by the natural X-ray radiation in the environment.

Oder mit anderen Worten, eine vorteilhafte Ausführungsform ist eine Vorrichtung, bei der im Betriebszustand die Äquivalentsdosisleistungen außerhalb des Bearbeitungsraums, gemessen in einem Abstand von 10 cm von dessen äußerer Wandung, weniger als 10 pSv/h, bevorzugt weniger als 1 pSv/h betragen. Or in other words, an advantageous embodiment is a device in which, in the operating state, the equivalent dose rates outside the processing chamber, measured at a distance of 10 cm from its outer wall, are less than 10 pSv/h, preferably less than 1 pSv/h.

Wie bereits beschrieben sind die Äquivalentsdosisleistungen die Dosisleistungen der Richtungs-Äquivalentdosis in 0,07 mm (Eindring-)Tiefe für Haut, der Richtungs- Äquivalentdosis in 3 mm Eindringtiefe für das Auge und der Umgebungs- Äquivalentdosis in 10 mm Gewebetiefe für den Körper. Ebenso vorteilhaft sind Ausgestaltungen, bei denen auf der Laserseite der Wandung durch den Laserprozess und seine fokussierende Optik eine Bestrahlungsstärke von mehr als 1013 W/cm2, mehr als 1014 W/cm2, mehr als 1015 W/cm2 oder besonders vorteilhaft mehr als 1016 W/cm2 im Fokusbereich erzeugt wird und die erzeugte Röntgenstrahlung Photonen mit einer Energie von mehr als 7 keV, mehr als 10 keV, mehr als 12 keV, 15 keV oder mehr als 20 keV aufweisen und auf der laserabgewandten Seite des Abschirmungselements die Äquivalentdosisleistungen unter 10 pSv/h bzw. unter 1 pSv/h bleiben. As already described, the equivalent dose rates are the dose rates of the directional equivalent dose at 0.07 mm (penetration) depth for skin, the directional equivalent dose at 3 mm penetration depth for the eye and the ambient equivalent dose at 10 mm tissue depth for the body. Equally advantageous are embodiments in which an irradiance of more than 10 13 W/cm 2 , more than 10 14 W/cm 2 , more than 10 15 W/cm 2 or particularly advantageously more than 10 16 W/cm 2 is generated in the focus area on the laser side of the wall by the laser process and its focusing optics and the generated X-ray radiation has photons with an energy of more than 7 keV, more than 10 keV, more than 12 keV, 15 keV or more than 20 keV and on the side of the shielding element facing away from the laser the equivalent dose rates remain below 10 pSv/h or below 1 pSv/h.

Es ist für den Leser leicht ersichtlich, dass die spezifische Anordnung der Abschirmungselemente so erfolgt, dass die aus dem Fokusbereich emittierte Röntgenstrahlung durch diese absorbiert werden kann. It is easy for the reader to see that the specific arrangement of the shielding elements is such that the X-rays emitted from the focal area can be absorbed by them.

Die Vorrichtung ist besonders vorteilhaft so eingerichtet, dass die Röntgenstrahlung eine Energie von 2 keV bis 40 keV aufweist, insbesondere von 3 keV bis 30 keV oder von 4 keV bis 40 keV. The device is particularly advantageously designed so that the X-ray radiation has an energy of 2 keV to 40 keV, in particular of 3 keV to 30 keV or of 4 keV to 40 keV.

Bei glasbasierten Materialien weist die emittierte Röntgenstrahlung insbesondere Maxima im Bereich von 6 keV bis 10 keV auf. In glass-based materials, the emitted X-rays exhibit maxima in the range of 6 keV to 10 keV.

Im Sinne der Erfindung wird das Material des Abschirmungselements vorteilhaft so gewählt, dass es eine hohe Röntgenabsorption in dem Bereich aufweist, in welchem die Maxima der emittierten Röntgenstrahlung des Werkstücks aus glasbasierten Materialien liegt. In accordance with the invention, the material of the shielding element is advantageously selected such that it has a high X-ray absorption in the region in which the maxima of the emitted X-ray radiation of the workpiece made of glass-based materials lie.

Insbesondere vorteilhaft ist eine Vorrichtung, wobei das Material des Abschirmungselements ein Maximum der Röntgenabsorption im Energiebereich von 6 keV bis 10 keV aufweist. A device is particularly advantageous in which the material of the shielding element has a maximum of X-ray absorption in the energy range from 6 keV to 10 keV.

Ein Maximum im Sinne der voranstehenden Beschreibung ist auch als lokales Maximum zu verstehen. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist so eingerichtet, dass das Abschirmungselement aus einem Material besteht oder dieses umfasst ein Material ausgewählt aus der Gruppe der Metalle, insbesondere umfassend Eisen, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Glas, oder ausgewählt aus der Gruppe der Kunststoffkomposite, insbesondere umfassend mit Wolfram oder Glas gefülltes Kunststoffkom posit. A maximum in the sense of the above description can also be understood as a local maximum. An advantageous device is designed such that the shielding element consists of a material or comprises a material selected from the group of metals, in particular comprising iron, steel, stainless steel, tungsten, glass, or selected from the group of plastic composites, in particular comprising plastic composite filled with tungsten or glass.

Im Allgemeinen wird eine möglichst hohe Abschirmungseffizienz für das Abschirmungselement angestrebt. Allerdings soll es auch rationell herstellbar und betreibbar sein. Das Abschirmungsverhalten korrelliert prinzipiell mit der Kernladungszahl der Atome des Materials, welches das Abschirmungselement umfasst. Das Zusammenspiel mit der Dicke des Abschirmungselements ergibt dann die gesamte Fähigkeit des Abschirmungselements, die Röntgenstrahlung zumindest zu reduzieren und/oder abzuschirmen. In general, the shielding element aims for the highest possible shielding efficiency. However, it should also be efficient to manufacture and operate. The shielding behavior correlates fundamentally with the atomic number of the atoms in the material comprising the shielding element. The interaction with the thickness of the shielding element then determines the overall ability of the shielding element to at least reduce and/or shield X-ray radiation.

Den genannten Kompromiss erfüllen Metalle besonders gut. Beispielsweise ist Blei als guter Röntgenabsorber bekannt. Im Betrieb ist es dennoch nicht das vorteilhafteste Material. Im Sinne der Erfindung sind als vorteilhaft eisenhaltige Materialien einzusetzen, insbesondere Stahl und/oder Edelstahl insbesondere nach EN 10020:2000, Ausgabedatum 07/2000, umfassend ebenso unlegierte Edelstähle sowie legierte Edelstähle. Wolfram hat sich auch als vorteilhaft erwiesen. Ebenso möglich sind mit Metall gefüllte Kunstoffkomposite, insbesondere mit Wolfram gefülltes Kunststoffkom posit. Ebenso möglich und von der Erfindung umfasst sind Strahlenschutzgläser und/oder mit Glas gefüllte Kunstoffkomposite, insbesondere mit Gläsern, die eine hohe Röntgenabsorption aufweisen. Solche werden auch als Dentalgläser eingesetzt und können beispielsweise Barium enthalten. Solche Gläser können Aluminiumgleichwertdicken, abgekürzt ALET, von über 100% aufweisen, mitunter auch über 200%. Metals fulfill this compromise particularly well. For example, lead is known to be a good X-ray absorber. However, in operation it is not the most advantageous material. For the purposes of the invention, ferrous materials are advantageously used, in particular steel and/or stainless steel, particularly in accordance with EN 10020:2000, issue date 07/2000, including unalloyed stainless steels and alloyed stainless steels. Tungsten has also proven advantageous. Likewise possible are metal-filled plastic composites, in particular tungsten-filled plastic composites. Also possible and encompassed by the invention are radiation protection glasses and/or glass-filled plastic composites, in particular glasses that have high X-ray absorption. Such glasses are also used as dental glasses and can contain barium, for example. Such glasses can have aluminum equivalent thicknesses, abbreviated ALET, of over 100%, sometimes even over 200%.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung so ausgestaltet, dass das Abschirmungselement für Röntgenstrahlung das Werkstück zumindest teilweise umschließt. Dies bedeutet, dass es vorteilhaft sein kann, wenn die Abschirmungselemente nicht nur den Fokusbereich umschließen, sondern wenn das Werkstück innerhalb des Bearbeitungsraums angeordnet ist. Dies kann wie später beschrieben in einer Einzelbearbeitung ein ganzes Werkstück wie eine Glasscheibe sein, oder ein Abschnitt eines kontinuierlichen Werkstückbandes, beispielsweise eines Glasbandes. In an advantageous embodiment, the device is designed such that the shielding element for X-ray radiation at least partially encloses the workpiece. This means that it can be advantageous if the shielding elements not only enclose the focus area, but also if the workpiece is located within the processing space. As described later, this can be an entire workpiece, such as a glass pane, in a single processing operation, or a section of a continuous workpiece strip, such as a glass ribbon.

Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die so eingerichtet ist, im Fokusbereich des Laserstrahls ein Plasma zu erzeugen, welches Röntgenstrahlung emittiert. A device is advantageous which is designed to generate a plasma in the focus area of the laser beam which emits X-rays.

Insbesondere bei hohen Laserleistungen kann insbesondere im Fokusbereich und/oder im Werkstück ein Plasma entstehen und/oder gezündet werden. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere dieses Plasma Röntgenstrahlung emittieren kann. Das Plasma kann gleichzeitig insbesondere vorteilhaft genutzt werden, filamentförmige hohlkanalförmige Schädigungen ins Werkstück einzubringen. Dabei wird davon ausgegangen, dass in Folge der Wirkung des Plasmas eine Mikroexplosion entsteht, die Material senkrecht zur Filamentachse in das Werkstück hineindrückt und so als Hohlraum den Hohlkanal und/oder Sackloch erzeugt. Particularly at high laser powers, a plasma can be generated and/or ignited, particularly in the focal area and/or in the workpiece. The inventors have recognized that this plasma, in particular, can emit X-rays. At the same time, the plasma can be used particularly advantageously to introduce filamentary hollow-channel-shaped damage into the workpiece. It is assumed that the effect of the plasma creates a micro-explosion that pushes material into the workpiece perpendicular to the filament axis, thus creating the hollow channel and/or blind hole as a cavity.

In einer weiteren vorteilhaften Vorrichtung ist der Laser so eingerichtet, dass er zumindest ein Burstpaket von Laserpulsen emittiert, welches aus einer Folge von ultrakurzen Bursteinzelpulsen mit der Wiederholfrequenz frep besteht. Besonders vorteilhaft erzeugt der erste Bursteinzelpuls des Burstpakets ein initiales Plasma, welches durch die folgenden Bursteinzelpulse des Burstpakets mit Energie versorgt und so aufrecht erhalten wird. In a further advantageous device, the laser is configured to emit at least one burst packet of laser pulses consisting of a sequence of ultrashort burst pulses with the repetition frequency f rep . Particularly advantageously, the first burst pulse of the burst packet generates an initial plasma, which is supplied with energy and thus maintained by the following burst pulses of the burst packet.

Die auf den ersten Bursteinzelpuls des Burstpakets folgenden Bursteinzelpulse füttern sozusagen das initiale Plasma nach und halten es am Brennen. Es wurde festgestellt, dass im Burstbetrieb eine besonders gute Materialbearbeitung möglich ist, aber ebenfalls ein besonders hohes Maß an Röntgenstrahlung entsteht. Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Vorteil der guten Bearbeitbarkeit zu nutzen und die Nachteile der höheren Röntgenstrahlung zu kompensieren. Die Gesamtpulsenergie kann gleich über die Pulse des Burstpakets verteilt werden oder auch mit fallendem oder steigenden Energieinhalt über das Burstpaket. Es wurde ebenso festgestellt, dass insbesondere im letztgenannten Fall eines besonders hohe Dosisleistung entstehen kann. Daher kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Energie der Bursteinzelpulse im Burstpaket so eingestellt wird, dass sie konstant ist und/oder vorteilhaft abnimmt. The individual burst pulses following the first individual burst pulse of the burst packet essentially feed the initial plasma and keep it burning. It has been found that particularly good material processing is possible in burst mode, but also generates a particularly high level of X-ray radiation. The present invention makes it possible to utilize the advantage of good processability and compensate for the disadvantages of the higher X-ray radiation. The total pulse energy can be distributed evenly across the pulses of the burst packet, or with decreasing or increasing energy content throughout the burst packet. It has also been observed that, particularly in the latter case, a particularly high dose rate can occur. Therefore, it may be advantageous to adjust the energy of the individual burst pulses in the burst packet so that it remains constant and/or decreases advantageously.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Vorrichtung ist so eingerichtet, dass der Laser so eine Laserwellenlänge A emittiert, in der das Werkstück zumindest im Wesentlichen transparent für die Laserwellenlänge A ist. Besonders vorteilhaft beträgt die Laserwellenlänge A von 500 nm bis 1100 nm und/oder die Pulsdauer eines Einzelpulses beträgt von 200 fs bis 11 ps und/oder die Burstdauer beträgt von 1 ps bis 500 ns und/oder die akkumulierte Energie eines Burstpakets beträgt von 100 pJ bis 10000 pJ und/oder die Wiederholfrequenz frep beträgt von 10 kHz bis 100 MHz und/oder das Werkstück besteht aus oder umfasst Glas und/oder Glaskeramiken.. A further advantageous embodiment of a device is set up such that the laser emits a laser wavelength A in which the workpiece is at least substantially transparent to the laser wavelength A. Particularly advantageously, the laser wavelength A is from 500 nm to 1100 nm and/or the pulse duration of an individual pulse is from 200 fs to 11 ps and/or the burst duration is from 1 ps to 500 ns and/or the accumulated energy of a burst packet is from 100 pJ to 10000 pJ and/or the repetition frequency f rep is from 10 kHz to 100 MHz and/or the workpiece consists of or comprises glass and/or glass ceramics.

Unter der vorgenannten Transparenz wird verstanden, dass die Transmission des Werkstücks an der Stelle der Lasereinstrahlung größer als 85% ist, vorteilhaft größer als 90%, besonders vorteilhaft größer als 95% bei der Wellenlänge A. The aforementioned transparency means that the transmission of the workpiece at the point of laser irradiation is greater than 85%, advantageously greater than 90%, particularly advantageously greater than 95% at wavelength A.

Um dennoch eine Wechselwirkung des Laserstrahls mit dem Material des Werkstücks zu erreichen, wird im Sinne der Erfindung ein Ultrakurzpulslaser eingesetzt. Bei einem solchen ist die Pulsbreite wie beschrieben sehr kurz, d.h. im Bereich kleiner als 1 ns, insbesondere im Bereich einiger ps bis fs, insbesondere im Bereich von 100 ps oder 10 ps bis 100 fs oder 10 fs. Besonders vorteilhaft ist der Bereich von 10 ps bis 200 fs. To still achieve interaction of the laser beam with the workpiece material, an ultrashort pulse laser is used according to the invention. As described, the pulse width of such a laser is very short, i.e., in the range of less than 1 ns, in particular in the range of a few ps to fs, in particular in the range of 100 ps or 10 ps to 100 fs or 10 fs. The range of 10 ps to 200 fs is particularly advantageous.

Besonders vorteilhaft umfasst das Werkstück, zumindest im Bearbeitungsbereich und/oder Fokusbereich, Glas und/oder Glaskeramiken. Insbesondere vorteilhaft besteht es zumindest dort aus diesen Materialien. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fokusbereich so eingerichtet ist, dass das Werkstück selbst zumindest teilweise die emittierte Röntgenstrahlung absorbiert. Particularly advantageously, the workpiece comprises glass and/or glass ceramics, at least in the processing area and/or focus area. It is particularly advantageous if it is made of these materials, at least there. In a further advantageous embodiment, it is provided that the focus area is arranged such that the workpiece itself at least partially absorbs the emitted X-ray radiation.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das glasbasierte Material selbst Röntgenstrahlung absorbiert, und zwar zumindest teilweise in dem Spektralbereich, in dem die durch die Lasereinstrahlung entstehende Röntgenstrahlung emittiert wird. Wenn die Fokuslinie des Lasers beispielsweise so angeordnet wird, dass sie nur auf einer Seite des Werkstücks dessen Oberfläche durchdringt, wird entstehende Röntgenstrahlung durch das glasbasierte Material auf der anderen Oberfläche absorbiert. This is based on the finding that the glass-based material itself absorbs X-rays, at least partially in the spectral range in which the X-rays generated by the laser irradiation are emitted. For example, if the laser's focal line is positioned so that it penetrates the surface of only one side of the workpiece, the resulting X-rays are absorbed by the glass-based material on the other surface.

Generell kann ausgeführt werden, dass wenn eine der beiden Werkstückoberflächen von der Fokuslinie durchbrochen wird, abhängend von der Energieverteilung entlang der Fokuslinie, Röntgenstrahlung und damit Dosisleistung entsteht. Wir eine reine Innenmodifikation ohne Durchstoßen der Werkstückoberflächen erzeugt, wird die entstehende Dosisleistung durch das umgebende glasbasierte Material absorbiert. Werden beide Oberflächen durchstoßen, so entstehen zwei Plasmafackeln, die wie zuvor beschrieben Röntgenstrahlung emittieren. In general, it can be stated that when one of the two workpiece surfaces is penetrated by the focal line, X-rays and thus a dose rate are generated, depending on the energy distribution along the focal line. If a purely internal modification is performed without penetrating the workpiece surfaces, the resulting dose rate is absorbed by the surrounding glass-based material. If both surfaces are penetrated, two plasma flares are created, which emit X-rays as described above.

Damit ist ersichtlich, dass die Richtung der Emission auch durch die Anordnung von Fokuslinie und Werkstück beeinflusst werden kann. This shows that the direction of emission can also be influenced by the arrangement of the focal line and the workpiece.

Eine weitere vorteilhafte Vorrichtung weist eine Werkstückauflage auf, auf der das Werkstück während der Bearbeitung aufliegt, wobei die Werkstückauflage zumindest im Bereich des Fokusbereichs in z-Richtung aus einem Material besteht, welches Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik und/oder Röntgenschutzglas oder mit Glas gefülltes Kunststoffkomposit oder es befindet sich in Laserstrahlrichtung betrachtet unterhalb des Werkstücks ein Freiraum, insbesondere ein Luftspalt, wobei der Freiraum nach unten, in Fortsetzung der z-Richtung, zumindest bereichsweise von einem Element begrenzt wird, das Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ein Element aus Glas und/oder Glaskeramik und/oder Röntgenschutzglas und/oder mit Glas gefülltem Kunststoffkom posit. A further advantageous device comprises a workpiece support on which the workpiece rests during processing, wherein the workpiece support consists, at least in the region of the focus area in the z-direction, of a material which absorbs X-radiation, in particular glass and/or glass ceramic and/or X-ray protective glass or plastic composite filled with glass, or there is a free space, in particular an air gap, below the workpiece as viewed in the laser beam direction, wherein the free space is delimited downwards, in continuation of the z-direction, at least in regions by an element which absorbs X-radiation, in particular an element made of glass and/or glass ceramic and/or X-ray protective glass and/or glass-filled plastic composite.

Unterhalb bedeutet im Sinne der Erfindung in Laserstrahlrichtung betrachtet unterhalb des Werkstücks und/oder unterhalb der Bearbeitungsebene (W) auf der dem Laser abgewandten Seite des Werkstücks, d.h. mit anderen Worten weiter vom Laser entfernt und in z-Richtung. Below means, in the sense of the invention, viewed in the laser beam direction, below the workpiece and/or below the processing plane (W) on the side of the workpiece facing away from the laser, i.e. in other words further away from the laser and in the z-direction.

Diese beiden Ausführungsformen ermöglichen es, dass emittierte Röntgenstrahlung auch unterhalb des Werkstücks absorbiert wird. Sie sind insbesondere vorteilhaft, wenn der Fokusbereich zumindest teilweise unterhalb des Werkstücks angeordnet ist, oder mit anderen Worten das Werkstück teilweise durchdringt mit einem signifikanten Energieanteil unterhalb der Werkstückebene. These two embodiments allow emitted X-rays to be absorbed even below the workpiece. They are particularly advantageous when the focal region is located at least partially below the workpiece, or in other words, partially penetrates the workpiece with a significant energy component below the workpiece plane.

Besonders vorteilhaft umfasst dieses genannte Element unterhalb des Werkstücks ein Material oder besteht zumindest in der Projektionslinie des Fokusbereichs aus einem Material, das kein Metall ist. Insbesondere vorteilhaft ist dieses Material Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltes Kunststoffkom posit. Particularly advantageously, said element comprises a material beneath the workpiece or consists of a non-metal material, at least in the projection line of the focal area. This material is particularly advantageously glass and/or glass-ceramic or glass-filled plastic composite.

Dem liegt die Erkenntnis der Erfinder zugrunde, dass das Auftreffen eines fokussierten ultrakurzen Laserpulses auf eine Metalloberfläche ebenfalls in signifikantem Maß Röntgenstrahlung erzeugt. Demzufolge sollte im Sinne der Erfindung verhindert werden, dass ein solcher fokussierter ultrakurzer Laserpuls auf eine Metalloberfläche trifft, beispielsweise einer bisher bekannten Standard- Werkstückauflage oder eines Standard-Werkstückhalters. Dies ist umso bedeutender, als das Werkstück wie beschrieben im Wesentlichen transparent für die eingestrahlte Laserstrahlung ist und so hochenergetische Laserstrahlung durch das Werkstück dringen kann. Befindet sich unmittelbar unter dem Werkstück, insbesondere in Kontakt mit dem Werkstück, das genannte Material, das kein Metall ist, entsteht die unerwünschte Röntgenstrahlung nicht oder nur in (sehr) verringertem Maß. Das zu bearbeitende Werkstück aus glasbasiertem Material besitzt für die auf dem Werkstückträger erzeugte Röntgenstrahlung ebenfalls eine abschirmende Wirkung, die abhängig ist von der Werkstückdicke ist. Je dünner das zu prozessierende Werlstück, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass auf der Werkstückoberfläche erzeugte Röntgenstrahlung durch das zu prozessierende Substrat in den freien Raum tritt. This is based on the inventors' finding that the impact of a focused ultrashort laser pulse on a metal surface also generates a significant amount of X-ray radiation. Accordingly, the invention seeks to prevent such a focused ultrashort laser pulse from striking a metal surface, for example, a previously known standard workpiece support or a standard workpiece holder. This is all the more important because the workpiece, as described, is essentially transparent to the incident laser radiation, and thus high-energy laser radiation can penetrate the workpiece. If the non-metal material mentioned is located directly beneath the workpiece, in particular in contact with the workpiece, the unwanted X-ray radiation is not generated or is generated only to a (significantly) reduced extent. The workpiece to be machined, made of glass-based material, also has a shielding effect on the X-ray radiation generated on the workpiece support, which depends on the workpiece thickness. The thinner the The larger the workpiece to be processed, the greater the probability that X-rays generated on the workpiece surface will pass through the substrate to be processed into free space.

Die vorgenannte alternative Lösungsmöglichkeit und/oder Ausführungsform sieht vor, dass sich unterhalb des Werkstücks ein Freiraum befindet. Der Fokusbereich des Lasers ist dabei so eingerichtet, dass dieser, wenn er das Werkstück durchdringt, ebenfalls innerhalb dieses Freiraums angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Auftreffen auf Metall vermieden. Der Leerraum kann mit einem Fluid gefüllt sein, insbesondere einem Gas, im einfachsten Fall mit der umgebenden Atmosphäre und damit Luft. Der Freiraum kann dann als Luftspalt aufgefasst werden. Besonders vorteilhaft ist der Freiraum in Laserstrahlrichtung betrachtet nach unten, d.h. unterhalb der Bearbeitungsebene (W), durch zumindest ein Element begrenzt, das Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ein Element aus Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkom posit. Eine Beschichtung eines Substrats mit den genannten Materialien ist ebenso als ein vorgenanntes Element aufzufassen. The aforementioned alternative solution and/or embodiment provides for a free space beneath the workpiece. The focus area of the laser is configured such that, when it penetrates the workpiece, it is also located within this free space. In this way, impact with metal is avoided. The empty space can be filled with a fluid, in particular a gas, in the simplest case with the surrounding atmosphere and thus air. The free space can then be understood as an air gap. Particularly advantageously, the free space is delimited downwards in the direction of the laser beam, i.e., below the processing plane (W), by at least one element that absorbs X-rays, in particular an element made of glass and/or glass-ceramic or a glass-filled plastic composite. A coating of a substrate with the aforementioned materials is also to be understood as an aforementioned element.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Werkstück dem Bearbeitungsraum auf einer Zuführebene (B) zugeführt wird, die sich von der Bearbeitungsebene (W) unterscheidet, insbesondere liegt die Zuführebene in z- Richtung betrachtet unterhalb oder oberhalb der Bearbeitungsebene (W). A particularly advantageous embodiment provides that the workpiece is fed into the machining space on a feed plane (B) which differs from the machining plane (W), in particular the feed plane lies below or above the machining plane (W) when viewed in the z-direction.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Ebene, auf welcher das Werkstück zum Bearbeitungsort und/oder Bearbeitungsraum geführt wird versetzt zu der Ebene der Bearbeitung des Werkstücks ist, und zwar versetzt bezogen auf die Laserstrahlrichtung z. Insbesondere liegt die Ebene der Zuführung oberhalb oder unterhalb der Ebene der Laserbearbeitung und damit dem Ort, an dem die Röntgenstrahlung entsteht. Dies erlaubt es insbesondere, dass sich im Bereich zwischen den Ebenen Bereiche des Abschirmungselements befinden können. In other words, this means that the plane on which the workpiece is guided to the processing location and/or processing space is offset from the plane of workpiece processing, specifically offset relative to the laser beam direction z. In particular, the plane of feed lies above or below the plane of laser processing and thus the location where the X-ray radiation is generated. This allows, in particular, for areas of the shielding element to be located in the area between the planes.

Dieses Prinzip des Ebenenversatzes ist prinzipiell für alle Arten von Werkstücken im Sinne dieser Beschreibung anwendbar. Bei einzelnen Werkstücken, beispielsweise Scheiben aus glasbasiertem Material, kann das Werkstück diskret von der Zuführebene (B) in die Bearbeitungsebene (W) gebracht werden, zum Beispiel durch einen Lift und/oder ein Laufband. Besonders vorteilhaft ist das Prinzip allerdings bei kontinuierlicher Bearbeitung und somit Zuführung des Werkstücks, zum Beispiel wenn diese in Form eines Bandes aus glasbasiertem Material vorliegt. Dann wird das Band insbesondere unter Biegung desselben von der Zuführebene (B) in die Bearbeitungsebene (W) gebracht. Solche Glasbänder können wie allgemein bekannt eine Dicke von einigen mm aufweisen, insbesondere aber Dünnstgläser oder Ultradünngläser sein mit Dickenbereichen wie hierin beschrieben. This principle of plane offset is generally applicable to all types of workpieces within the meaning of this description. For individual workpieces, for example For example, in the case of sheets made of glass-based material, the workpiece can be discretely moved from the feed plane (B) to the processing plane (W), for example by means of a lift and/or a conveyor belt. However, this principle is particularly advantageous for continuous processing and thus feeding of the workpiece, for example when the workpiece is in the form of a strip made of glass-based material. The strip is then moved from the feed plane (B) to the processing plane (W), in particular while bending it. As is generally known, such glass strips can have a thickness of a few mm, but can in particular be very thin or ultra-thin glasses with thickness ranges as described herein.

Eine vorteilhafte Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass das Abschirmungselement eine Zuführöffnung aufweist, durch welche das Werkstück in den Bearbeitungsraum einbringbar ist. An advantageous device is designed such that the shielding element has a feed opening through which the workpiece can be introduced into the processing space.

Das kann in der sequentiellen Bearbeitung beispielsweise von Glasscheiben anwendbar sein, aber auch in der kontinuierlichen Bearbeitung beispielsweise eines Glasbandes, insbesondere Eines aus Ultradünnglas. In der sequentiellen Bearbeitung kann die Zuführöffnung auch identisch mit einer Entnahmeöffnung sein. This can be applied in the sequential processing of glass panes, for example, but also in the continuous processing of a glass ribbon, especially one made of ultra-thin glass. In sequential processing, the feed opening can also be identical to the removal opening.

Ein Ultradünnglas ist im Sinne dieser Beschreibung ein Glas mit einer Dicke von höchstens 400 pm, insbesondere höchstens 30 pm. Die Untergrenze beträgt zum Zeitpunkt der Erfindung etwa 5 pm, wobei in der weiteren Entwicklung mit noch geringeren Stärken zu rechnen ist. Untergrenzen von 2 pm oder 3 pm erscheinen möglich oder sogar absehbar. Vorteilhafte Dickenbereiche für Ultradünngläser, in Form von Scheiben oder Bändern und allen anderen möglichen Formen, sind somit von 5 pm bis 400 pm oder von 5 pm bis 200 pm oder von 5 pm bis 100 pm oder von 5 pm bis 50 pm oder von 5 pm bis 30 pm, insbesondere von 7 pm bis 40 pm.For the purposes of this description, an ultra-thin glass is a glass with a thickness of at most 400 pm, in particular at most 30 pm. The lower limit at the time of the invention is approximately 5 pm, although even lower thicknesses are to be expected in future developments. Lower limits of 2 pm or 3 pm appear possible or even foreseeable. Advantageous thickness ranges for ultra-thin glasses, in the form of discs or strips and all other possible shapes, are thus from 5 pm to 400 pm or from 5 pm to 200 pm or from 5 pm to 100 pm or from 5 pm to 50 pm or from 5 pm to 30 pm, in particular from 7 pm to 40 pm.

Insbesondere vorteilhaft ist die Zuführöffnung durch zumindest eine Verschlusseinrichtung verschließbar, welche ein Material umfasst, das die im Betriebszustand emittierte Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ist die Verschlusseinrichtung ausgewählt aus der Gruppe Verschlussvorhang, Walze und/oder Wasservorhang oder Kombinationen derselben. Particularly advantageously, the feed opening can be closed by at least one closure device which comprises a material which absorbs the X-ray radiation emitted in the operating state, in particular the closure device is selected from the group of shutter curtain, roller and/or water curtain or combinations thereof.

Insbesondere ein Verschlussvorhang und/oder eine Walze können beim Zuführen des Werkstücks in den Bearbeitungsraum in Kontakt mit dem Werkstück sein. Wird die Vorrichtung in den Herstellungsprozess integriert, bei dem das Werkstück mittels Heißformgebung erzeugt wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zuführung an einer Stelle erfolgt, in welcher das Werkstück ausreichend abgekühlt ist und/oder eine so große Viskosität aufweist, dass die Verschlusseinrichtung möglichst wenig Einprägungen und/oder Kratzer auf dem Werkstück erzeugen.In particular, a shutter curtain and/or a roller can be in contact with the workpiece as it is fed into the processing chamber. If the device is integrated into the manufacturing process in which the workpiece is produced by hot forming, it is particularly advantageous if the feed takes place at a point where the workpiece has cooled sufficiently and/or has such a high viscosity that the shutter device creates as few indentations and/or scratches on the workpiece as possible.

Insbesondere vorteilhaft umfasst die ausgewählte Verschlusseinrichtung ein Material, das Röntgenstrahlung absorbiert. Beispielsweise kann eine entsprechende Walze eine Achse aus Metall aufweisen, auf der ein zylindrischer Körper aus absorbierendem Kunststoff angeordnet ist, insbesondere die zuvor genannten gefüllten Kunststoffe. Im einfachsten Fall befindet sich die Zuführöffnung auf einer Zuführebene (B), die auf oder in der Nähe der Bearbeitungsebene (W) liegt. Particularly advantageously, the selected closure device comprises a material that absorbs X-rays. For example, a corresponding roller can have a metal axle on which a cylindrical body made of absorbent plastic, in particular the previously mentioned filled plastics, is arranged. In the simplest case, the feed opening is located on a feed plane (B) that lies on or near the processing plane (W).

Alternativ oder zusätzlich kann die Zuführöffnung vorteilhaft in einer Ebene (B) angeordnet sein, welche sich senkrecht zur z-Richtung betrachtet oberhalb oder unterhalb der Bearbeitungsebene (W) befindet. Besonders vorteilhaft befindet sich dabei ein Bereich des Abschirmelements in der Bearbeitungsebene (W), insbesondere zwischen der Zuführebene (B) und der Bearbeitungsebene (W).Alternatively or additionally, the feed opening can advantageously be arranged in a plane (B) which, viewed perpendicular to the z-direction, is located above or below the processing plane (W). Particularly advantageously, a region of the shielding element is located in the processing plane (W), in particular between the feed plane (B) and the processing plane (W).

Diese Anordnung beruht auf dem vorgenannten Prinzip, dass das Werkstück der Bearbeitung auf einer versetzten Ebene zugeführt wird. Die Röntgenemission erfolgt zumindest hauptsächlich aus dem Fokusbereich des Lasers und somit der Bearbeitungsebene (W). Ist die Zuführöffnung außerhalb dieser Ebene (W) angeordnet, befindet sich zumindest ein Bereich des Abschirmelements in der Bearbeitungsebene (W), insbesondere aber zwischen der Zuführebene (B) und der Bearbeitungsebene (W). Die im Betriebszustand emittierte Röntgenstrahlung kann somit von anderen Elementen abgeschirmt und/oder abgelenkt werden, so dass sie nicht auf die Zuführöffnung tritt. Diese Elemente können beispielsweise die Werkstückauflage sein und/oder ein Werkstückhalter, aber insbesondere auch das Werkstück selbst. Es wurde im Rahmen der Erfindung wie zuvor beschrieben festgestellt, dass insbesondere Werkstücke umfassend oder bestehend aus glasbasiertem Material die bei der genannten Laserprozessierung entstehende Röntgenstrahlung absorbieren. In einer vorteilhaften Anordnung befindet sich ein scheibenförmiges Werkstück oder Werkstückelement, beispielsweise ein Abschnitt eines Glasbandes, parallel zu oder auf der Bearbeitungsebene (W). Entlang dieser Ebene emittierte Röntgenstrahlung tritt demnach auf einer relativ langen Wegstrecke in Wechselwirkung mit dem Werkstück, zumindest auf einer Wegstrecke, die größer ist, insbesondere bedeutend größer, als die Dicke des Werkstücks. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, trotz ggfls. geringer spezifischer Röntgenabsorptionseigenschaften des Werkstückmaterials aufgrund der größeren Wegstrecke eine gute Röntgenabsorption in Richtung, d.h. insbesondere parallel zur Ebene (W) zu erreichen. Das Werkstück selbst trägt dann sozusagen zur Röntgenabsorption in einer vorteilhaften Vorrichtung bei. This arrangement is based on the aforementioned principle that the workpiece is fed to the processing on an offset plane. The X-ray emission occurs at least primarily from the focus area of the laser and thus the processing plane (W). If the feed opening is arranged outside this plane (W), at least a portion of the shielding element is located in the processing plane (W), but in particular between the feed plane (B) and the processing plane (W). The X-ray radiation emitted during operation can thus be shielded and/or deflected by other elements, so that it does not enter the feed opening. These elements can be, for example, the workpiece support and/or a workpiece holder, but in particular also the workpiece itself. As described above, it has been found within the scope of the invention that workpieces comprising or consisting of glass-based material in particular absorb the X-ray radiation generated during the aforementioned laser processing. In an advantageous arrangement, a disk-shaped workpiece or workpiece element, for example a section of a glass ribbon, is located parallel to or on the processing plane (W). X-ray radiation emitted along this plane therefore interacts with the workpiece over a relatively long path, at least over a path that is greater, in particular significantly greater, than the thickness of the workpiece. This makes it possible, despite possibly low specific X-ray absorption properties of the workpiece material, to achieve good X-ray absorption in the direction, i.e. in particular parallel to the plane (W), due to the greater path. The workpiece itself then contributes, so to speak, to the X-ray absorption in an advantageous device.

Anhand der Ausführungen ist leicht ersichtlich, dass die Zuführöffnung auch der Randbereich eines oder des Abschirmelements selbst sein kann, insbesondere wenn sich das Abschirmelement über die Bearbeitungsebene (W) hinaus in Richtung der Zuführebene (B) erstreckt und die Ebenen (W) und (B) nicht aufeinander liegen. Based on the explanations, it is easy to see that the feed opening can also be the edge region of a shielding element or of the shielding element itself, in particular if the shielding element extends beyond the processing plane (W) in the direction of the feed plane (B) and the planes (W) and (B) do not lie on top of one another.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Zuführöffnung in der Bearbeitungsebene W gemessen in einem Abstand von höchstens 200 cm vom Fokusbereich befindet, insbesondere höchstens 150 cm oder höchstens 100 cm oder höchstens 50 cm; bevorzugt im Bereich von 10 cm bis 200 cm oder 10 cm bis 150 cm oder von 10 cm bis 100 cm oder von 10 cm bis 50 cm. Insbesondere vorteilhaft befindet sich zwischen Fokusbereich und Zuführöffnung ein Bereich des Werkstücks und ein Luftraum. Sowohl das Werkstück aus glasbasiertem Material als auch der Luftraum absorbieren zumindest teilweise emittierte Röntgenstrahlung. Dadurch kann erreicht werden, dass die Zuführöffnung nicht mit Verschlussmitteln verschließbar ausgestaltet sein muss, sondern dass diese im einfachsten Fall insbesondere als Spalt in dem Abschirmungselement ausgeführt sein kann. In a particularly advantageous embodiment, the feed opening is located in the processing plane W at a distance of at most 200 cm from the focus area, in particular at most 150 cm or at most 100 cm or at most 50 cm; preferably in the range from 10 cm to 200 cm or 10 cm to 150 cm or from 10 cm to 100 cm or from 10 cm to 50 cm. Particularly advantageously, a region of the workpiece and an air space are located between the focus area and the feed opening. Both the workpiece made of glass-based material and the air space absorb at least partially emitted X-rays. This makes it possible to ensure that the feed opening does not have to be designed to be closable with closure means, but that in the simplest case it can be designed in particular as a gap in the shielding element.

Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für, aber nicht beschränkt auf, Werkstücke in Form von kontinuierlichen Glasbändern. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist daher dazu eingerichtet, das Werkstück in Form eines Bandes aus glasbasiertem Material, insbesondere eines Glasbandes, zuzuführen, insbesondere in Form eines Ultradünnglases mit einer Dicke von 5 pm bis 400 pm oder von 5 pm bis 200 pm oder von 5 pm bis 100 pm oder von 5 pm bis 50 pm oder von 5 pm bis 30 pm, insbesondere von 7 pm bis 40 pm, welches dem Bearbeitungsraum insbesondere kontinuierlich zugeführt wird. This embodiment is particularly suitable for, but not limited to, workpieces in the form of continuous glass ribbons. A particularly advantageous embodiment of the device is therefore configured to feed the workpiece in the form of a ribbon of glass-based material, in particular a glass ribbon, in particular in the form of ultra-thin glass with a thickness of 5 pm to 400 pm or 5 pm to 200 pm or 5 pm to 100 pm or 5 pm to 50 pm or 5 pm to 30 pm, in particular 7 pm to 40 pm, which is fed into the processing space, in particular continuously.

Kontinuierlich im Sinne dieser Beschreibung bedeutet selbstverständlich nicht ausschließlich die Zuführung über einen unendlich langen Zeitraum, sondern die Zuführung eines Werkstücks, dass bedeutend länger als breit ist und im Allgemeinen über einen längeren Zeitraum als wenige Sekunden dem Bearbeitungsraum zugeführt wird. Ein übliches Element ist ein Glasband, das in der Regel eine Länge von einigen bis vielen Metern aufweisen kann. Continuous, of course, in the context of this description, does not exclusively mean feeding over an infinitely long period of time, but rather the feeding of a workpiece that is significantly longer than it is wide and is generally fed into the processing area over a period longer than a few seconds. A common element is a glass ribbon, which can typically range in length from several to many meters.

Besonders vorteilhaft ist die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Glasband dem Bearbeitungsraum unter Biegung des Glasbands zuzuführen. Particularly advantageously, the device is designed to feed the glass ribbon into the processing space while bending the glass ribbon.

Dabei wird die Eigenschaft eines Bandes aus glasbasiertem Material ausgenutzt, dass es biegbar ist. Befindet sich die Zuführebene (B) unterhalb oder oberhalb der Bearbeitungsebene (W), kann ein Glasband beispielsweise unter Benutzung von Rollen umgelenkt und so dem Bearbeitungsraum in der Bearbeitungsebene (W) zugeführt werden. This utilizes the bendability of a strip made of glass-based material. If the feed level (B) is located below or above the processing level (W), a glass strip can be deflected, for example, using rollers, and thus fed into the processing area in the processing level (W).

Die Dicke des Bandes aus glasbasiertem Material bestimmt im Allgemeinen die möglichen Biegeradien. Wie beschrieben ist eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung die Bearbeitung von Bändern aus Ultradünnglas. Diese weise sehr geringe Biegeradien auf, so dass eine kompakte Anordnung der Vorrichtung und deren Integration in Produktionsanlagen besonders gut möglich ist. The thickness of the glass-based material strip generally determines the possible bending radii. As described, a particularly advantageous application of the invention is the processing of ultra-thin glass strips. have very small bending radii, so that a compact arrangement of the device and its integration into production systems is particularly easy.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass das Abschirmungselement zusätzlich zur Zuführöffnung eine Entnahmeöffnung aufweist, die insbesondere die bzgl. der Zuführöffnung beschriebenen Maßnahmen und/oder Eigenschaften aufweist, insbesondere deren Anordnung bezüglich der Bearbeitungsebene W. A further advantageous embodiment of the device provides that the shielding element has, in addition to the feed opening, a removal opening which in particular has the measures and/or properties described with regard to the feed opening, in particular its arrangement with respect to the processing plane W.

Die Entnahmeöffnung kann im sequentiellen Betrieb als auch besonders vorteilhaft im kontinuierlichen Betrieb zur Bearbeitung von Bändern aus glasbasiertem Material vorgesehen sein, The removal opening can be provided in sequential operation as well as particularly advantageously in continuous operation for processing strips made of glass-based material,

Besonders vorteilhaft umfasst die Vorrichtung Zuführmitteln, die dazu eingerichtet sind, das Werkstück in den Bearbeitungsraum einzubringen, und insbesondere vorteilhaft Entnahmemittel, die dazu eingerichtet sind, das Werkstück aus dem Bearbeitungsraum herauszuführen und/oder synonym zu entnehmen. Particularly advantageously, the device comprises feeding means which are designed to introduce the workpiece into the processing space, and particularly advantageously removal means which are designed to guide the workpiece out of the processing space and/or synonymously remove it.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung umfasst diese eine Sensoreinrichtung, insbesondere eine dem Bearbeitungsraum zugeordnete Sensoreinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die emittierten Röntgenstrahlung zu erfassen und so Sensordaten bereitzustellen, wobei bevorzugt der Laser so eingerichtet ist, dass er unter Berücksichtigung der Sensordaten steuerbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Laser bei Erreichen maximaler Emissionswerte der Röntgenstrahlung auch abgeschaltet wird und somit sicherheitstechnische Funktionen realisiert werden können. In an advantageous development of the device, it comprises a sensor device, in particular a sensor device assigned to the processing space, which is configured to detect the emitted X-rays and thus provide sensor data. Preferably, the laser is configured to be controllable taking the sensor data into account. In particular, it can be provided that the laser is also switched off when maximum emission values of the X-rays are reached, thus enabling safety-related functions to be implemented.

Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise im Bearbeitungsraum angeordnet sein und Lichtreflexe des eintreffenden Laserstrahls detektieren oder aber insbesondere die emittierte Röntgenstrahlung. Weitere Messgrößen sind ebenso vorstellbar, insbesondere wenn diese mit der Energie der eingestrahlten Laserleistung und/oder der Intensität der erzeugten Röntgenstrahlung korrelieren. Vorteilhaft kann die Energie der emittierten Laserleistung als Steuergröße für den Laser und eine Positioniereinrichtung verwendet werden. Dazu kann die Sensoreinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden sein. Es kann zum Beispiel die Röntgenemission als Maß für die ankommende Laserleistung verwendet werden und der Laser so angesteuert werden, dass gewünschte Bearbeitungsparameter unter Verwendung dieser Messgrößen eingehalten werden. Auf diese Weise lässt sich auch die Menge der erzeugten Röntgenstrahlung erfassen und weitere Sicherheitsmaßnahmen in einer Produktionsumgebung angestoßen werden. Ebenso möglich ist es selbstverständlich, dass eine Sensoreinrichtung außerhalb des Bearbeitungsraums vorhanden ist, welche die durch das Abschirmelement dringende Reströntgenstrahlung detektiert und die erhaltenen Werte insbesondere für weitere Sicherheitsmaßnahmen nutzt. The sensor device can, for example, be arranged in the processing area and detect light reflections of the incoming laser beam or, in particular, the emitted X-rays. Other measurement variables are also conceivable, particularly if they correlate with the energy of the incident laser power and/or the intensity of the generated X-rays. Advantageously, the energy of the emitted laser power can be used as a control variable for the laser and a Positioning device can be used. For this purpose, the sensor device can be connected to the control device. For example, the X-ray emission can be used as a measure of the incoming laser power and the laser can be controlled so that desired processing parameters are maintained using these measured variables. In this way, the amount of X-ray radiation generated can also be recorded and further safety measures can be initiated in a production environment. It is of course also possible to have a sensor device outside the processing area, which detects the residual X-ray radiation penetrating the shielding element and uses the obtained values, in particular, for further safety measures.

Eine insbesondere vorteilhafte Vorrichtung ist so eingerichtet, dass der Laser und die strahlformende Optik, eine filamentförmige Schädigung im Werkstück zu erzeugen, insbesondere einen filamentförmigen Hohlkanal. A particularly advantageous device is designed so that the laser and the beam-shaping optics produce a filament-shaped damage in the workpiece, in particular a filament-shaped hollow channel.

Der Hohlkanal wurde zuvor bereits beschrieben. Von dem Begriff ist selbstverständlich auch ein Sackloch umfasst. Ein filamentförmiger Hohlkanal kann das Werkstück als Durchgangsöffnung durchdringen, d.h. insbesondere eine Oberfläche mit einer anderen Oberfläche verbinden, oder im Volumen des Werkstücks enden und somit ein Sackloch repräsentieren. The hollow channel has already been described above. The term also includes a blind hole. A filamentary hollow channel can penetrate the workpiece as a through-hole, i.e., connecting one surface to another, or it can end within the volume of the workpiece, thus representing a blind hole.

In einer insbesondere vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die strahlformende Optik so eingerichtet, dass sie eine Laserintensitätsverteilung im Fokusbereich bereitstellt, die in Laserstrahlrichtung im Bereich von ± 30% konstant ist. In a particularly advantageous embodiment of the device, the beam-shaping optics are configured to provide a laser intensity distribution in the focus area that is constant in the laser beam direction in the range of ± 30%.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die emittierte Röntgenstrahlung geringer ist, wenn die Intensität der Laserstrahlung über die Länge des Fokusbereichs, d.h. im Allgemeinen in z-Richtung, d.h. parallel zur optischen Achse und damit senkrecht zur Bearbeitungsebene (W), weitestgehend konstant ist und/oder im genannten Bereich bleibt. Die alternative Möglichkeit, den Laser möglichst stark in einem Punkt zu fokussieren, führt zu höheren Röntgenemissionen und ist damit weniger vorteilhaft, kann aber entsprechend angewendet werden. Dann sind die Abschirmungselemente entsprechend auszugestalten, dass sie mehr Röntgenstrahlung absorbieren können. This is based on the realization that the emitted X-rays are lower when the intensity of the laser radiation is largely constant and/or remains within the specified range over the length of the focus area, i.e. generally in the z-direction, i.e. parallel to the optical axis and thus perpendicular to the processing plane (W). The alternative option of focusing the laser as tightly as possible on one point leads to higher X-ray emissions and is therefore less advantageous, but can be applied accordingly. The shielding elements must then be designed to absorb more X-rays.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wie beschrieben in eine Produktionseinrichtung für Werkstücke aus glasbasiertem Material integriert werden. Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung als Element einer Glasherstellungseinrichtung, insbesondere einer Einrichtung zum Herstellen von Ultradünnglas, insbesondere angeordnet an einem kontinuierlichen Glasband mit einer Borte, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die Borte und/oder einen Querschnitt auszuführen.The device according to the invention can be integrated, as described, into a production facility for workpieces made of glass-based material. A device as an element of a glass production facility, in particular a facility for producing ultra-thin glass, is particularly advantageous, in particular arranged on a continuous glass ribbon with a border, wherein the device is configured to produce the border and/or a cross-section.

Die Borte ist im Allgemeinen ein Bereich an den Rändern eines Bands aus glasbasiertem Material, der sich in Längsrichtung erstreckt, d.h. in die Transportrichtung des Glasbandes. Die Borte weist üblicherweise eine geringere Oberflächenqualität als der Mittenbereich auf, insbesondere kann sie eine höhere Dicke und/oder Welligkeit aufweisen, und wird daher vorteilhaft vom Glasband entfernt. Das entsprechende Verfahren nennt man Borten- oder Längsschnitt. The border is generally an area at the edges of a ribbon of glass-based material that extends longitudinally, i.e., in the transport direction of the glass ribbon. The border typically has a lower surface quality than the central region; in particular, it may exhibit greater thickness and/or waviness, and is therefore advantageously removed from the glass ribbon. The corresponding process is called border cutting or longitudinal cutting.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mit der beschriebenen Vorrichtung einen Querschnitt durchzuführen. Dieser läuft senkrecht oder einem bestimmten Winkel zur Längsrichtung des Glasbandes. Auch ist es möglich, mehrere der beschriebenen Vorrichtungen an einem Glasband anzuordnen, beispielsweise um eine zum Bortenschnitt und eine andere zum Querschnitt einzusetzen. Alternatively or additionally, it is possible to perform a cross-section using the described device. This cross-section runs perpendicularly or at a specific angle to the longitudinal direction of the glass ribbon. It is also possible to arrange several of the described devices on a glass ribbon, for example, to use one for cutting the border and another for cross-section.

Insbesondere ist es auch möglich mit der beschriebenen Vorrichtung Werkstücke zu strukturieren oder gar zu kennzeichnen, d.h. beispielsweise nach einem Querschnitt das erzeugte einzelne Werkstück mit einer eindeutigen Identifikationsnummer oder 1 D-/2D-Barcode zu versehen, um rückführbare Erzeugnisse zu erhalten. Die Kennzeichnung kann beispielsweise ablativ durch Veränderung der Werkstückoberfläche geschehen oder - bevorzugt mit einem Ultrakurzpuls-Laser, da die hiermit erzeugte Materialschädigung räumlich sehr begrenzt ist - durch lokale Modifikation des Materials im Innern des Substrates. Die Strukturierung umfasst selbstverständlich auch das Einbringen von Strukturen, insbesondere als Folge von Schädigungen, die ein späteres Trennen des Werkstücks aus glasbasiertem Material ermöglichen. In particular, it is also possible to structure or even mark workpieces with the described device, e.g., to provide the individual workpiece produced after a cross-section with a unique identification number or 1D/2D barcode in order to obtain traceable products. The marking can, for example, be carried out ablatively by changing the workpiece surface or - preferably with an ultrashort pulse laser, since the material damage caused here is spatially very limited - by local modification of the material inside the substrate. Structuring naturally also includes the introduction of structures, in particular as Result of damage that allows subsequent separation of the workpiece made of glass-based material.

Neben der Vorrichtung umfasst die Erfindung auch das ein Verfahren zur Bearbeitung eines sprödbrechenden Werkstücks mit einem Ultrakurzpulslaser. Die bezüglich der Vorrichtung erfolgte Beschreibung ist ebenso bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar. Alle die Vorrichtung betreffenden Merkmale und/oder Ausführungen gelten auch für das im Folgenden beschriebene Verfahren. In addition to the device, the invention also encompasses a method for machining a brittle workpiece with an ultrashort pulse laser. The description given with regard to the device is also applicable to the method according to the invention. All features and/or embodiments relating to the device also apply to the method described below.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bearbeitung eines sprödbrechenden Werkstücks mit einem Ultrakurzpulslaser, insbesondere zum Einbringen von Schädigungen in das Werkstück, wobei das Werkstück in der Bearbeitungsebene (W) angeordnet ist, wobei der Laser ultrakurzer Laserpulse mit einer Wellenlänge A und einer Einzelpulsenergie Ep abgibt, wobei der Laserstrahl mittels einer strahlformenden Optik in einem Fokusbereich fokussiert wird, und wobei die Einzelpulsenergie Ep innerhalb des Fokusbereichs so groß ist, dass Röntgenstrahlung emittiert wird, und wobei zumindest der Fokusbereich von zumindest einem Abschirmungselement für Röntgenstrahlung zumindest bereichsweise umgeben ist und so, entweder allein oder in Kombination mit weiteren Abschirmungselementen, ein Bearbeitungsraum bereitgestellt wird, so dass außerhalb des Bearbeitungsraums eine geringere Intensität der Röntgenstrahlung vorliegt als innerhalb des Bearbeitungsraums. The invention comprises a method for machining a brittle workpiece with an ultrashort pulse laser, in particular for introducing damage into the workpiece, wherein the workpiece is arranged in the machining plane (W), wherein the laser emits ultrashort laser pulses with a wavelength A and a single pulse energy Ep, wherein the laser beam is focused in a focus area by means of beam-shaping optics, and wherein the single pulse energy Ep within the focus area is so large that X-ray radiation is emitted, and wherein at least the focus area is at least partially surrounded by at least one shielding element for X-ray radiation and thus, either alone or in combination with further shielding elements, a machining space is provided, so that outside the machining space there is a lower intensity of the X-ray radiation than inside the machining space.

Vorteilhaft kann so erreicht werden, dass außerhalb des Bearbeitungsraums, gemessen in einem Abstand von 10 cm von der äußerer Wandung des Abschirmungselements (300), eine Röntgendosis von weniger als 10 pSv/h vorliegt, besonders vorteilhaft weniger als 1 pSv/h, insbesondere von 0.1 bis 10 pSv/h oder von 0.1 bis 1 pSv/h. Advantageously, it can be achieved that outside the processing space, measured at a distance of 10 cm from the outer wall of the shielding element (300), an X-ray dose of less than 10 pSv/h is present, particularly advantageously less than 1 pSv/h, in particular from 0.1 to 10 pSv/h or from 0.1 to 1 pSv/h.

Das Material des Abschirmelements und dessen Ausgestaltung, insbesondere dessen Dicke, werden insbesondere so gewählt, dass die beschriebene Röntgenabsorption in der angestrebten Stärke vorliegt und insbesondere außerhalb des Bearbeitungsraums nur der genannte Anteil der im Bearbeitungsraum auftretenden Röntgenstrahlung vorhanden ist. The material of the shielding element and its design, in particular its thickness, are selected in such a way that the described X-ray absorption is present in the desired strength and in particular outside of the processing room only the mentioned proportion of the X-ray radiation occurring in the processing room is present.

Insbesondere kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass die Röntgenstrahlung innerhalb des Bearbeitungsraums eine Energie von mehr als 1 keV, bevorzugt zwischen 2 keV bis 30 keV aufweist, besonders eine Energie zwischen 3 und 20 keV aufweist. In particular, the method can be designed such that the X-ray radiation within the processing space has an energy of more than 1 keV, preferably between 2 keV and 30 keV, in particular an energy between 3 and 20 keV.

Besonders vorteilhaft umfasst das Verfahren den Einsatz eines Abschirmungselements, das aus einem Material besteht oder umfasst ein wie zuvor beschriebenes Material, das insbesondere auf die typische Emission eines glasbasierten Materials abgestimmt ist, mithin ausgewählt aus der Gruppe der Metalle, insbesondere umfassend Eisen, Blei oder Bleifolie, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Glas, oder ausgewählt aus der Gruppe der Kunststoffkomposite, insbesondere umfassend mit Wolfram oder Glas gefülltes Kunststoffkomposit. Particularly advantageously, the method comprises the use of a shielding element which consists of a material or comprises a material as described above, which is in particular adapted to the typical emission of a glass-based material, thus selected from the group of metals, in particular comprising iron, lead or lead foil, steel, stainless steel, tungsten, glass, or selected from the group of plastic composites, in particular comprising plastic composite filled with tungsten or glass.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei im Fokusbereich des Laserstrahls ein Plasma erzeugt wird, welches Röntgenstrahlung emittiert, insbesondere emittiert der Laser zumindest ein Burstpaket von Laserpulsen, welches aus einer Folge von ultrakurzen Bursteinzelpulsen besteht. A method is advantageous in which a plasma is generated in the focus area of the laser beam, which plasma emits X-ray radiation; in particular, the laser emits at least one burst packet of laser pulses, which consists of a sequence of ultrashort burst pulses.

Besonders vorteilhaft erzeugt der erste Bursteinzelpuls des Burstpakets ein initiales Plasma, welches durch die folgenden Bursteinzelpulse des Burstpakets mit Energie versorgt und so aufrecht erhalten wird. Particularly advantageously, the first single burst pulse of the burst packet generates an initial plasma, which is supplied with energy and thus maintained by the following single burst pulses of the burst packet.

Die auf den ersten Bursteinzelpuls des Burstpakets folgenden Bursteinzelpulse füttern sozusagen das Plasma nach und halten es am Brennen. Weil aber die auf den ersten Bursteinzelpuls folgenden Pulse des Burstpakets eine geringere Bursteinzelpulsenergie ausweisen, wird anscheinend die Plasmaexplosion steuerbar. Dies kann insbesondere Vorteile bei der Anwendung des Verfahrens zum Trennen von sprödbrechenden Werkstücken haben, auch Schneiden genannt. Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei die Laserwellenlänge A ist so gewählt, dass das Werkstück (2) zumindest im Wesentlichen transparent für die Laserwellenlänge A ist. Besonders vorteilhaft beträgt die Laserwellenlänge A von 350 nm bis 1100 nm und/oder die Pulsdauer eines Einzelpulses beträgt von 200 fs bis 11 ps und/oder die Burstdauer beträgt von 1 ps bis 500 ns und/oder die akkumulierte Energie eines Burstpakets beträgt von 100 pJ bis 1 J und/oder die Wiederholfrequenz frep beträgt von 10 kHz bis 100 MHz und/oder das Werkstück besteht aus oder umfasst Glas und/oder Glaskeramiken und/oder Silizium und/oder Keramik. Ebenso vorteilhafte Bereiche für die akkumulierte Energie eines Burstpakets sind von 100 pJ bis 50 mJ oder von 100 pJ bis 10 mJ. The burst pulses following the first burst pulse of the burst packet essentially feed the plasma and keep it burning. However, because the pulses following the first burst pulse of the burst packet have lower burst energy, the plasma explosion appears to be controllable. This can be particularly advantageous when using the process for separating brittle workpieces, also known as cutting. Also advantageous is a method wherein the laser wavelength A is selected such that the workpiece (2) is at least substantially transparent to the laser wavelength A. Particularly advantageously, the laser wavelength A is from 350 nm to 1100 nm and/or the pulse duration of an individual pulse is from 200 fs to 11 ps and/or the burst duration is from 1 ps to 500 ns and/or the accumulated energy of a burst packet is from 100 pJ to 1 J and/or the repetition frequency f rep is from 10 kHz to 100 MHz and/or the workpiece consists of or comprises glass and/or glass ceramics and/or silicon and/or ceramics. Equally advantageous ranges for the accumulated energy of a burst packet are from 100 pJ to 50 mJ or from 100 pJ to 10 mJ.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Werkstück auf einer Werkstückauflage aufliegt und wobei die Werkstückauflage zumindest im Bereich des Fokusbereichs aus einem Material besteht, welches Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltes Kunststoffkomposit, oder wobei sich (in Laserstrahlrichtung betrachtet) unterhalb des Werkstücks ein Freiraum befindet, insbesondere ein Luftspalt, wobei der Freiraum nach unten zumindest bereichsweise von einem Element begrenzt wird, das Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ein Element aus Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkomposit, und wobei der Fokusbereich des Lasers bevorzugt zumindest teilweise innerhalb des Leerraums angeordnet wird. An advantageous development of the method provides that the workpiece rests on a workpiece support and wherein the workpiece support consists, at least in the region of the focus area, of a material which absorbs X-rays, in particular glass and/or glass ceramic or glass-filled plastic composite, or wherein (viewed in the laser beam direction) there is a free space below the workpiece, in particular an air gap, wherein the free space is delimited at least in regions at the bottom by an element which absorbs X-rays, in particular an element made of glass and/or glass ceramic or glass-filled plastic composite, and wherein the focus area of the laser is preferably arranged at least partially within the empty space.

Wie zuvor bzgl. der Vorrichtung erläutert macht sich das Verfahren vorteilhafterweise ebenfalls das Prinzip des Versatzes von Zuführebene (B) und Bearbeitungsebene (W) zunutze. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Werkstück dem Bearbeitungsraum auf einer Zuführebene (B) zugeführt wird, die sich von der Bearbeitungsebene (W) unterscheidet, insbesondere liegt die Zuführebene (B) in z-Richtung betrachtet unterhalb oder oberhalb der Bearbeitungsebene (W). Insbesondere vorteilhaft befindet sich dabei ein Bereich des Abschirmelements in der Bearbeitungsebene (W), insbesondere zwischen der Zuführebene (B) und der Bearbeitungsebene (W). Dieses Prinzip und/oder diese Ausgestaltung wurden bereits anlässlich der Vorrichtung ausführlich beschrieben. Diese Beschreibung gilt ebenfalls für das Verfahren. As previously explained with regard to the device, the method advantageously also utilizes the principle of offsetting the feed plane (B) and the processing plane (W). A particularly advantageous embodiment of the method provides that the workpiece is fed into the processing space on a feed plane (B) that differs from the processing plane (W); in particular, the feed plane (B) lies below or above the processing plane (W) when viewed in the z-direction. Particularly advantageously, a region of the shielding element is located in the processing plane (W), in particular between the feed plane (B) and the processing plane (W). This principle and/or design have already been described in detail in connection with the device. This description also applies to the method.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei das Abschirmungselement eine Zuführöffnung aufweist, durch welche das Werkstück in den Bearbeitungsraum eingebracht wird.A method is advantageous in which the shielding element has a feed opening through which the workpiece is introduced into the processing space.

Besonders vorteilhaft wird die Zuführöffnung durch zumindest eine Verschlusseinrichtung verschlossen, welche ein Material umfasst, das die emittierte Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ist die Verschlusseinrichtung ausgewählt aus der Gruppe Verschlussvorhang, Walze und/oder Wasservorhang oder Kombinationen derselben. Particularly advantageously, the feed opening is closed by at least one closure device which comprises a material which absorbs the emitted X-radiation, in particular the closure device is selected from the group consisting of a closure curtain, a roller and/or a water curtain or combinations thereof.

Insbesondere vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei die Zuführöffnung in einer Ebene (B) angeordnet ist, welche sich oberhalb oder unterhalb der Bearbeitungsebene (Z) befindet. Insbesondere kann sich ein Bereich des Abschirmelements in der Bearbeitungsebene (Z) befinden. A method is particularly advantageous wherein the feed opening is arranged in a plane (B) that is located above or below the processing plane (Z). In particular, a region of the shielding element can be located in the processing plane (Z).

Zu diesen Ausgestaltungen wurde bereits ausführlich anlässlich der Vorrichtung ausgeführt. These designs have already been discussed in detail in connection with the device.

Ein vorteilhaftes Verfahren sieht ebenso vor, dass das Werkstück in Form eines Glasbandes vorliegt, insbesondere eines Ultradünnglases mit einer Dicke von 5 pm bis 100 pm, welches dem Bearbeitungsraum kontinuierlich zugeführt wird. An advantageous method also provides that the workpiece is in the form of a glass ribbon, in particular an ultra-thin glass with a thickness of 5 pm to 100 pm, which is continuously fed into the processing space.

Die zuvor genannten Dickenbereiche für ein Ultradünnglas gelten auch hier. The previously mentioned thickness ranges for ultra-thin glass also apply here.

Vorteilhaft ist in einem Verfahren, wenn das Glasband dem Bearbeitungsraum unter Biegung des Glasbands zugeführt wird. It is advantageous in a process if the glass ribbon is fed into the processing area while bending the glass ribbon.

Ebenso vorteilhaft ist es in einem Verfahren, wenn die erzeugte Röntgenstrahlung mit einer Sensoreinrichtung erfasst wird, insbesondere die im Bearbeitungsraum erzeugte Röntgenstrahlung, und so Sensordaten bereitgestellt werden, die bevorzugt bei der Steuerung des Lasers berücksichtigt werden. Ein vorteilhaftes Verfahren sieht insbesondere vor, dass filamentförmige Schädigungen im Werkstück zu erzeugt werden, insbesondere filamentförmige Hohlkanäle oder filamentförmige Sacklöcher. It is also advantageous in a method if the generated X-ray radiation is detected by a sensor device, in particular the X-ray radiation generated in the processing space, and thus sensor data are provided which are preferably taken into account when controlling the laser. An advantageous method provides in particular that filament-shaped damage is produced in the workpiece, in particular filament-shaped hollow channels or filament-shaped blind holes.

Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei die Laserintensitätsverteilung im Fokusbereich in Laserstrahlrichtung im Bereich von ± 30% konstant ist. Auch dazu wurde bereits detailliert ausgeführt. A particularly advantageous method is one in which the laser intensity distribution in the focus area is constant within ± 30% in the direction of the laser beam. This has also been discussed in detail above.

Ganz besonders vorteilhaft ist ein Verfahren zum Herstellen von Glaselementen, insbesondere Elementen aus Ultradünnglas, beinhaltend die zuvor genannten Verfahrensschritte, wobei das zugeführte Glasband insbesondere eine Borte aufweist, die mittels dem Verfahren abgetrennt wird, oder wobei ein Querschnitt mittels dem Verfahren durchgeführt wird. A method for producing glass elements, in particular elements made of ultra-thin glass, comprising the above-mentioned method steps is particularly advantageous, wherein the supplied glass ribbon in particular has a border which is separated by means of the method, or wherein a cross-section is carried out by means of the method.

Entsprechend ist von der Erfindung umfasst ebenfalls ein Glaselement aus Ultradünnglas, das mit dem beschriebenen hergestellt wird oder herstellbar ist.Accordingly, the invention also encompasses a glass element made of ultra-thin glass, which is or can be produced with the method described.

Die Erfindung umfasst damit ebenso die Verwendung einer Vorrichtung nach der voranstehenden Beschreibung und/oder die Anwendung eines voranstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen von Glaselementen, insbesondere von Ultradünnglas. The invention thus also includes the use of a device according to the above description and/or the application of a method described above for producing glass elements, in particular ultra-thin glass.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie den Einsatz hochenergetischer ultrakurzer Laserpulse ermöglicht, ohne dass dadurch eine Produktionsumgebung durch entstehende Röntgenstrahlung beeinträchtigt wird. Es kann auch der Einfluss von Röntgenstrahlung auf empfindliche Elektronik vermieden werden, insbesondere Störungen derselben. Hochenergetische ultrakurze Laserpulse ermöglichen schnelle Bearbeitungsprozesse, die insbesondere in einer Massenfertigung benötigt werden. Insgesamt lassen sich mit der Erfindung somit rationell arbeitende Vorrichtungen, Verfahren, Produktionsanlagen und/oder Produktionsumgebungen realisieren. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen weiter erläutert. Ausführungen zu den Zeichnungen repräsentieren ebenfalls Ausführungsbeispiele. The invention has the advantage of enabling the use of high-energy, ultrashort laser pulses without disrupting a production environment through the resulting X-rays. The influence of X-rays on sensitive electronics, particularly interference with them, can also be avoided. High-energy, ultrashort laser pulses enable rapid processing, which is particularly required in mass production. Overall, the invention thus enables the realization of efficient devices, methods, production systems, and/or production environments. The invention will be further explained below with reference to exemplary embodiments and the drawings. Comments on the drawings also represent exemplary embodiments.

Wie beschrieben ist die Erfindung zum Trennen Werkstücken aus glasbasierten Materialien geeignet. Solche sind in der Regel sprödbrechend. As described, the invention is suitable for cutting workpieces made of glass-based materials. These materials are generally brittle.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung werden dazu durch Mikroexplosionen des Plasmas Mikrorisse in dem Werkstück erzeugt, die von dem hohlkanalförmigen Filament in das Volumen des Werkstücks verlaufen. According to an advantageous embodiment, micro-explosions of the plasma generate micro-cracks in the workpiece, which run from the hollow channel-shaped filament into the volume of the workpiece.

Dazu wurde in einem Ausführungsbeispiel ein fokussierter Laserstrahl eines gepulsten Lasers mit einer Wellenlänge A zum Bearbeiten auf das Werkstück aus glasbasiertem Material gerichtet, wobei das Werkstück transparent für die Wellenlänge A des Lasers ist, wobei das Filament durch die Einstrahlung zumindest eines Burstpakets von Laserpulsen erzeugt wird, wobei das zumindest eine Burstpaket eine Burstdauer Tb aufweist und eine Folge von ultrakurzen Bursteinzelpulsen umfasst, die eine Einzelpulsenergie Ep und einen Intra-Burst- Delay Ti aufweisen, wobei die Einzelpulsenergie des Bursteinzelpulses zu Beginn der Burstdauer Tb größer ist als die Bursteinzelpulsenergie des Laserpulses am Ende der Burstdauer. Ein hohlkanalförmiges Filament kann durch die Anwendung einer Mehrzahl von Burstpaketen erzeugt werden. Vorteilhaft ist es, wenn jedes hohlkanalförmige Filament durch ein einziges Burstpaket erzeugt wird. For this purpose, in one embodiment, a focused laser beam from a pulsed laser with a wavelength A was directed onto the workpiece made of glass-based material for processing, the workpiece being transparent to the wavelength A of the laser, the filament being produced by the irradiation of at least one burst packet of laser pulses, the at least one burst packet having a burst duration Tb and comprising a sequence of ultrashort individual burst pulses having an individual pulse energy Ep and an intra-burst delay Ti, the individual pulse energy of the individual burst pulse at the beginning of the burst duration Tb being greater than the individual burst pulse energy of the laser pulse at the end of the burst duration. A hollow channel-shaped filament can be produced by using a plurality of burst packets. It is advantageous if each hollow channel-shaped filament is produced by a single burst packet.

Werden eine Mehrzahl von Burstpaketen für die Erzeugung eines hohlkanalförmigen Filaments eingesetzt, ist es im Sinne dieser Beschreibung ausreichend, wenn ein einziges Burstpaket, insbesondere das erste, die genannte Eigenschaft aufweist, dass der erste Bursteinzelpuls des Burstpakets eine höhere Energie aufweist als der letzte. Besonders vorteilhaft gilt dies für alle jeweiligen Burstpakete. Ganz besonders vorteilhaft gilt innerhalb eines Burstpakets, dass die Einzelpulsenergie jedes Bursteinzelpulses geringer ist als diejenige des vorherigen Bursteinzelpulses. Ein Werkstück aus glasbasiertem Mateiral im Sinne der Beschreibung umfasst zumindest im Bereich des Filaments einen Werkstoff, der aus einem glasbasiertem Material besteht oder dieses umfasst. Ein glasbasiertes Material ist üblicherweise ein sprödbrechender Werkstoff, der sich nur im geringen Maße plastisch verformen lässt. Er zeichnet sich folglich durch geringe Duktilität aus. Ein Sprödbruch erfolgt bei geringer Dehnung und meist nahe der Streckgrenze. Ein glasbasierter Werkstoff und/oder ein glasbasiertes Material umfasst im Sinne der Erfindung insbesondere Glas und/oder Glaskeramik, einschließlich ein Grünglas als Vorläuferprodukt einer Glaskeramik. If a plurality of burst packets are used to produce a hollow-channel-shaped filament, it is sufficient for the purposes of this description if a single burst packet, in particular the first one, has the aforementioned property that the first burst pulse of the burst packet has a higher energy than the last. This particularly advantageously applies to all respective burst packets. Within a burst packet, it is especially advantageous that the individual pulse energy of each burst pulse is lower than that of the previous burst pulse. A workpiece made of glass-based material within the meaning of the description comprises, at least in the region of the filament, a material that consists of or comprises a glass-based material. A glass-based material is typically a brittle material that can only be plastically deformed to a limited extent. It is therefore characterized by low ductility. Brittle fracture occurs at low elongation and usually close to the yield point. A glass-based material and/or a glass-based material within the meaning of the invention comprises, in particular, glass and/or glass-ceramic, including green glass as a precursor product of a glass-ceramic.

Um ausreichend Energie zur Erzeugung des Filaments rationell auch mit industriell verfügbaren Laserquellen zur Verfügung zu stellen, wird das Filament vorteilhaft durch die Einstrahlung zumindest eines Burstpakets von Laserpulsen, den Bursteinzelpulsen erzeugt. Ein Burstpaket besteht aus einer Folge von ultrakurzen Bursteinzelpulsen. Ein Burstpaket weist somit mindestens zwei Bursteinzelpulse auf. In der Regel werden allerdings etwa 2 bis 20 Bursteinzelpulse eingesetzt, vorteilhaft 3 bis 10, wobei als Obergrenzen auch durchaus um die 100 Bursteinzelpulse möglich sind. To efficiently provide sufficient energy to produce the filament, even with industrially available laser sources, the filament is advantageously produced by irradiating at least one burst of laser pulses, the so-called single burst pulses. A burst packet consists of a sequence of ultrashort single burst pulses. A burst packet therefore contains at least two single burst pulses. Typically, however, approximately 2 to 20 single burst pulses are used, preferably 3 to 10, although upper limits of around 100 single burst pulses are also possible.

Die Pulsdauer eines Bursteinzelpulses entspricht der Pulsdauer des Lasers, die zeitliche Dauer des Burstpaket, genannt Burstdauer Tb, ist abhängig von der Pulsdauer des Bursteinzelpulses, der Zahl der Bursteinzelpulse in dem entsprechenden Burstpaket und dem zeitlichen Abstand der Bursteinzelpulse, genannt Intra-Burst-Delay Ti, gemessen jeweils an dem Zeitpunkt der maximalen Intensität eines Bursteinzelpulses. Das Burstpaket weist somit eine Wiederholgfrequent auf, die als frep bezeichnet wird. Jeder Bursteinzelpuls weist eine Bursteinzelpulsenergie Ep auf, die dem Integral des Intensitätsverlaufs eines Bursteinzelpulses über die Bursteinzelpulsdauer entspricht und bei konstanter Bursteinzelpulsdauer mit der maximalen Intensität eines Einzelpulses im Burstpaket korreliert. Als besonders geeignet wurde erkannt, die Bursteinzelpulsenergie des Bursteinzelpulses zu Beginn der Burstdauer Tb größer ist als die Bursteinzelpulsenergie des Bursteinzelpulses am Ende der Burstdauer einzustellen. The pulse duration of a single burst pulse corresponds to the pulse duration of the laser. The duration of the burst packet, called burst duration Tb, depends on the pulse duration of the single burst pulse, the number of single burst pulses in the corresponding burst packet, and the time interval between the single burst pulses, called intra-burst delay Ti, measured at the time of the maximum intensity of a single burst pulse. The burst packet therefore has a repetition frequency, which is referred to as f rep . Each single burst pulse has a single burst pulse energy Ep, which corresponds to the integral of the intensity curve of a single burst pulse over the single burst pulse duration and, with a constant burst pulse duration, correlates with the maximum intensity of a single pulse in the burst packet. It was found to be particularly suitable to set the burst single pulse energy of the burst single pulse at the beginning of the burst duration Tb to be greater than the burst single pulse energy of the burst single pulse at the end of the burst duration.

Bisher wurde davon ausgegangen, dass durch die Bursteinzelpulse des Burstpakets möglichst viel Energie in dem Werkstück akkumuliert werden sollte. Die Erfinder haben erkannt, dass es nicht notwendig ist, so viel Energie wie möglich einzusetzen, sondern dass sich durch eine zeitlich gesteuerte Größe des Energieeintrags einerseits effizient ein hohlkanalförmiges Filament erzeugen lässt, andererseits aber dessen insbesondere mechanische Wechselwirkung mit dem umgebenden Werkstückmaterial steuern lässt. Until now, it was assumed that the individual burst pulses of the burst packet should accumulate as much energy as possible in the workpiece. The inventors recognized that it is not necessary to apply as much energy as possible, but that a temporally controlled amount of energy input can, on the one hand, efficiently produce a hollow channel-shaped filament and, on the other hand, control its mechanical interaction with the surrounding workpiece material.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht es vor, dass das Burstpaket eine Burst-Degression von 40% bis 90% aufweist, vorteilhaft 50% bis 70%, besonders vorteilhaft 60% bis 70%. An advantageous embodiment of the method provides that the burst packet has a burst degression of 40% to 90%, advantageously 50% to 70%, particularly advantageously 60% to 70%.

Die Burst-Degression BG betrachtet das Verhältnis der Bursteinzelpulsenergie Epx des letzten Bursteinzelpulses des Burstpakets am Ende der Burstdauer und der Bursteinzelpulsenergie des ersten Bursteinzelpulses Epo des Burstpakets am Beginn der Burstdauer in Prozent. Die Burst-Degression BG ist demnach der der Quotient aus Epx und Epo, angegeben vorzugsweise in Prozent. Es gilt entsprechend die Formel

Figure imgf000034_0001
The burst degression BG considers the ratio of the burst single pulse energy Ep x of the last burst single pulse of the burst packet at the end of the burst duration and the burst single pulse energy of the first burst single pulse Epo of the burst packet at the beginning of the burst duration in percent. The burst degression BG is therefore the quotient of Ep x and Epo, preferably expressed as a percent. The formula applies accordingly:
Figure imgf000034_0001

Betragen beispielsweise Epo 100 Einheiten und Epx 60 Einheiten, ergibt sich BG = 0,6 = 60% For example, if Epo is 100 units and Ep x 60 units, BG = 0.6 = 60%

Die Bursteinzelpulsenergie ist am Ende der Burstdauer gegenüber dem ersten Burstenzelpuls signifikant reduziert. Dadurch ist es möglich, dass rund um das Filament weniger und/oder kürzere Mikrorisse vom Filament ausgehend in das Werkstück verlaufen. Dies trägt dazu bei, das filamentierte Werkstück nicht ungewollt zu schwächen. The burst pulse energy is significantly reduced at the end of the burst duration compared to the first burst pulse. This makes it possible that fewer and/or shorter microcracks are formed around the filament, emanating from the filament into the workpiece. This helps to prevent unintentional weakening of the filamented workpiece.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verfahren so ausgestaltet ist, dass ab dem zweiten Bursteinzelpuls eines Burstpakets gilt, dass die Bursteinzelpulsenergie eines Laserpulses geringer ist als die Bursteinzelpulsenergie des jeweils vorigen Bursteinzelpulses. In particular, it has been shown to be advantageous if the method is designed in such a way that, from the second single burst pulse of a burst packet onwards, the single burst pulse energy of a laser pulse is lower than the single burst pulse energy of the previous single burst pulse.

Dies gilt selbstverständlich ab dem zweiten Bursteinzelpuls. Man kann auch äquivalent formulieren, dass die die Bursteinzelpulsenergie eines Laserpulses im Burstpaket größer ist als die Bursteinzelpulsenergie des jeweils folgenden Bursteinzelpulses. This, of course, applies from the second burst pulse onward. One can also formulate it equivalently by saying that the burst pulse energy of a laser pulse in the burst packet is greater than the burst pulse energy of the subsequent burst pulse.

Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Bursteinzelpulsenergie im Burstpaket mit fortschreitender Zeit abnimmt. Obwohl auf diese Weise deutlich weniger Energie durch das Burstpaket von Bursteinzelpulsen im Werkstück und/oder Filament sozusagen deponiert wird, ist es dennoch möglich, effizient ein hohlkanalförmiges Filament zu erzeugen. Dies ist insbesondere erstaunlich, da eigentlich davon ausgegangen wird, dass möglichst viel Energie aufzubringen ist. In other words, this means that the energy of the individual burst pulses in the burst packet decreases over time. Although significantly less energy is deposited in the workpiece and/or filament by the burst packet of individual burst pulses, it is still possible to efficiently produce a hollow-channel filament. This is particularly surprising given that the goal is to apply as much energy as possible.

Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Bursteinzelpulsenergie innerhalb des Burstpakets linear abnimmt oder besonders vorteilhaft, wenn die Bursteinzelpulsenergie während der Burstdauer exponentiell abnimmt. It has been shown that it is advantageous if the burst single pulse energy decreases linearly within the burst packet or particularly advantageous if the burst single pulse energy decreases exponentially during the burst duration.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Bursteinzelpulsenergie bei der exponentiellen Abnahme entsprechend der Formel It is particularly advantageous if the burst single pulse energy during the exponential decrease according to the formula

E(t) = E

Figure imgf000035_0001
abnimmt. E(t) symbolisiert dabei die Intensität eines Bursteinzelpulses zum Zeitpunkt t eines Burstpakets, Eo die Bursteinzelpulsenergie des ersten Bursteinzelpulses des Burstpakets, und AF den Abnahmefaktor des gesamten Burstpakets, d.h. die Abnahme der Bursteinzelpulsenergie des letzten Pulses des Burstpakets gegenüber dem ersten Puls. In der vorgenannten vorteilhaften Ausführungsform, bei welcher der letzte Bursteinzelpuls beispielsweise 60% der Bursteinzelpulsenergie aufweist, beträgt die Abnahme 40%. E(t) = E
Figure imgf000035_0001
E(t) symbolizes the intensity of a single burst pulse at time t of a burst packet, Eo the burst single pulse energy of the first burst single pulse of the burst packet, and AF the decay factor of the entire burst packet, ie the decay of the burst single pulse energy of the last pulse of the Burst packet compared to the first pulse. In the aforementioned advantageous embodiment, in which the last burst pulse has, for example, 60% of the burst pulse energy, the decrease is 40%.

Als besonders geeignet hat sich in Versuchen herausgestellt, wenn beim ersten Bursteinzelpuls eines Burstpakets ein filamentförmiger Initialkanal erzeugt wird, insbesondere ein initialer Hohlkanal, der durch die folgenden Bursteinzelpulse des Burstspakets aufgeweitet wird. Tests have shown that it is particularly suitable if a filament-shaped initial channel is generated during the first single burst pulse of a burst packet, in particular an initial hollow channel which is widened by the following single burst pulses of the burst packet.

Es wird davon ausgegangen, dass dies den Wirkungsmechanismus der hierin beschriebenen Filamentierung beschreibt. Schon der erste Bursteinzelpuls erzeugt in dem gewählten Ausführungsbeispiel einen filamentförmigen Initialkanal. Dieser kann insbesondere schon ein Hohlkanal sein. Die folgenden Burstinzelpulse des Lasers im Burstpaket weiten dann diesen Initialkanal weiter auf, das bedeutet zumindest im Wesentlichen dessen Durchmesser. Das Resultat ist das hohlkanalförmige Filament im Werkstück. It is assumed that this describes the mechanism of action of the filamentation described herein. In the selected embodiment, the first single burst pulse already creates a filament-shaped initial channel. This can, in particular, already be a hollow channel. The subsequent single burst pulses of the laser in the burst packet then further expand this initial channel, which means at least essentially its diameter. The result is the hollow-channel-shaped filament in the workpiece.

Auch wenn hier von dem Durchmesser eines Hohlkanals die Rede ist, ist darauf hinzuweisen, dass ein lasererzeugtes Filament in einem Werkstück in der Realität in den seltensten Fällen einem gleichmäßigen Kanal entspricht. Es handelt sich bei dieser Betrachtungsweise um eine idealisierte, vereinfachte Beschreibung. Lokale Variationen der Durchmesser sind entlang der Filamentachse, d.h. der Achse in Längsrichtung des Filaments, durchaus möglich. Auch ist es möglich und von der Erfindung umfasst, dass das Filament am Beginn und/oder an dessen Ende einen anderen Durchmesser aufweisen kann als dazwischen. Even though we're talking about the diameter of a hollow channel here, it should be noted that in reality, a laser-generated filament in a workpiece rarely corresponds to a uniform channel. This approach is an idealized, simplified description. Local variations in diameter are certainly possible along the filament axis, i.e., the axis in the longitudinal direction of the filament. It is also possible, and encompassed by the invention, for the filament to have a different diameter at the beginning and/or end than in between.

Allerdings entsteht insbesondere bei der Anwendung von Burstpaketen wie zuvor beschrieben ein beträchtliches Maß an Röntgenstrahlung. Daher wird es entsprechend der Erfindung vorgesehen, den Energieverlauf der Bursteinzelpulse im Burstpaket zu kontrollieren. Alternativ ist es von der Erfindung umfasst, dass die Erzeugung eines Filaments durch einen einzigen Laserpuls erfolgt, d.h. ohne die Anwendung von Burstpaketen. Eine weitere Variation des Verfahrens hat beinhaltet, dass um das hohlkanalförmige Filament herum ein Bereich von komprimiertem Werkstückmaterial erzeugt wird, auch Kompressionszone oder Kompressionsbereich genannt, der insbesondere im Vergleich zu dem Ausgangsmaterial eine höhere Dichte aufweist. However, a considerable amount of X-ray radiation is generated, particularly when using burst packets as described above. Therefore, according to the invention, it is provided to control the energy distribution of the individual burst pulses within the burst packet. Alternatively, the invention encompasses the generation of a filament using a single laser pulse, i.e., without the use of burst packets. A further variation of the process involved creating a region of compressed workpiece material around the hollow channel-shaped filament, also called a compression zone or compression region, which has a higher density, particularly compared to the starting material.

Die Verdichtung des umliegenden Materials scheint eine Folge der Aufweitung des Initialkanals durch die Laserpulseinwirkung zu sein. Vereinfacht ausgedrückt befindet sich um das hohlkanalförmige Filament ein zylindrischer Bereich von verdichtetem Werkstückmaterial, wobei die Filamentachse und die Zylinderachse im Wesentlichen übereinander liegen. Dieser Bereich von komprimiertem Material hat den Vorteil, dass das hohlkanalförmige Filament, insbesondere die Filamentwand, durch diesen Bereich mechanisch stabilisiert werden kann. Die Filamentwand wird dadurch sozusagen gehärtet. The compaction of the surrounding material appears to be a result of the widening of the initial channel caused by the laser pulse. Simply put, a cylindrical region of compacted workpiece material is located around the hollow-channel-shaped filament, with the filament axis and the cylinder axis essentially overlapping. This region of compressed material has the advantage that the hollow-channel-shaped filament, particularly the filament wall, can be mechanically stabilized by this region. The filament wall is thus, in a sense, hardened.

Es ist erstaunlich, dass erstens der erste Bursteinzelpuls des Burstpakets zur Erzeugung des Initialkanals ausreicht, ohne dass ein Energiepooling stattfinden kann, und dass weiterhin die Abnahme der Bursteinzelpulsenergien im Burstpaket dennoch zu der Komprimierung des umliegenden Werkstückmaterials führt. It is astonishing that, firstly, the first burst pulse of the burst packet is sufficient to generate the initial channel without energy pooling being able to take place, and that, furthermore, the decrease of the burst pulse energies in the burst packet still leads to the compression of the surrounding workpiece material.

Es wurde beobachtet, dass die Bursteinzelpulse eines Burstpakets bei der Aufweitung des Initialkanals Material des Werkstücks, insbesondere senkrecht zur Kanalachse, in das Werkstück hineindrücken können. It was observed that the individual burst pulses of a burst packet can push material of the workpiece into the workpiece during the expansion of the initial channel, especially perpendicular to the channel axis.

Die beschriebene Kompression hat auch zur Folge, dass Werkstückmaterial durch die Wechselwirkung mit den Laserpulsen nicht aus dem Werkstück entfernt wird, sondern sozusagen in die Filamentwand und damit in das Werkstück hineingedrückt wird. Es ist ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens, dass in der Regel bedeutend weniger Material durch das Einfügen der hohlkanalförmigen Filamente entfernt als in dieses hineingedrückt wird. Denn entferntes Material, das sozusagen ablatiert wird, wird als Staub in den Produktionsanlagen freigesetzt. Dieser Staub kann nicht nur die empfindlichen Optiken zur Stahlformung verschmutzen, sondern absorbiert, sofern er im Strahlengang und/oder sogar im Initialkanal schwebt, die eintreffende Laserstrahlung, insbesondere da das ablatierte Material mindestens im Wesentlichen dem Material entspricht, das durch die Wechselwirkung mit der Laserstrahlung bearbeitet wird. Durch solche parasitären Absorptionen wird die Effizienz des Verfahrens negativ beeinflusst. The described compression also results in workpiece material not being removed from the workpiece by the interaction with the laser pulses, but being pressed into the filament wall and thus into the workpiece. One advantage of the described process is that, as a rule, significantly less material is removed by inserting the hollow channel-shaped filaments than is pressed into it. This is because removed material, which is ablated, is released as dust in the production facilities. This dust can not only contaminate the sensitive optics for steel forming, but, if it is floating in the beam path and/or even in the initial channel, absorbs the incoming laser radiation, especially since the ablated material is at least in the Essentially corresponds to the material being processed through interaction with the laser radiation. Such parasitic absorptions negatively impact the efficiency of the process.

Es wird insbesondere davon ausgegangen, dass die beschriebene Reduzierung der Bursteinzelpulsenergie im Burstpaket dazu beiträgt, den Anteil des ablatierten Materials zu Gunsten des komprimierten Materials zu reduzieren. In particular, it is assumed that the described reduction of the burst single pulse energy in the burst packet contributes to reducing the proportion of ablated material in favor of compressed material.

Die Erkenntnis, dass bei dem hierein beschriebenen Verfahren die vorgenannte Kompression eintritt, wurde durch Messversuche begründet, nach denen ein zu filamentierendes Werkstück zuerst gewogen wurde. Danach wurde das Werkstück mit dem beschriebenen Verfahren filamentiert, d.h. die hohlkanalförmigen Filamente wurden wie beschrieben in das Werkstück eingebracht. Die Durchmesser und Länge der Hohlkanäle wurde ausgemessen und daraus deren Volumen bestimmt. Korreliert man dieses ausgemessene Volumen der Hohlkanäle mit dem spezifischen Gewicht des Materials des Werkstücks hat man festgestellt, dass signifikant weniger Gewicht und somit Material von dem Werkstück durch die Filamentierung entfernt wurde, als es das eingefügte Hohlkanalvolumen erwarten lässt. Das Material muss also noch im Werkstück vorhanden sein, plausibler Weise als komprimiertes Material wie zuvor beschrieben. The finding that the aforementioned compression occurs with the process described here was based on measurement tests, according to which a workpiece to be filamented was first weighed. The workpiece was then filamented using the described process, i.e. the hollow channel-shaped filaments were introduced into the workpiece as described. The diameter and length of the hollow channels were measured and their volume determined from this. By correlating this measured volume of the hollow channels with the specific gravity of the workpiece material, it was found that significantly less weight and therefore material was removed from the workpiece by filamentation than would be expected from the inserted hollow channel volume. The material must therefore still be present in the workpiece, plausibly as compressed material as previously described.

Bei dem beschriebenen Verfahren beträgt der relative Gewichtsverlust pro Filament weniger als 10%. In the described process, the relative weight loss per filament is less than 10%.

Dass der relative Gewichtsverlust pro hohlkanalförmigem Filament weniger als 10% beträgt, wurde wie folgt bestimmt (hier exemplarisch für ein 2 mm dickes Kalk- Natron-Glas, das durch manuelles Ritzen und Brechen mit einem handelsüblichen Glasschneider auf eine Größe von 150 x 250 mm2 gebracht wurde): Partikel, Fingerabdrücke und sonstige Verschmutzungen wurden durch Reinigen beider Seiten mit Glasreiniger, Ethanol und Druckluft manuell oder in einem automatisierten Reinigungsprozess (Waschmaschine) beseitigt. Anschließend wurde die so vorbereitete Probe auf einer Präzisionswaage gewogen. Dabei wurde der gesamte Aufbau von einer transparenten Kunststoffbox umgeben, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. Danach wurde die Probe auf der Aufnahme eines XY- Achsensystems befestigt. Dabei wurde sie an zwei Anschlägen ausgerichtet und gegen Verrutschen gesichert. Die Laserbearbeitung erfolgte wie zuvor beschrieben mit einem Ultrakurzpulslaser mit 10 ps Pulsbreite bei einer Wellenlänge von 1064 nm und einer Energie von 400 pJ im Burstpaket, insbesondere mit 3 bis 7 Einzelpulsen. Es wurde ein zweidimensionales Raster aus hohlkanalförmigen Filamenten mit einer Größe von 90 x 160 mm2 erzeugt. Anschließend wurde die Probe ein weiteres Mal gewogen. Um eine Verfälschung des Messergebnisses auszuschließen, die durch eine Ablagerung von Partikeln während des Laserprozesses entstehen könnte, wurden die zuvor genannten Reinigungsschritte (Glasreiniger, Ethanol, Druckluft) oder automatisiertes Reinigungsverfahren ein weiteres Mal durchgeführt und die Probe noch einmal gewogen. Folgende Berechnungsvorschrift wurde verwendet, um den relativen Gewichtsverlust pro Filament zu berechnen. The relative weight loss per hollow-channel filament was determined to be less than 10% as follows (here, as an example, for a 2 mm thick soda-lime glass, which was cut to a size of 150 x 250 mm² by manual scoring and breaking with a standard glass cutter): Particles, fingerprints, and other contaminants were removed by cleaning both sides with glass cleaner, ethanol, and compressed air, either manually or in an automated cleaning process (washing machine). The prepared sample was then weighed on a precision balance. The entire setup was enclosed in a transparent plastic box to protect the To increase measurement accuracy, the sample was then mounted on the holder of an XY-axis system. It was aligned using two stops and secured against slipping. Laser processing was performed as described above using an ultrashort pulse laser with a pulse width of 10 ps, a wavelength of 1064 nm, and an energy of 400 pJ in a burst packet, specifically with 3 to 7 individual pulses. A two-dimensional grid of hollow-channel filaments measuring 90 x 160 mm² was created. The sample was then weighed again. To rule out any falsification of the measurement results that could be caused by particle deposition during the laser process, the previously mentioned cleaning steps (glass cleaner, ethanol, compressed air) or automated cleaning procedures were performed one more time, and the sample was weighed again. The following calculation procedure was used to calculate the relative weight loss per filament.

Der theoretische Gewichtsverlust mtheo pro hohlkanalförmigem Filament, wenn das komplette Material des Hohlkanals aus der Probe entfernt werden würde, berechnet sich zu:

Figure imgf000039_0001
The theoretical weight loss mtheo per hollow channel-shaped filament, if the complete material of the hollow channel were removed from the sample, is calculated as:
Figure imgf000039_0001

Es bedeuten d: Durchmesser des hohlzylinderförmigen Filaments, bestimmt aus SEM- Aufnahmen von Bruchkanten entlang der Filamentierung h: Glasdicke p: Dichte der Probe, aus Materialdatenblatt Der tatsächliche Gewichtsverlust mactual pro Vorschädigung ergibt sich, wenn der gemessene Gewichtsverlust mmess durch die Anzahl der Vorschädigungen N geteilt wird:

Figure imgf000040_0001
Where d: diameter of the hollow cylindrical filament, determined from SEM images of fracture edges along the filamentation h: glass thickness p: density of the sample, from material data sheet The actual weight loss m actual per pre-damage is calculated by dividing the measured weight loss m mess by the number of pre-damages N:
Figure imgf000040_0001

Durch Quotientenbildung ergibt sich der relative Masseverlust:

Figure imgf000040_0002
The relative mass loss is determined by forming the quotient:
Figure imgf000040_0002

Hier exemplarisch für ein 2 mm dickes Glas ausgeführt: Bei einer Probendicke von h = 2 mm und einer Dichte von p = 2,5 g/cm3 sowie einem ermittelten Filamentdurchmesser von d = 600 ± 60 nm ergibt sich so ein theoretischer Masseverlust von rritheo = 1413 ± 60 pg pro Filament. Here, as an example, for a 2 mm thick glass: With a sample thickness of h = 2 mm and a density of p = 2.5 g/cm 3 as well as a determined filament diameter of d = 600 ± 60 nm, this results in a theoretical mass loss of rritheo = 1413 ± 60 pg per filament.

Der tatsächliche (mittlere) Gewichtsverlust ergibt sich bei mmess = 6 ± 1 mg und N = 5,8 ■ 107 zu mactuai = 104 ± 17 pg pro Filament. Der relative Gewichtsverlust berechnet sich daraus zu 7,4 ± 2,7%. Alle Berechnungen erfolgen unter Berücksichtigung von Fehlerfortpflanzung. The actual (mean) weight loss at mmess = 6 ± 1 mg and N = 5.8 ■ 10 7 is mactuai = 104 ± 17 pg per filament. The relative weight loss is calculated from this to be 7.4 ± 2.7%. All calculations are made taking error propagation into account.

Der relative Gewichtsverlust mfe/ pro hohlkanalförmigem Filament kann geringer als 10 % ist, gemessen durch The relative weight loss m fe / per hollow channel filament can be less than 10%, measured by

IDrel = actual / mtheo und/oder besonders voreilhaft weist das Werkstück gemessen im Radius von 3 pm um die Längsachse des jeweiligen hohlkanalförmigen Filaments eine Materialverdichtung von mindestens 1 % gegenüber der eigentlichen Materialdichte auf. IDrel = actual / mtheo and/or particularly advantageous, the workpiece has a material densification of at least 1% compared to the actual material density, measured at a radius of 3 pm around the longitudinal axis of the respective hollow channel-shaped filament.

Dass das Glas oder die Glaskeramik im Radius von 3 pm um die Längsachse der jeweiligen zylindersymmetrischen Vorschädigung eine Materialverdichtung von mindestens 1 % gegenüber der eigentlichen Materialdichte aufweist wurde mittels folgendem Messverfahren bestimmt: Lena Bressel, Dominique de Ligny, Camille Sonneville, et al. „Femtosecond laser induced density changes in GeO2 and SiO2 glasses: Fictive temperature effect [Invited]“, Optical Materials Express, Vol. 1 , No. The fact that the glass or glass ceramic has a material compaction of at least 1% compared to the actual material density in the radius of 3 pm around the longitudinal axis of the respective cylindrically symmetric pre-damage was determined by means of determined using the following measurement method: Lena Bressel, Dominique de Ligny, Camille Sonneville, et al. “Femtosecond laser induced density changes in GeO2 and SiO2 glasses: Fictive temperature effect [Invited]”, Optical Materials Express, Vol. 1 , No.

4, 605 613 (1 August 2011 ) DOI: 10.1364/OME.1 .000605. Der Nachweis der Matenalverdichtung wurde hierbei indirekt über eine spektrale Verschiebung des Nd-Peaks im Ramanspektrum nachgewiesen. Dazu musste das Raman-Mikroskop einen Spektralbereich von 10000 cm-1 haben, damit bei Anregung mit 488 nm die Nd-Lumineszenz bei ca. 890 nm gemessen werden kann, und mit geeigneten motorisierten XYZ-Schrittmotor-Achsen und einem geeigneten Mikroskopobjektiv (NA > 0,7) ausgestattet sein, um eine Ortsauflösung kleiner als ein Mikrometer zu realisieren. Die erfindungsgemäßen Bauteile wurden im zu messenden Bereich mittels der Schrittmotoren abgerastert. An jedem Punkt wurde ein Raman-Spektrum des Nd-Peaks aufgenommen. Dessen spektrale Position wird aufgezeichnet und es wurde mit Normspektren auf Drücke und Dichten zurückgerechnet. Diese Normspektren wurden von Glas- oder Glaskeramik-Körpern aufgenommen, die mit Bandpressen verdichtet wurden. Eine weitere Überprüfung konnte durch ortsaufgelöste Brillouin-Spektren erfolgen. Der Radius von 3 pm um die Längsachse oder Filamentachse repräsentiert dabei den Messort der Verdichtung oder Kompaktierung und wird im Folgenden auch Kompressionsmesslinie genannt. Die Verdichtungszone kann sich noch weiter um das Filament in das Material des Werkstücks hinein erstrecken. 4, 605 613 (1 August 2011 ) DOI: 10.1364/OME.1 .000605. The evidence of material densification was demonstrated indirectly via a spectral shift of the Nd peak in the Raman spectrum. For this purpose, the Raman microscope had to have a spectral range of 10,000 cm -1 so that the Nd luminescence at approximately 890 nm can be measured upon excitation at 488 nm, and it had to be equipped with suitable motorized XYZ stepper motor axes and a suitable microscope objective (NA > 0.7) in order to achieve a spatial resolution of better than one micrometer. The components according to the invention were scanned in the area to be measured using the stepper motors. A Raman spectrum of the Nd peak was recorded at each point. Its spectral position is recorded, and pressures and densities were calculated using standard spectra. These standard spectra were recorded from glass or glass-ceramic specimens that had been compacted using belt presses. Further verification was performed using spatially resolved Brillouin spectra. The radius of 3 pm around the longitudinal axis or filament axis represents the measurement location of the compression or compaction and is also referred to below as the compression measurement line. The compression zone can extend even further around the filament into the material of the workpiece.

Der Durchmesser des hohlkanalförmigen Filaments im Sinne dieser Beschreibung bezeichnet die Strecke von einer Kanalwand zur anderen senkrecht zur Filamentachse. Bei einem zylinderförmigen Kanal ist der Durchmesser im Wesentlichen überall gleich. Allerdings ist es möglich, dass das hohlkanalförmige Filament sich in Richtung einer der Oberflächen des Werkstücks verjüngt oder, je nach Standpunkt, erweitert. Dann spricht man von V-förmigen Filamenten. Ebenso ist es möglich, dass das hohlkanalförmige Filament eine lokale Verengung aufweist, damit sozusagen eine Sanduhr- oder X-form. Die Formen des Filaments kann durch die Ausbildung der Fokuslinie und deren Lage beeinflusst werden. Ein vorteilhaftes Verfahren sieht es vor, dass das hohlkanalförmige Filament einen Durchmesser von 100 nm bis 3 pm aufweist. Besonders vorteilhaft sind Bereiche von 250 nm bis 1 ,5 pm oder von 500 nm bis 1 pm. Der Pitch zwischen einzelnen Filamenten kann insbesondere von 3 pm bis 50 pm betragen. The diameter of the hollow channel-shaped filament, as used in this description, refers to the distance from one channel wall to the other, perpendicular to the filament axis. In a cylindrical channel, the diameter is essentially the same throughout. However, it is possible for the hollow channel-shaped filament to taper or, depending on the viewpoint, widen towards one of the surfaces of the workpiece. In this case, we speak of V-shaped filaments. It is also possible for the hollow channel-shaped filament to have a local constriction, thus creating an hourglass or X-shape, so to speak. The shape of the filament can be influenced by the formation of the focal line and its position. An advantageous method provides for the hollow-channel-shaped filament to have a diameter of 100 nm to 3 pm. Ranges from 250 nm to 1.5 pm or from 500 nm to 1 pm are particularly advantageous. The pitch between individual filaments can, in particular, be from 3 pm to 50 pm.

Ist das Filament nicht als Hohlzylinder ausgebildet, oder als Hohlzylinder mit stärkeren lokalen Abweichungen, sondern in V-Form oder X-Form, dann bezeichnet der vorgenannte Durchmesser den Durchmesser an dem Ort mit dem maximalen Wert, oder, mit anderen Worten, an der breitesten Stelle. In dieser Beschreibung wird der Durchmesser des Filaments an der Oberfläche des Werkstücks gemessen, insbesondere an der Oberfläche, welcher dem Laser zugewandt ist und/oder war. Diese Seite lässt sich auch am bearbeitenden Werkstück eindeutig feststellen. If the filament is not formed as a hollow cylinder, or as a hollow cylinder with significant local deviations, but rather in a V-shape or X-shape, the aforementioned diameter refers to the diameter at the location with the maximum value, or, in other words, at the widest point. In this description, the diameter of the filament is measured at the surface of the workpiece, specifically at the surface that is and/or was facing the laser. This side can also be clearly determined on the workpiece being processed.

Wie bereits beschrieben balanciert die Erfindung den Bedarf nach einer rationellen Produktion mit dem Erzeugen möglichst großer Filamente, insbesondere von Filamenten mit den größten Durchmessern, die aber durch ungewollte Rissbildung um das Filament das Werkstück nachteilhaft schwächen können, mit der Kontrolle des Energieeintrags und damit der Rissbildung. Dabei wird wie beschrieben insbesondere vorteilhafterweise Material des Werkstücks um die Filamentachse herum verdichtet. As already described, the invention balances the need for efficient production by producing the largest possible filaments, especially filaments with the largest diameters, which can, however, adversely weaken the workpiece due to unwanted cracking around the filament, with the control of energy input and thus crack formation. As described, the workpiece material is particularly advantageously compacted around the filament axis.

Dies geschieht besonders vorteilhaft gemäß einem Verfahren, in dem der fokussierte Laserstrahl im Werkstück ein Plasma erzeugt, welches das hohlkanalförmige Filament formt. This is particularly advantageously done according to a process in which the focused laser beam generates a plasma in the workpiece, which forms the hollow channel-shaped filament.

Es wird davon ausgegangen, dass das Burstpaket der ultrakurze Laserpulse insbesondere innerhalb der langgestreckten Laserfokuslinie im Werkstück ein Plasma zündet. Die Plasmaexplosion kann wie beschrieben Material senkrecht zur Filamentachse in das Werkstück hineindrücken und so als Hohlraum den Hohlkanal und/oder das hohlkanalförmige Filament mit den zuvor beschriebenen Geometrien erzeugen. Entsprechend einer Ausführungsform des Verfahrens werden durch das Plasma Mikrorisse in dem Werkstück erzeugt, die von dem hohlkanalförmigen Filament in das Volumen des Werkstücks verlaufen. It is assumed that the burst packet of ultrashort laser pulses ignites a plasma in the workpiece, particularly within the elongated laser focus line. As described, the plasma explosion can push material into the workpiece perpendicular to the filament axis, thus creating the hollow channel and/or the hollow channel-shaped filament with the previously described geometries. According to one embodiment of the method, the plasma creates microcracks in the workpiece, which run from the hollow channel-shaped filament into the volume of the workpiece.

Eine solche Rissbildung ist insbesondere bei der Anwendung des Verfahrens zum Trennen des Werkstücks als Grundlage einzusetzen. Prinzipiell erfolgt die Rissbildung senkrecht zur Filamentachse und läuft vom Filament in das Volumen des Werkstücks. Die Risse sind üblicherweise gleich um die Filamentachse herum verteilt. Das bedeutet, dass in Aufsicht auf das Filament und/oder die Filamentachse im Bereich von 360° um das Filament herum im Wesentlichen die gleiche Rissdichte vorliegt. Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Anzahl der Risse und damit die Rissdichte sowie die durchschnittliche Risslänge geringer ist als bei einem Verfahren, bei dem die Einzelpulsenergie innerhalb des Burstpakets nicht reduziert wird. Such crack formation is particularly important when applying the method to separate the workpiece. In principle, crack formation occurs perpendicular to the filament axis and runs from the filament into the volume of the workpiece. The cracks are usually evenly distributed around the filament axis. This means that, when viewed from above, the filament and/or the filament axis exhibit essentially the same crack density within a 360° area around the filament. It has been shown that the method according to the invention reduces the number of cracks and thus the crack density as well as the average crack length compared to a method in which the individual pulse energy within the burst packet is not reduced.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass wenigstens 90% der Mikrorisse innerhalb der vorgenannten Kompressionszone enden, besonders vorteilhaft innerhalb eines Radius von 3 pm um die Längsachse des hohlkanalförmigen Filaments. A particularly advantageous embodiment of the method provides that at least 90% of the microcracks end within the aforementioned compression zone, particularly advantageously within a radius of 3 pm around the longitudinal axis of the hollow channel-shaped filament.

Hierbei handelt es sich um eine statistische Betrachtung. Die Zahl der Mikrorisse und deren Länge wird betrachtet und es wird ausgewertet, wie viele der Mikrorisse innerhalb des Kompressionsbereichs enden und wie viele über sie hinausreichen. Vorteilhaft ist, wenn wenigstens 10% der Mikrorisse innerhalb des Kompressionsbereichs enden. Wie beschrieben wird der Grad der Kompression innerhalb eines Radius von 3 pm um die Längsachse des hohlkanalförmigen Filaments herum gemessen. Das bedeutet, dass besonders vorteilhaft 90% der Mikrorisse innerhalb dieses 3 pm-Radius enden. Der Kompressionsbereich begrenzt somit vorteilhaft sozusagen die wesentliche Mehrheit der Mikrorisse.This is a statistical analysis. The number of microcracks and their length are observed, and it is evaluated how many of the microcracks end within the compression range and how many extend beyond it. It is advantageous if at least 10% of the microcracks end within the compression range. As described, the degree of compression is measured within a radius of 3 pm around the longitudinal axis of the hollow-channel filament. This means that, particularly advantageously, 90% of the microcracks end within this 3 pm radius. The compression range thus advantageously limits the vast majority of microcracks.

Um ein besonders effizientes Trennverfahren bereitstellen zu können, sieht es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die langgestreckte Fokuslinie in einer Richtung senkrecht zur Achse des Filaments aufgeweitet ist und die Länge und/oder Anzahl von Mikrorissen in Richtung der Aufweitung der Fokuslinie größer ist als in Richtung senkrecht zur Aufweitung. In order to provide a particularly efficient separation process, a further advantageous embodiment of the method provides that the elongated focus line is widened in a direction perpendicular to the axis of the filament and the length and/or number of microcracks in the direction of the widening of the focal line is greater than in the direction perpendicular to the widening.

Die Richtung der Aufweitung der Fokuslinie senkrecht zur Filamentachse wird im Folgenden auch Vorzugsrichtung genannt. Die Aufweitung der Fokuslinie in eine Richtung bewirkt auch ein in diese Richtung aufgeweitetes Plasma. Die Plasmaexplosion ist vermutlich stärker in Richtung der Aufweitung. Jedenfalls ist die Anzahl von Mikrorissen in die Vorzugsrichtung größer als senkrecht zur Vorzugsrichtung und/oder die durchschnittliche Länge der Mikrorisse ist in die Vorzugsrichtung größer als senkrecht zur Vorzugsrichtung. Oder mit anderen Worten: Die Spannungsverteilung in den schmalen Spitzen der Ellipse ist deutlich höher als entlang der breiten Seite, mithin breiten sich Mikrorisse bevorzugt von den Spitzen ausgehend aus. The direction of the focal line expansion perpendicular to the filament axis is also referred to below as the preferred direction. The expansion of the focal line in one direction also causes the plasma to expand in that direction. The plasma explosion is presumably stronger in the direction of expansion. In any case, the number of microcracks in the preferred direction is greater than perpendicular to the preferred direction and/or the average length of the microcracks is greater in the preferred direction than perpendicular to the preferred direction. In other words: the stress distribution in the narrow tips of the ellipse is significantly higher than along the wide side, meaning that microcracks preferentially propagate from the tips.

Insbesondere kann die Vorzugsrichtung in Richtung und/oder zumindest im Wesentlichen deckungsgleich auf einer vorgesehenen Trennlinie des Werkstücks liegend ausgewählt sein. Dies bedeutet, dass die Aufweitung des Laserfokus relativ zum Werkstück entsprechend gesteuert wird. Dies kann durch verfahrbare optische Einrichtungen und/oder verfahrbare Werkstückhalter realisiert werden, die insbesondere von Mikrocontrollern und/oder Datenverarbeitungseinrichtungen gesteuert werden. Damit und im Sinne der Erfindung ist auch umfasst, dass sich die Vorzugsrichtung an beliebigen Stellen des Werkstücks individuell einstellen lässt, d.h. dass die Vorzugsrichtung abhängig von der Position der Fokuslinie auf dem Werkstück variabel und insbesondere einstellbar sein kann. In particular, the preferred direction can be selected to lie in the direction of and/or at least substantially congruent with a provided dividing line of the workpiece. This means that the widening of the laser focus relative to the workpiece is controlled accordingly. This can be achieved by movable optical devices and/or movable workpiece holders, which are controlled in particular by microcontrollers and/or data processing devices. This and the meaning of the invention also encompasses the possibility of the preferred direction being individually adjustable at any point on the workpiece, i.e., the preferred direction can be variable and, in particular, adjustable depending on the position of the focus line on the workpiece.

Die Form der Aufweitung der Fokuslinie kann im Sinne der Erfindung beliebig gewählt werden. Besonders gebräuchlich ist ein Laserfokus in Form eines Ovals. Die Hauptachse des Ovals entspricht dann der Vorzugsrichtung. Linienförmige, nichtsymmetrische sowie jede andere geeignete Form der Aufweitungen sind ebenso vorstellbar und von der Erfindung umfasst. Das beschriebene Verfahren kann so ausgestaltet werden, dass das Plasma Röntgenstrahlung emittiert, die durch zumindest ein Abschirmungselement geschwächt und/oder abgeschirmt wird. The shape of the focal line expansion can be chosen arbitrarily within the meaning of the invention. A laser focus in the shape of an oval is particularly common. The main axis of the oval then corresponds to the preferred direction. Linear, asymmetrical, and any other suitable form of expansion are also conceivable and encompassed by the invention. The described method can be designed such that the plasma emits X-ray radiation which is attenuated and/or shielded by at least one shielding element.

Die zuvor beschriebene Plasmaexplosion bewirkt in erprobten Ausführungsformen die Emission von Röntgenstrahlung. Insbesondere kann diese zumindest im Bereich von 2 keV bis 20 keV liegen und ist somit erstaunlich intensiv. Diese kann beispielsweise auch gezielt genutzt werden, um Material und/oder Werkstücke und/oder das zu bearbeitende Werkstück zu untersuchen, insbesondere gleichzeitig zu dessen Bearbeitung mit dem Laser. Es hat sich ebenfalls gezeigt, dass die Abnahme der Bursteinzelpulsenergien im Burstpaket zu einer Verminderung der emittierten Röntgenstrahlung beitragen kann. In proven embodiments, the plasma explosion described above causes the emission of X-rays. In particular, this can be at least in the range of 2 keV to 20 keV and is thus surprisingly intense. This can also be used specifically, for example, to examine materials and/or workpieces and/or the workpiece to be processed, especially simultaneously with its laser processing. It has also been shown that the reduction of the individual burst pulse energies in the burst packet can contribute to a reduction in the emitted X-ray radiation.

In Hinsicht auf eine möglichst niedrige Röntgenemission jenseits (auf der dem Laserprozess abgewandten Seite) des Abschirmungselements, damit außerhalb des Bearbeitungsraums, kann sich die Verwendung eines Laserstrahl mit Vorzugsrichtung in zweifacher Weise vorteilhaft auswirken: With regard to the lowest possible X-ray emission beyond (on the side facing away from the laser process) the shielding element, and thus outside the processing area, the use of a laser beam with a preferred direction can have two advantageous effects:

Erstens ermöglicht das Strukturieren des Werkstücks mit Vorzugsrichtung die Verwendung von größeren Schuss-zu-Schuss-Abständen (Pitches). Das bedeutet, dass die Anzahl der Laserschüsse und damit die Röntgendosis pro Schnittlänge reduziert wird. Bei einem gegebenen Durchsatz im Schnittprozess reduziert sich damit die Dosisrate der generierten Röntgenstrahlung. First, structuring the workpiece with a preferred direction allows for the use of larger shot-to-shot spacing (pitches). This means that the number of laser shots and thus the X-ray dose per cutting length is reduced. For a given throughput in the cutting process, this reduces the dose rate of the generated X-ray radiation.

Zweitens interagiert die Ablationswolke, d.h. die Wolke oberhalb der Werkstücks, bestehend aus Material, das durch die Mikroexplosion verdampft und/oder weggeschleudert wird, mit der Röntgenstrahlung und kann neben technischen Vorrichtungen wie einem oben genannten Abschirmungselement signifikant zur Abschwächung Röntgenstrahlung beitragen. Wenn die Ablationswolke durch die Verwendung eines in einer Richtung aufgeweiteten Strahls ebenfalls in dieser Richtung aufgeweitet wird, kann dies zu einer vorteilhaften Abschwächung der Röntgenstrahlung in dieser Richtung führen. Das stellt einen besonderen Vorteil für solche Vorrichtungen dar, die auf das Schneiden eines kontinuierlichen Bands ausgelegt sind, da die Röntgenstrahlung dann bei Schnitten, die parallel zum Transportrichtung des Bandes liegen, in Richtung der Öffnungen der Umhausung, d.h. der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung, stärker abgeschwächt wird als in der Richtung senkrecht dazu, in der eine effektive Abschirmung durch die in dieser Richtung geschlossenen Umhausung sichergestellt werden kann. Secondly, the ablation cloud, i.e., the cloud above the workpiece, consisting of material vaporized and/or ejected by the micro-explosion, interacts with the X-ray radiation and, in addition to technical devices such as the shielding element mentioned above, can significantly contribute to X-ray attenuation. If the ablation cloud is also expanded in one direction by using a beam expanded in that direction, this can lead to a beneficial attenuation of the X-ray radiation in that direction. This represents a particular advantage for devices designed for cutting a continuous strip. are designed because the X-ray radiation is then attenuated more strongly in the direction of the openings in the housing, i.e. the feed and/or removal opening, in cuts which are parallel to the transport direction of the belt, than in the direction perpendicular to this, in which effective shielding can be ensured by the housing being closed in this direction.

Unabhängig von der lateralen Form des Laserfokus kann die Ablationswolke durch andere Mittel beeinflusst werden, insbesondere durch Absaugung oder Druckluft. Dabei ist das Strömungsprofil an der Stelle des Laserprozesses vorteilhaft so einzustellen, dass sich möglichst wenige Ablationsprodukte in dem Volumen befinden, das vom Laserstrahl überstrichen wird. Dadurch wird die Absorption von Laserstrahlung reduziert, was erstens zu einem effizienteren und stabileren Strukturierungsprozess des Werkstücks führt und zweitens die Entstehung von Röntgenstrahlung in der Ablationswolke reduziert. Es wird davon ausgegangen, dass somit bereits ablatiertes und/oder ausgetragenes Material nicht noch einmal angeregt wird. Regardless of the lateral shape of the laser focus, the ablation cloud can be influenced by other means, particularly by suction or compressed air. The flow profile at the laser process site should be adjusted so that as few ablation products as possible are present in the volume swept by the laser beam. This reduces the absorption of laser radiation, which firstly leads to a more efficient and stable structuring process of the workpiece and secondly reduces the generation of X-rays in the ablation cloud. It is assumed that this prevents previously ablated and/or removed material from being excited again.

Weiterhin kann durch ein geeignetes Strömungsprofil die abschirmende Wirkung der Ablationswolke vorteilhaft genutzt werden, wie zuvor anhand der Strukturierung mittels eines Laserstrahls mit Vorzugsrichtung dargelegt. Furthermore, the shielding effect of the ablation cloud can be advantageously used by means of a suitable flow profile, as previously demonstrated using the structuring method using a laser beam with a preferred direction.

Wie zuvor beschrieben ist es vorteilhaft, den Laserstrahl in Form einer langgestreckten Fokuslinie auf das Werkstück zu richten. Ein vorteilhaftes Verfahren umfasst entsprechend, dass der fokussierte Laserstrahl in einer langgestreckten Fokuslinie auf das Werkstück gerichtet wird. Besonders vorteilhaft wird die langgestreckte Fokuslinie erzeugt durch eine strahlformende Optik beinhaltend optische Elemente ausgewählt aus der Gruppe SLM (Spacial Light Modulator), Axicon, Kegelstumpfaxicon, Doppelaxicon, sphärisch aberrierende Linse und/oder chromatisch aberrierende Linse. As previously described, it is advantageous to direct the laser beam onto the workpiece in the form of an elongated focal line. Accordingly, an advantageous method comprises directing the focused laser beam onto the workpiece in an elongated focal line. Particularly advantageously, the elongated focal line is generated by beam-shaping optics comprising optical elements selected from the group consisting of SLM (Spacial Light Modulator), axicon, truncated cone axicon, double axicon, spherically aberrant lens, and/or chromatically aberrant lens.

Um über die Fokuslinie eine räumliche Begrenzung der Laserstrahlung zu erreichen, werden idealerweise so genannte Besselstrahlen verwendet. Diese bestehen aus einem von schwächeren Ringen umgebenen, zentralen, hellen Maximum und haben gegenüber den vom Laser emittierten Gaußstrahlen die Eigenschaft, dass ihr Radius in Ausbreitungsrichtung konstant bleibt. Sie ermöglichen sowohl die Bearbeitung eines größeren Tiefenbereichs als auch eine größere Toleranz bei der Werkstückausrichtung. Zudem sind sie quasi beugungsfrei. To achieve a spatial limitation of the laser radiation across the focus line, so-called Bessel beams are ideally used. These consist of a central, bright beam surrounded by weaker rings. Maximum and, unlike the Gaussian beams emitted by lasers, have the property that their radius remains constant in the direction of propagation. They enable both machining over a greater depth range and greater tolerance in workpiece alignment. Furthermore, they are virtually diffraction-free.

Die Erzeugung von Besselstrahlen und eines lang ausgedehnten Linienfokus wird unter anderem mit sogenannten Axicons als strahlformende Linsen erreicht. Das Axicon als optisches Element wurde 1954 von McLeod beschrieben (John H. McLeod: The Axicon: A New Type oft Optical Element. J. Opt. Soc. Am. / Vol. 44, No. 8, August 1954). Demnach ist ein Axicon ein optisches Element welches das Licht von kleinen Punktquellen auf eine gerade, kontinuierliche Brennlinie abbildet. McLeod beschreibt verschiedene Formen von Axicons, stellt jedoch den Glaskegel als wichtigstes Axicon heraus. The generation of Bessel beams and a long, extended line focus is achieved, among other things, with so-called axicons as beam-shaping lenses. The axicon as an optical element was described by McLeod in 1954 (John H. McLeod: The Axicon: A New Type of Optical Element. J. Opt. Soc. Am. / Vol. 44, No. 8, August 1954). According to this, an axicon is an optical element that images the light from small point sources onto a straight, continuous focal line. McLeod describes various forms of axicons, but emphasizes the glass cone as the most important axicon.

Das Kegelstumpfaxicon weist in der Laserstrahlachse eine angeflachte Fläche an der Spitze des Axiconkegels auf. Der Mittelpunktstrahl wird durch das Kegelstumpfaxicon nicht gebrochen. Dies erleichtert die Justierbarkeit des optischen Systems, da es üblicherweise sehr schwierig ist, den Mittelpunktstrahl des genau auf die Spitze des Axicons auszurichten. Ebenso sind Verkippungen des Axicons und/oder dessen Präzission in der Herstellung, d.h. die Spitzheit und Symmetrie insbes. der Kegelspitze, weniger kritisch. The truncated cone axicon has a flattened surface at the apex of the axicon cone, in the laser beam axis. The center beam is not refracted by the truncated cone axicon. This facilitates the adjustability of the optical system, as it is usually very difficult to align the center beam precisely with the axicon apex. Likewise, tilting of the axicon and/or its manufacturing precision, i.e., the sharpness and symmetry, especially of the cone apex, are less critical.

Das Doppelaxicon weist eine Eintrittsfläche auf, die derart ausgebildet ist, dass der Laserstrahl im Doppelaxicon in einen Ringstrahl geformt wird. Der Vorteil des Doppelaxicons besteht darin, dass durch die Wahl der Energie des Lasers, der Brechzahl des Doppelaxicons sowie des Axiconwinkels der E intrittsfläche die Intensität des Laserstrahls innerhalb des Doppelaxicons geringer als die Schwellintensität des Materials des Doppelaxicons eingestellt werden kann, so dass das Material des Doppelaxicons beim Strahldurchgang nicht zerstört wird. The double axicon has an entrance surface designed to form a ring beam within the double axicon. The advantage of the double axicon is that by selecting the laser energy, the refractive index of the double axicon, and the axicon angle of the entrance surface, the intensity of the laser beam within the double axicon can be set lower than the threshold intensity of the material of the double axicon, so that the material of the double axicon is not destroyed during the beam's passage.

Es kann auch vorteilhaft sein, den langgestreckten Laserfokus und/oder den Linienfokus mit Hilfe von Gauß-Optiken zu erzeugen. Die Strahlverlängerung kann dann über die sphärische Aberration einer Gauß-Linse erzeugt werden. Dabei sind insbesondere sphärische Linsen und/oder Zylinderlinsen einsetzbar, jeweils auch mit asphärischen Anteilen. It may also be advantageous to create the elongated laser focus and/or the line focus using Gaussian optics. The beam extension can then be achieved through the spherical aberration of a Gaussian lens. Spherical lenses and/or cylindrical lenses, each with aspherical components, are particularly suitable for this purpose.

Beim Ausnutzen der sphärischen Aberration kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Laserstrahl nicht auf die geometrische Mitte der Linse ausgerichtet ist und/oder dass die Linse verkippt ist. Dies kann insbesondere auch dynamisch ausgeführt sein, d.h. dass die Linsenausrichtung relativ zu Laserstrahl durch Aktuatoren und Microcontroller und/oder Datenverarbeitungseinrichtungen steuerbar sind. When exploiting spherical aberration, it can be provided, in particular, that the laser beam is not aligned with the geometric center of the lens and/or that the lens is tilted. This can also be implemented dynamically, i.e., that the lens alignment relative to the laser beam can be controlled by actuators and microcontrollers and/or data processing devices.

Statt eines monochromatischen Lasers ist auch ein gepulster, polychromatischer Laserstrahl mit insbesondere bestimmter Pulsdauer und mit bestimmten Wellenlängen des Laserstrahls einsetzbar. Dieser kann mittels der optischen Anordnung mit chromatischer Aberration zum wellenlängenabhängigen Fokussieren des Laserstrahls und vorteilhaft mit wenigstens einem Filter zum wellenlängenabhängigen Filtern des Laserstrahls eine Brennlinie entlang der Strahlrichtung des Laserstrahls erzeugt werden, bei der die Bearbeitungstiefe des Werkstücks selektiv und genau eingestellt werden kann. Insbesondere kann die Länge der Brennlinie über die Erzeugung unterschiedlicher Fokusse eingestellt werden. Instead of a monochromatic laser, a pulsed, polychromatic laser beam with a specific pulse duration and specific wavelengths can also be used. Using an optical arrangement with chromatic aberration for wavelength-dependent focusing of the laser beam and advantageously with at least one filter for wavelength-dependent filtering of the laser beam, this can generate a focal line along the beam direction of the laser beam, allowing the machining depth of the workpiece to be selectively and precisely adjusted. In particular, the length of the focal line can be adjusted by creating different focal points.

In manchen Fällen - kommt es nicht auf das Vorhandensein eines langgestreckten Laserfokus an. Dann ist meistens eine konventionelle Gauß-Optik ausreichend. Diese Fälle sind von der Erfindung selbstverständlich ebenfalls umfasst. In some cases, the presence of an elongated laser focus is not important. In these cases, conventional Gaussian optics are usually sufficient. These cases are, of course, also covered by the invention.

Wie beschrieben kann die Form des erzeugten Hohlkanals oder Sacklochs zylinderförmig, V-förmig und/oder X-förmig sein. Dies ist insbesondere über die Fokuslage des Linienfokus relativ zum Werkstück in Strahlrichtung und dem Intensitätsprofil der Fokuslinie senkrecht zur Strahlrichtung einstellbar. As described, the shape of the created hollow channel or blind hole can be cylindrical, V-shaped, and/or X-shaped. This can be adjusted, in particular, by adjusting the focus position of the line focus relative to the workpiece in the beam direction and the intensity profile of the focus line perpendicular to the beam direction.

In einem vorteilhaften Verfahren beträgt die Laserwellenlänge von 350 nm bis 1100 nm, vorteilhaft 1020 nm bis 1080 nm, und/oder die Pulsdauer eines Einzelpulses beträgt von 40 fs bis 20 ps und/oder die Burstdauer beträgt von 1 ps bis 500 ns und/oder die Einzelpulsenergie des ersten Einzelpulses am Beginn der Burstdauer beträgt von 100 pJ bis 1 pJ, vorteilhaft von 200 pJ bis 500 pJ, und/oder das Werkstück besteht aus oder umfasst Glas und/oder Glaskeramiken und/oder Silizium und/oder Keramik. In an advantageous method, the laser wavelength is from 350 nm to 1100 nm, advantageously 1020 nm to 1080 nm, and/or the pulse duration of a single pulse is from 40 fs to 20 ps and/or the burst duration is from 1 ps to 500 ns and/or the single pulse energy of the first single pulse at the beginning of the burst duration is from 100 pJ to 1 pJ, advantageously from 200 pJ to 500 pJ, and/or the workpiece consists of or comprises glass and/or glass ceramics and/or silicon and/or ceramics.

In den voranstehenden Absätzen wurde ausgeführt, dass sich die Mikrorissdichte und/oder Mikrorisslänge um das hohlkanalförmige Element herum durch das Reduzieren der Einzelpulsenergie im Burstpaket kontrollieren lässt. In the previous paragraphs, it was explained that the microcrack density and/or microcrack length around the hollow channel-shaped element can be controlled by reducing the single pulse energy in the burst packet.

Um eine mögliche effiziente Trennung des Werkstücks durch die Filamentierung zu ermöglichen, ist es vorgesehen, den Abstand zwischen zwei benachbarten Filamenten entsprechend einzustellen. Bei der Verwendung von Burstpaketen beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Filamenten vorteilhaft von 3 pm bis 20 pm, insbesondere von 3 pm bis 10 pm oder von 4 pm bis 8 pm. Für Gläser der Dicke über 0.5 mm gilt besonders vorteilhaft die empirische Formel für den Abstand der Filamente: To enable efficient separation of the workpiece by filamentation, the spacing between two adjacent filaments must be adjusted accordingly. When using burst packs, the spacing between two adjacent filaments is advantageously between 3 pm and 20 pm, particularly between 3 pm and 10 pm or between 4 pm and 8 pm. For glasses with a thickness of over 0.5 mm, the empirical formula for the spacing between the filaments is particularly advantageous:

Abstand in mm = Dicke des Werkstücks ■ Z wobei der Faktor Z Werte von 3 bis 7 annehmen kann. Diese empirische Formel zur Auswahl des Abstands hat sich als insbesondere anwendbar für Werkstücke aus Glas und/oder Glaskeramik mit einer Dicke oder Materialstärke im Bereich von 0,5 mm bis 30 mm erwiesen. Zum Beispiel ergibt sich unter Anwendung dieser Formel für ein Werkstück der Dicke 1 mm ein vorteilhafter Abstand der Filamente von 3 pm bis 7 pm. Distance in mm = thickness of the workpiece ■ Z where the factor Z can assume values from 3 to 7. This empirical formula for selecting the distance has proven particularly applicable for workpieces made of glass and/or glass ceramic with a thickness or material strength in the range of 0.5 mm to 30 mm. For example, applying this formula for a workpiece with a thickness of 1 mm results in an advantageous distance between the filaments of 3 pm to 7 pm.

Insbesondere vorteilhaft ist eine Burst-Degression von 90% bis 70%, insbesondere mit Burstpaketen mit 2 bis 7 Bursteinzelpulsen, insbesondere 3 bis 5 Bursteinzelpulsen. A burst degression of 90% to 70% is particularly advantageous, in particular with burst packets with 2 to 7 single burst pulses, in particular 3 to 5 single burst pulses.

Die vorgenannten Parameter gelten insbesondere für Gläser beinhaltend Silizium und Bor. Die Kombination von vorgenannten Parametern ermöglicht ein besonders rationelles Verfahren zum Bearbeiten der Werkstücke. The above parameters apply in particular to glasses containing silicon and boron. The combination of the above-mentioned parameters enables a particularly efficient process for machining the workpieces.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und nicht unbedingt maßstabsgetreu. Die Figuren stellen ebenfalls Ausführungsbeispiele dar. Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren haben die gleiche Bedeutung. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the figures. The figures are schematic and not necessarily to scale. The figures also represent exemplary embodiments. The same reference numerals in different figures have the same meaning. They show:

Fig. 1 : Spektrale Energieverteilung der emittierten Röntgenstrahlung bei der Burstprozessierung von Edelstahl Fig. 1 : Spectral energy distribution of the emitted X-rays during burst processing of stainless steel

Fig. 2: Spektrale Energieverteilung bei der Burstprozessierung von Glas, simultan gemessen in verschiedenen Abständen vom Fokusauftreffpunkt Fig. 2: Spectral energy distribution during burst processing of glass, measured simultaneously at different distances from the focal point

Fig. 3: Massenabschwächung von Eisen Fig. 3: Mass attenuation of iron

Fig. 4: Transmission von Luft in Abhängigkeit von der Energie des Röntgenphotons, gemessen in verschiedenen Abständen von der Strahlungsquelle Fig. 4: Transmission of air as a function of the energy of the X-ray photon, measured at different distances from the radiation source

Fig. 5: Eine schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 5: A schematically illustrated device

Fig. 6: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 6: Another schematically illustrated device

Fig. 7: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 7: Another schematically illustrated device

Fig. 8: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 8: Another schematically illustrated device

Fig. 9: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 9: Another schematically illustrated device

Fig. 10: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 10: Another schematically illustrated device

Fig. 11 : Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 11 : Another schematically illustrated device

Fig. 12: Schematische Darstellung der Selbstabsorption des Werkstücks Fig. 12: Schematic representation of the self-absorption of the workpiece

Fig. 13: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 14: Eine weitere schematisch dargestellte Vorrichtung Fig. 13: Another schematically illustrated device Fig. 14: Another schematically illustrated device

Fig. 15: Eine schematisch dargestellte Einrichtung zur Erzeugung von Glasbändern mit Vorrichtung Fig. 15: A schematically illustrated device for producing glass ribbons with device

Fig. 16: Burstpakete von Laserpulsen Fig. 16: Burst packets of laser pulses

Fig. 17a bis 17d: Beispiele von Energieverläufen der Laserpulse innerhalb eines Burstpakets Fig. 17a to 17d: Examples of energy profiles of the laser pulses within a burst packet

Fig. 18a bis 18c: Beispiele von bearbeiteten Werkstücken Fig. 18a to 18c: Examples of machined workpieces

Fig. 19: Aufsicht auf ein bearbeitetes Werkstück Fig. 19: Top view of a machined workpiece

Fig. 20: Filamente mit Mikrorissen im Werkstück Fig. 20: Filaments with microcracks in the workpiece

Fig. 21 : Filamente mit Mikrorissen im Kompressionsbereich Fig. 21 : Filaments with microcracks in the compression area

Fig. 22: Filamente mit verkürzten Mikrorissen in der Aufsicht Fig. 22: Filaments with shortened microcracks in top view

Fig. 23: Filamente mit Mikrorissen in Vorzugsrichtung in der Aufsicht Fig. 23: Filaments with microcracks in the preferred direction in plan view

Fig. 24: Abhängigkeit der Mikrorisslänge von der Vorzugsrichtung Fig. 24: Dependence of the microcrack length on the preferred direction

Fig. 25: Beispiele von Fokusbereichen mit Vorzugsrichtung in der Aufsicht Fig. 25: Examples of focus areas with preferred direction in plan view

Fig. 1 zeigt die spektrale Energieverteilung der emittierten Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn Edelstahl mit einem Burstpaket ultrakurzer Laserpulse bestrahlt wird. Dem Diagramm liegt die Bearbeitung des Edelstahls mit einem Laser der Wellenlänge: 1030 nm, Wiederholfrequenz 100 kHz, Pulsdauer 1 ps, mittlere Laserleistung 80 W, 2 Bursteinzelpulse und Bestrahlungsstärke im Fokus ca. 1 ,2 * 1016 W/cm2 zu Grunde. Die Intensität der emittierten Photonen wird als Emission in Arbeitseinheiten (A.U.) gegen die Energie der emittierten Photonen EPh in keV aufgetragen, die bei der Laserbearbeitung des Laserstrahls entstehen. Wie ersichtlich ist, entsteht eine sehr starke Emission bei etwa 7 keV. Daraus kann in Sinne der Erfindung abgeleitet werden, dass bei der Bearbeitung von glasbasierten Materialien in entsprechenden Anlagen, der ultrakurze Laserstrahl vorteilhaft nicht auf Bauteile aus Metall treffen sollten, insbes. nicht solchen aus Edelstahl. Fig. 1 shows the spectral energy distribution of the emitted X-rays produced when stainless steel is irradiated with a burst of ultrashort laser pulses. The diagram is based on the processing of stainless steel with a laser wavelength of 1030 nm, repetition frequency of 100 kHz, pulse duration of 1 ps, average laser power of 80 W, two individual burst pulses, and an irradiance at the focus of approximately 1.2 * 10 16 W/cm 2 . The intensity of the emitted photons is plotted as emission in work units (AU) against the energy of the emitted photons EPh in keV, which are generated during laser processing of the laser beam. As can be seen, a very strong emission occurs at approximately 7 keV. From this, it can be deduced within the scope of the invention that when processing glass-based materials in corresponding systems, the ultrashort laser beam should advantageously not impinge on metal components, especially those made of stainless steel.

Fig. 2 zeigt die spektrale Energieverteilung der Emission von emittierter Strahlung bei der Bearbeitung von glasbasiertem Material, hier ein Glas, mittels ultrakurzer Laserstrahlung, hier unter Anwendung eines Burstpakets. Die Intensität der emittierten Photonen wird wie in Fig. 1 als Emission in Arbeitseinheiten (A.U.) gegen die Energie der emittierten Photonen EPh in keV aufgetragen. Die durchgezeichnete Linie S11 repräsentiert die Messung mit einem Sensor, der in einem Abstand von 38 cm vom Bearbeitungsort, d.h. dem Bereich der Bearbeitung des Glases mit der ulktrakurzen Laserpulsen, angebracht war. Die durchbrochene Linie S3 repräsentiert die Messung mit einem Sensor, der 106 cm vom Bearbeitungsort entfernt angebracht war. Bei der dieser Figur zugrunde liegenden Laserbearbeitung wurden folgende Parameter eingesetzt: mittlere Laserleistung 200 W bei einer Emissionswellenlänge von 1030 nm, Pulswiederholfrequenz 50 kHz, 2 Bursteinzelpulse, Pulsdauer eines Bursteinzelpulses 1 ps. Fig. 2 shows the spectral energy distribution of the emission of emitted radiation during the processing of glass-based material, in this case glass, using ultrashort laser radiation, here using a burst packet. The intensity of the emitted photons is plotted as in Fig. 1 as emission in work units (AU) against the energy of the emitted photons EPh in keV. The solid line S11 represents the measurement with a sensor mounted at a distance of 38 cm from the processing site, i.e., the area where the glass was processed with the ultrashort laser pulses. The dashed line S3 represents the measurement with a sensor mounted 106 cm from the processing site. The following parameters were used for the laser processing underlying this figure: average laser power 200 W at an emission wavelength of 1030 nm, pulse repetition frequency 50 kHz, 2 single burst pulses, pulse duration of a single burst pulse 1 ps.

Damit haben die Erfinder festgestellt, dass bei der genannten Laserbearbeitung von Glas in einem signifikanten Maß Röntgenstrahlung in einem Energiebereich von 4 bis 10 keV entsteht. Ein Maximum liegt im Bereich von etwa 6 keV bis 9 keV vor. Ebenso feststellbar ist, dass ein Unterschied zwischen den Messungen mit den unterschiedlich entfernt angebrachten Sensoren besteht. Dieser ergibt sich zum einen aus dem Quadrat-Abstand-Gesetz sowie den Absorptionseigenschaften von Luft. Energiereichere Strahlung wird von Luft weniger stark absorbiert als energieärmere, d.h. weichere Strahlung. The inventors have thus determined that the aforementioned laser processing of glass generates a significant amount of X-ray radiation in an energy range of 4 to 10 keV. A maximum is found in the range of approximately 6 keV to 9 keV. It is also evident that there is a difference between the measurements taken with sensors mounted at different distances. This results, on the one hand, from the inverse square law and the absorption properties of air. Higher-energy radiation is absorbed less strongly by air than lower-energy, i.e., softer radiation.

Fig. 3 zeigt die Massenabschwächung von Eisen. Das bedeutet, die von der Energie Ephoton der auf ein Element aus Eisen auftreffenden Photonen in MeV Absorptionsfähigkeit (.Absorption' in Fig. 3) des Eisens in Arbeitseinheiten (Mass Attenuation Coefficient). Zur Darstellung der Photonenenergie wurde ein logarithmischer Maßstab gewählt. Ersichtlich ist, dass die Absorptionsfähigkeit von Eisen im Bereich von 1 keV bis 100 keV am höchsten ist, mit einem Maximum bei etwa 6 bis 12 keV. Dieses Maximum der Absorption liegt überraschenderweise im Bereich der Emission von Röntgenstrahlung, die bei der Laserbearbeitung von glasbasierten Materialien, insbesondere von Glas, mit ultrakurzen Laserpulsen entsteht. Oder mit anderen Worten wenn ein eisenhaltiges Material als Material für das oder in dem Abschirmungselement eingesetzt wird, weist dieses eine besonders gute Röntgenabsorption für die bei der Bearbeitung von glasbasierten Materialien entstehende Röntgenstrahlung auf. Durch diese Abstimmung von zu bearbeitendem glasbasiertem Material und Material des Abschirmungselements kann dieses besonders effizient ausgeführt werden. Fig. 3 shows the mass attenuation of iron. This means that the energy Ephoton of the photons incident on an iron element in MeV is the absorption capacity ('Absorption' in Fig. 3) of the iron in work units (Mass Attenuation Coefficient). A logarithmic scale was chosen to represent the photon energy. It can be seen that the absorption capacity of iron is highest in the range from 1 keV to 100 keV, with a maximum at approximately 6 to 12 keV. This maximum absorption lies surprisingly in the range of the emission of X-rays that arise during laser processing of glass-based materials, especially glass, with ultrashort laser pulses. In other words, if an iron-containing material is used as a material for or in the shielding element, it exhibits particularly good X-ray absorption for the X-rays generated during the processing of glass-based materials. By matching the glass-based material to be processed and the material of the shielding element, the process can be carried out particularly efficiently.

Fig. 4 zeigt die Transmission von Luft in Abhängigkeit von der Energie des Röntgenphotons, gemessen in verschiedenen Abständen zur Strahlungsquelle. Es ist zu erkennen, dass die Transmission von Luft deutlich energieabhängig ist. Für niederenergetische Photonen der Energie 2,5 keV in 10 mm Abstand weist Luft eine Transmission von ca. 75% auf, während ihr Transmissionsgrad in 100 mm Abstand weniger als 10% beträgt. Hingegen werden in 1 m Abstand Photonen mit einer Energie von maximal 5 keV nahezu vollständig absorbiert, während Photonen mit einer Energie von 10 keV noch zu 50% am Detektor registriert werden. Da typische Abmessungen einer Laserbearbeitungsvorrichtung im Bereich von ca. 1 m liegen (Entfernung Laserauftreffpunkt-Innenwand) ist zu erwarten, dass ein Abschirmelement im Wesentlichen mit Röntgenstrahlung der Energie größer als 5 keV, insbesondere 7,5 keV oder mehr als 10 keV, beaufschlagt wird. Die Abschirmung des Gehäuses ist daher besonders effektiv, wenn das Material des Abschirmungselements zwischen 5 keV und 10 keV ein besonders gutes Absorptionsvermögen aufweist. Fig. 4 shows the transmission of air as a function of the energy of the X-ray photon, measured at different distances from the radiation source. It can be seen that the transmission of air is clearly energy-dependent. For low-energy photons with an energy of 2.5 keV at a distance of 10 mm, air has a transmission of approximately 75%, while at a distance of 100 mm its transmittance is less than 10%. In contrast, at a distance of 1 m, photons with an energy of up to 5 keV are almost completely absorbed, while photons with an energy of 10 keV are still registered at the detector at 50%. Since typical dimensions of a laser processing device are in the range of approximately 1 m (distance between the laser impact point and the inner wall), it is to be expected that a shielding element will be exposed primarily to X-ray radiation with an energy greater than 5 keV, in particular 7.5 keV or more than 10 keV. The shielding of the housing is therefore particularly effective if the material of the shielding element has a particularly good absorption capacity between 5 keV and 10 keV.

Wie zuvor beschrieben ist das vorteilhaft für Abschirmungselemente bestehend aus einem eisenhaltigen Material, oder umfassend ein solches, möglich. Entsprechend sind Stahl und/oder Edelstahl besonders vorteilhafte Materialien. Fig. 5 zeigt schematisch das Prinzip einer Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Beschreibung. Insbesondere ist die Vorrichtung (100) zur Anwendung des beschriebenen Verfahrens geeignet. Mit der Vorrichtung (100) wird insbesondere ein hohlkanalförmiges Filament (180) in das Werkstück (2) eingefügt. Die Vorrichtung umfasst einen Ultrakurzpulslaser (3) mit einer strahlformenden Optik (30). Diese fokussiert den Laserstrahl (4) mit der Wellenlänge A als langgestreckte Fokuslinie im Fokusbereich (1) in das Werkstück (2). Zumindest ein Teil dieser Fokuslinie liegt innerhalb des Werkstücks, wo durch Wechselwirkung mit den ultrakurzen Einzelpulsen oder Bursteinzelpulsen des Burstpakets das Filament (180) erzeugt wird. As previously described, this is advantageous for shielding elements consisting of or comprising a ferrous material. Accordingly, steel and/or stainless steel are particularly advantageous materials. Fig. 5 schematically shows the principle of a device according to the present description. In particular, the device (100) is suitable for applying the described method. With the device (100), in particular, a hollow channel-shaped filament (180) is inserted into the workpiece (2). The device comprises an ultrashort pulse laser (3) with beam-shaping optics (30). This focuses the laser beam (4) with the wavelength A as an elongated focal line in the focus region (1) into the workpiece (2). At least part of this focal line lies within the workpiece, where the filament (180) is produced by interaction with the ultrashort individual pulses or burst individual pulses of the burst packet.

Das Werkstück (2) ist auf einem Werkstückhalter (303) angeordnet. Mit der Positioniereinrichtung (200) kann der Auftreffpunkt des Laserstrahls (4) des Ultrakurzpulslasers (3) auf der Oberfläche des Werkstücks (2) lateral und/oder transversal positioniert werden. Wie beschrieben ist das Werkstück (2) ein Werkstück umfassend ein glasbasiertes Material, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik. Die Wellenlänge A des Lasers (3) wird wie bereits beschrieben so ausgewählt, dass das Werkstück (2) transparent für diese Wellenlänge ist. The workpiece (2) is arranged on a workpiece holder (303). The positioning device (200) can be used to position the point of incidence of the laser beam (4) of the ultrashort pulse laser (3) on the surface of the workpiece (2) laterally and/or transversely. As described, the workpiece (2) is a workpiece comprising a glass-based material, in particular glass and/or glass ceramic. The wavelength A of the laser (3) is selected, as already described, such that the workpiece (2) is transparent to this wavelength.

Wie beschrieben kann die strahlformende Optik (30) auch so ausgebildet sein, dass die Fokuslinie senkrecht zur Filamentachse aufgeweitet ist, um eine Vorzugsrichtung (VR) bereit zu stellen. Ebenso möglich ist es, Blenden in den Strahlengang einzubringen, welche eine entsprechend geformten Fokus erzeugen. As described, the beam-shaping optics (30) can also be designed such that the focal line is widened perpendicular to the filament axis to provide a preferred direction (DR). It is also possible to incorporate apertures into the beam path to create a correspondingly shaped focus.

Bei dem dargestellten Beispiel umfasst die Positioniereinrichtung (200) einen x-y- Tisch, auf dem das Werkstück (2) auf dessen Unterseite aufliegt. Alternativ oder zusätzlich möglich ist aber auch, den Laser (3) und/oder die strahlformende Optik (30) beweglich auszubilden, um den Laserstrahl (4) zu bewegen, so dass der Auftreffpunkt des Laserstrahls 4 auch bei festgehaltenem Glaselement (2) bewegbar ist. Eine Kombination der beiden Verfahrungen ist ebenso möglich. Der Ultrakurzpulslaser (3), die Positioniereinrichtung (200) und/oder der die strahlformende Optik (30) sind mit einer Steuereinrichtung (210) verbunden, beispielsweise einem Microcontroller und/oder einer Datenverarbeitungseinrichtung.In the example shown, the positioning device (200) comprises an xy table on which the workpiece (2) rests on its underside. Alternatively or additionally, it is also possible to design the laser (3) and/or the beam-shaping optics (30) to be movable in order to move the laser beam (4) so that the point of impact of the laser beam 4 can be moved even when the glass element (2) is held stationary. A combination of the two methods is also possible. The ultrashort pulse laser (3), the positioning device (200) and/or the beam-shaping optics (30) are connected to a control device (210), for example a microcontroller and/or a data processing device.

Wie voran beschrieben wird durch die Wechselwirkung der ultrakurzen Laserpulsen und dem Werkstück (2), insbesondere bei Anwendung eines Burstpakets, ein Plasma erzeugt, in dessen Folge das Filament im Werkstück (2) entsteht. Dabei wird Röntgenstrahlung freigesetzt. Das Abschirmungselement (300) dient dazu, die Umgebung vor dieser zu schützen. Das Abschirmungselement (300) ist so ausgestaltet, dass es einen Bearbeitungsraum (302) bildet. Außerhalb des Bearbeitungsraums ist die Umgebung vor der Röntgenstrahlung insbesondere durch das Abschirmungselement (300) geschützt. As described above, the interaction of the ultrashort laser pulses and the workpiece (2), particularly when using a burst packet, generates a plasma, resulting in the filament forming in the workpiece (2). X-ray radiation is released in the process. The shielding element (300) serves to protect the surroundings from this radiation. The shielding element (300) is configured to form a processing space (302). Outside the processing space, the surroundings are protected from the X-ray radiation, particularly by the shielding element (300).

Das Abschirmungselement (300) umfasst ein beschriebenes Material in einer geeigneten Dicke, welches die Röntgenstrahlung zumindest teilweise absorbiert. Im dargestellten Fall ist das Abschirmungselement (300) hergestellt aus Edelstahlblech, welches zumindest den Bereich des Laserfokus umschließt. Als optionales Element ist die Sensoreinrichtung (400) vorgesehen, welche beispielsweise Lichtreflexe des eintreffenden Laserstrahls detektieren kann oder aber insbesondere die emittierte Röntgenstrahlung. Weitere Messgrößen sind ebenso vorstellbar, insbesondere wenn diese mit der Energie der eingestrahlten Laserleistung korrelieren. Im vorliegenden Fall kann die Energie der emittierten Laserleistung als Steuergröße für den Laser (3) und/oder die Positioniereinrichtung (200) verwendet werden. Dazu ist sie mit der Steuereinrichtung (210) verbunden. Auf diese Weise kann eine hohe Prozessstabilität erreicht werden, indem zum Beispiel die Röntgenemission als Maß für die ankommende Laserleistung verwendet wird und der Laser (3) so angesteuert wird, dass gewünschte Bearbeitungsparameter unter Verwendung dieser Messgrößen eingehalten werden.The shielding element (300) comprises a printed material of a suitable thickness, which at least partially absorbs the X-ray radiation. In the illustrated case, the shielding element (300) is made of stainless steel sheet, which encloses at least the area of the laser focus. The sensor device (400) is provided as an optional element, which can, for example, detect light reflections of the incoming laser beam or, in particular, the emitted X-ray radiation. Other measured variables are also conceivable, particularly if they correlate with the energy of the irradiated laser power. In the present case, the energy of the emitted laser power can be used as a control variable for the laser (3) and/or the positioning device (200). For this purpose, it is connected to the control device (210). In this way, high process stability can be achieved, for example, by using the X-ray emission as a measure of the incoming laser power and controlling the laser (3) such that desired processing parameters are maintained using these measured variables.

Das Werkstück (2) in dieser Ausführungsform auf dem Werkstückhalter (310) angebracht. Dessen Oberfläche definiert die Bearbeitungsebene W, die sich in Rahmen dieser Beschreibung in x-y-Richtung erstreckt. Die Bearbeitung des Werkstücks (2) findet in dieser Ebene und/oder in deren unmittelbarer Nähe statt. Das Abschirmungselement setzt sich in Richtung des Laserstrahls (4) in z-Richtung über die Bearbeitungsebene W hinaus fort bis in die Ebene B, durch welche die Zuführung und/oder Entnahme des Werkstücks (2) erfolgen kann. The workpiece (2) in this embodiment is mounted on the workpiece holder (310). Its surface defines the machining plane W, which extends in the xy direction within the scope of this description. The machining of the The workpiece (2) is processed in this plane and/or in its immediate vicinity. The shielding element extends in the direction of the laser beam (4) in the z-direction beyond the processing plane W to plane B, through which the workpiece (2) can be fed in and/or removed.

Der Rand und/oder der Bereich in z-Richtung unterhalb des Randes des Abschirmungselements (300) repräsentiert sozusagen die Zuführ- und/oder die Entnahmeöffnung. Die Zuführöffnung ist mit anderen Worten hier in einer Ebene (B) angeordnet ist, welche sich senkrecht zur z-Richtung unterhalb der Bearbeitungsebene (W) befindet. Insbesondere befindet sich ein Bereich des Abschirmelements (300) in der Bearbeitungsebene (W). Die Zuführ- oder Entnahmeebene (B) wird hier aufgrund der geometrischen Anordnung sowohl von der Werkstückauflage (303) als auch durch das Werkstück (2) selbst von der entstehenden Röntgenstrahlung abgeschattet. The edge and/or the region in the z-direction below the edge of the shielding element (300) represents, so to speak, the feed and/or removal opening. In other words, the feed opening is arranged here in a plane (B) which is perpendicular to the z-direction below the processing plane (W). In particular, a region of the shielding element (300) is located in the processing plane (W). Due to the geometric arrangement, the feed or removal plane (B) is shaded from the resulting X-ray radiation both by the workpiece support (303) and by the workpiece (2) itself.

Das Werkstück (2) wird mittels einer Lifteinrichtung (201 ), die im Allgemeinen in z- Richtung heb- und absenkbar ist, in den Bearbeitungsraum (302) eingebraucht.The workpiece (2) is inserted into the machining space (302) by means of a lifting device (201), which can generally be raised and lowered in the z-direction.

Das Werkstück (2) kann dem Bearbeitungsraum (302) in dieser Ausführungsform sequentiell zugeführt werden; diese eignet sich daher insbesondere für scheibenförmige Werkstücke, insbesondere Glasscheiben. In this embodiment, the workpiece (2) can be fed sequentially into the processing chamber (302); it is therefore particularly suitable for disc-shaped workpieces, in particular glass panes.

Die Werkstückauflage (303) besteht zumindest im Bereich und/oder in Verlängerung des Laserstrahls (4) in z-Richtung aus einem Material, welches Röntgenstrahlung absorbiert. Dies umfasst wie beschrieben insbesondere Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkomposit. Dadurch wird der ebenso zuvor beschriebenen Erkenntnis Rechnung getragen, dass beim Auftreffen der Laserstrahlung auf Metall, insbesondere eisenhaltiges Metall, in signifikantem Ausmaß Röntgenstrahlung entsteht. Die dargestellte Ausführungsform vermeidet dieses Problem, indem die Werkstückauflage (303) aus einem anderen Material besteht. In dem gezeigten Beispiel einer Ausführungsform entsprechend Fig. 5 sei darauf hingewiesen, dass das Abschirmungselement (300) selbstverständlich eine Öffnung für den Laserstrahl (4) beinhaltet, durch den die Bearbeitung erfolgen soll. Dabei kann entstehende Röntgenstrahlung durch diese Öffnung in die Umgebung gelangen. Diese kann dadurch reduziert werden, dass das optische Element (30) in z-Richtung emittierte Röntgenstrahlung selbst absorbiert, insbesondere, da dieses in der Regel aus Glas besteht. Ein anderer Effekt ist, dass bei der Laserbearbeitung durch das Plasma eine Wolke aus Partikeln des Materials des Werkstücks entstehen kann, die insbesondere in z-Richtung aus dem Werkstück herausgeschlagen werden. Diese Wolke absorbiert selbst entstehende Röntgenstrahlung. The workpiece support (303) consists, at least in the region and/or in the extension of the laser beam (4) in the z-direction, of a material that absorbs X-rays. As described, this includes, in particular, glass and/or glass-ceramic or a glass-filled plastic composite. This takes into account the previously described finding that when the laser radiation strikes metal, in particular ferrous metal, a significant amount of X-rays is generated. The illustrated embodiment avoids this problem by making the workpiece support (303) of a different material. In the example embodiment shown in Fig. 5, it should be noted that the shielding element (300) naturally includes an opening for the laser beam (4) through which the processing is to take place. Any X-rays generated can escape into the environment through this opening. This can be reduced by the optical element (30) itself absorbing X-rays emitted in the z-direction, particularly since it is usually made of glass. Another effect is that during laser processing, the plasma can create a cloud of particles of the workpiece material, which are knocked out of the workpiece, particularly in the z-direction. This cloud itself absorbs any X-rays generated.

Für den Fachmann ist leicht ersichtlich, dass das Prinzip der Erfindung auf Abweichungen und Varianten der dargestellten Vorrichtung anwendbar ist. Insbesondere ist es möglich, auch eine geschlossene Vorrichtung, insbesondere einen geschlossenen Bearbeitungsraum (302) vorzusehen. Dieser wird insbesondere zur Zuführung und/oder Entnahme eines Werkstücks geöffnet und zur Bearbeitung verschlossen. Eine Solche ist hauptsächlich für die sequentielle Bearbeitung von Werkstücken geeignet. It will be readily apparent to those skilled in the art that the principle of the invention is applicable to variations and variants of the illustrated device. In particular, it is also possible to provide a closed device, in particular a closed processing chamber (302). This chamber is opened, in particular, for the insertion and/or removal of a workpiece and closed for processing. Such a chamber is primarily suitable for the sequential processing of workpieces.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung (100), in welcher insbesondere ein Werkstück (2) als Bandmaterial bearbeitbar ist und somit einen kontinuierlichen Prozess ermöglicht. Beispielsweise ein Band aus Glas. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich dabei insbesondere um Ultradünnglas, dass mittels eines Downdrawverfahrens aus einem Ziehtank (250) gewonnen wird (vgl. Fig. 15). Eine entsprechende Anwendung der Erfindung ist ebenfalls bei alternativen Ultradünnglas- Herstellungsverfahren wir dem Overflow-Fusion-Verfahren möglich. Das Ultradünnglas hat hier eine Materialstärke von in etwa höchstens 100 pm, insbesondere beträgt die Materialstärke in diesem Beispiel von 20 pm bis 50 pm. Fig. 6 shows a device (100) in which, in particular, a workpiece (2) can be processed as strip material, thus enabling a continuous process. For example, a strip of glass. In the present example, this is, in particular, ultra-thin glass that is obtained from a drawing tank (250) by means of a downdraw process (cf. Fig. 15). A corresponding application of the invention is also possible with alternative ultra-thin glass production processes such as the overflow fusion process. The ultra-thin glass here has a material thickness of approximately at most 100 pm; in particular, the material thickness in this example is from 20 pm to 50 pm.

Diese (sowie weitere hierin dargestellte Vorrichtungen) machen sich das vorgenannte Prinzip zu Nutze, dass sich die Bearbeitungsebene (W) von der Zuführebene (B) unterscheidet. Insbesondere kann sich die Zuführebene (B) in z- Richtung betrachtet unterhalb versetzt von der Bearbeitungsebene (W) befinden. Wie anhand folgender Abbildungen gezeigt wird ist auch eine Anordnung der Zuführebene (B) oberhalb der Bearbeitungsebene (W) möglich. Dies These (and other devices shown here) make use of the aforementioned principle that the machining plane (W) is different from the Feed plane (B) differs. In particular, the feed plane (B) can be located below the machining plane (W) in the z-direction. As shown in the following figures, it is also possible to arrange the feed plane (B) above the machining plane (W). This

Mittels zumindest einer Umlenkeinrichtung (203) wird das Bandmaterial hier in Richtung der Laserbearbeitungseinrichtung mit dem Laser (3) umgelenkt und in die Bearbeitungsebene (W) gebracht. Diese Ausgestaltung macht sich die Biegbarkeit des Werkstücks (2) aus glasbasiertem Material zu Nutze, die insbesondere bei dünnen Gläsern und/oder Glaskeramiken vorliegt, vor allem bei Ultradünngläsern.By means of at least one deflection device (203), the strip material is deflected in the direction of the laser processing device with the laser (3) and brought into the processing plane (W). This configuration takes advantage of the bendability of the workpiece (2) made of glass-based material, which is particularly present in thin glasses and/or glass ceramics, especially ultra-thin glasses.

Aufgrund des Abstands zum Ziehtank erfolgt die Laserbearbeitung hier im Kaltbereich der Anlage. Es ist aber ebenso möglich, dass die Laserbearbeitung im Heißbereich (220) näher in Richtung des Ziehtanks (250) stattfindet. Das Bandmaterial kann beispielsweise auf einer Trommel in Form einer Rolle, hier eine Glasrolle (221 ), aufgenommen und/oder gelagert werden. Dazu wird die Trommel entsprechend der Abzugsgeschwindigkeit des Glasbandes rotiert (vgl. Fig. 15).Due to the distance from the drawing tank, laser processing takes place in the cold section of the system. However, it is also possible for laser processing to take place in the hot section (220) closer to the drawing tank (250). The strip material can be picked up and/or stored, for example, on a drum in the form of a roll, in this case a glass roll (221). For this purpose, the drum rotates according to the draw-off speed of the glass strip (see Fig. 15).

Ebenso vorgesehen ist ein Abschirmungselement (300), welches den Bereich der Laserbearbeitung (1 ) zumindest teilweise umgibt, einen Bearbeitungsraum (302) bildet und wie beschrieben die Umgebung von der emittierten Röntgenstrahlung abschirmt. Wie anhand der vorherigen Fig. 5 erläutert, befindet sich in diesem Beispiel die Zuführ- und/oder Entnahmeebene (B) in z-Richtung unterhalb der Bearbeitungsebene (W). Im Bereich zwischen diesen Ebenen befindet sich ein Bereich des Abschirmelements (300). Also provided is a shielding element (300), which at least partially surrounds the laser processing area (1), forms a processing space (302), and, as described, shields the surroundings from the emitted X-ray radiation. As explained with reference to the previous Fig. 5, in this example, the feed and/or removal plane (B) is located in the z-direction below the processing plane (W). A region of the shielding element (300) is located in the area between these planes.

Unterhalb der Bearbeitungsebene (W) (in z-Richtung betrachtet) befindet sich ein Luftspalt (305). Der Laserstrahl (4), d.h. dessen Fokusbereich (1 ) und/oder ein Bereich des Laserstrahls mit hoher Energiedichte, trifft beim Durchtreten des Werkstücks (2) daher auf kein weiteres Material, das seinerseits bei Bestrahlung mit einem fokussierten Laserstrahl Röntgenstrahlung entstehen lassen könnte. Im vorliegenden Fall ist ein optionales Abschirmungselement (310) auch unterhalb des Werkstücks vorgesehen. Dieses kann aus den genannten Materialien bestehen, insbes. Glas und/oder den genannten Kunststoffkompositen. Ebenso möglich sind aber auch metallbasierte Materialien, weil wie gesagt der fokussierte Laserstrahl in dieser Anordnung das Abschirmungselement (310) zumindest nicht mit hoher Energiedichte erreicht. An air gap (305) is located below the processing plane (W) (viewed in the z-direction). Therefore, when passing through the workpiece (2), the laser beam (4), i.e., its focus area (1) and/or a region of the laser beam with high energy density, does not encounter any other material that could, in turn, generate X-rays when irradiated with a focused laser beam. In the present case, an optional shielding element (310) is also provided beneath the workpiece. This can be made of the materials mentioned, in particular glass and/or the aforementioned plastic composites. However, metal-based materials are also possible, because, as mentioned above, the focused laser beam in this arrangement does not reach the shielding element (310) with a high energy density.

Wie leicht ersichtlich ist, bildet der Bereich zwischen dem zusätzlichen Abschirmungselement (310) und dem der Zuführ- und/oder Entnahmeebene B zugewandten Bereich des Abschirmungselements (300) die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320). As can easily be seen, the area between the additional shielding element (310) and the area of the shielding element (300) facing the feed and/or removal plane B forms the feed and/or removal opening (320).

An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen rein schematischer Natur sind. Insbesondere ist die Darstellung von Krümmungsradien und/oder Umlenkradien nicht maßstabsgerecht. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese insbesondere dem Werkstück anzupassen sind. At this point, it should be noted again that the drawings are purely schematic in nature. In particular, the depiction of radii of curvature and/or deflection radii is not to scale. Those skilled in the art will be aware that these must be adapted to the workpiece in particular.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform analog dem Prinzip nach Fig. 6. Die Zuführ- und/oder Entnahmeebene (B) ist hier in z-Richtung allerdings oberhalb der Bearbeitungsebene (W) angeordnet. Die lässt sich insbesondere durch die Anordnung der Umlenkeinrichtungen (203) erreichen. Auch hier ist der Luftspalt (305) unterhalb des Werkstücks (2) vorgesehen sowie das optionale Abschirmungselement (310). An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Umlenkeinrichtungen (203) ebenso aus einem Material bestehen können oder ein solches umfassen, welches selbst Röntgenstrahlung absorbiert. Beispielsweise in Ausgestaltung einer Walze aus Metall und/oder Kunststoffen, insbesondere den voran genannten gefüllten Kunststoffen. Dies gilt für selbstverständlich für alle Ausführungsformen, in denen Umlenkeinrichtungen (203) vorhanden sind. Fig. 7 shows an embodiment analogous to the principle of Fig. 6. However, the feed and/or removal plane (B) is arranged here in the z-direction above the processing plane (W). This can be achieved in particular by the arrangement of the deflection devices (203). Here, too, the air gap (305) is provided below the workpiece (2), as is the optional shielding element (310). It should be noted at this point that the deflection devices (203) can also consist of or comprise a material that itself absorbs X-ray radiation. For example, in the design of a roller made of metal and/or plastics, in particular the filled plastics mentioned above. This naturally applies to all embodiments in which deflection devices (203) are present.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 zeigt ein insbesondere kompakt ausgeführtes Abschirmungselement (300) mit geringen Abmessungen. Hier erfolgt die Umlenkung der Zuführebene (B) auf die Bearbeitungsebene (W) außerhalb des Bearbeitungsraums (302). Ebenso wie in der Ausführungsform nach Fig. 6 (und allen weiteren entsprechenden Ausführungsformen) absorbiert das Werkstück (2) selbst in Richtung der Ebene (W) entstehende Röntgenstrahlung. Der Laser (3) ist in einer Öffnung des Abschirmungselements (300) angeordnet und trägt so in dieser Ausführungsform selbst zur Abschirmung der auftretenden Röntgenstrahlung bei. Dies ist ein optionales Anordnungsprinzip, das auf alle Ausführungsformen anwendbar ist. Gleiches gilt selbstverständlich für die zuvor beschriebenen alternativen Anordnungsmöglichkeiten. The embodiment according to Fig. 7 shows a particularly compact shielding element (300) with small dimensions. Here, the deflection of the feed plane (B) to the processing plane (W) takes place outside the processing space (302). Just as in the embodiment according to Fig. 6 (and In all other corresponding embodiments), the workpiece (2) itself absorbs X-rays generated in the direction of the plane (W). The laser (3) is arranged in an opening of the shielding element (300) and thus, in this embodiment, contributes to shielding the resulting X-rays. This is an optional arrangement principle that is applicable to all embodiments. The same applies, of course, to the alternative arrangement possibilities described above.

Fig. 8 stellt eine weitere Variante einer Ausführungsform ähnlich derer in Fig. 6 und Fig. 7 dar, in welcher das Abschirmungselement (300) auch unterhalb der Bearbeitungsebene W vorhanden sein kann. Insbesondere bildet es hier sozusagen einen Kasten als geschlossenen Bearbeitungsraum (302). Die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) kann insbesondere als Schlitz in dem Abschirmungselement (300) ausgebildet sein. Das Um lenken des Bandes des Werkstücks (2) von der Zuführebene (B) in die Bearbeitungsebene (W) erfolgt hier innerhalb des Bearbeitungsraums (302). Ebenso möglich ist es selbstverständlich, dass diese Umlenkung ähnlich wie in Fig. 7 außerhalb des Bearbeitungsraums erfolgt. Fig. 8 shows a further variant of an embodiment similar to those in Fig. 6 and Fig. 7, in which the shielding element (300) can also be present below the processing plane W. In particular, it forms a box as a closed processing space (302). The feed and/or removal opening (320) can in particular be designed as a slot in the shielding element (300). The deflection of the belt of the workpiece (2) from the feed plane (B) into the processing plane (W) takes place here within the processing space (302). It is of course also possible for this deflection to take place outside the processing space, similar to Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine weitere Variante und/oder Ausführungsform. In dieser erfolgt eine mehrfache Umlenkung des Werkstücks (2), insbes. eines Bandes aus glasbasiertem Material, insbesondere einem Band aus Glas, insbesondere Ultradünnglas. Die Zuführebene (B) wird auf der Seite der Zuführ- und/oder der Entnahmeöffnung (320) jeweils mehrfach gekreuzt. Entsprechend ist eine Mehrzahl von Umlenkeinrichtungen (203) vorhanden. Da wie beschrieben das glasbasierte Material selbst eine Absorption der bei dessen Bearbeitung entstehenden Röntgenstrahlung aufweist, muss die Röntgenstrahlung in dieser Ausführungsform das glasbasierte Material mehrfach durchtreten, wenn sie aus der Zuführ- oder Entnahmeöffnung (320) entweichen soll. Durch die Selbstabsorption wird das unterbunden und/oder die entweichende Röntgendosis wird zumindest signifikant reduziert. Ebenso dargestellt sind optionale Blenden (312) aus dem Material des Abschirmungselements (300), die im Bereich der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) angebracht sein können und die Röntgenstrahlung in diesem Bereich abschirmen sollen. Die Blenden (312) können als Teil des Abschirmungselements (300) ausgebildet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass diese Blenden (312) und/oder das zusätzliche Abschirmungselements unterhalb der Bearbeitungsebene (W) so ausgestaltet ist, dass es dem Verlauf des Werkstücks folgt, insbes. des bandförmig zugeführten Werkstücks (2). Dieser Verlauf wird in diesem Ausführungsbeispiel durch das geknickte Abschirmungselement (310) unterhalb der Zuführebene (B) repräsentiert. Fig. 9 shows a further variant and/or embodiment. In this variant, the workpiece (2), in particular a strip of glass-based material, in particular a strip of glass, in particular ultra-thin glass, is deflected multiple times. The feed plane (B) is crossed multiple times on the side of the feed and/or removal opening (320). Accordingly, a plurality of deflection devices (203) are provided. Since, as described, the glass-based material itself absorbs the X-radiation generated during its processing, the X-radiation in this embodiment must pass through the glass-based material multiple times if it is to escape from the feed or removal opening (320). This is prevented by self-absorption and/or the escaping X-ray dose is at least significantly reduced. Also shown are optional apertures (312) made of the material of the shielding element (300), which can be attached in the region of the feed and/or removal opening (320) and are intended to shield the X-ray radiation in this region. The apertures (312) can be formed as part of the shielding element (300). In particular, it can be provided that these apertures (312) and/or the additional shielding element below the processing plane (W) are designed such that they follow the course of the workpiece, in particular the workpiece (2) fed in strip form. In this exemplary embodiment, this course is represented by the bent shielding element (310) below the feed plane (B).

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 10 dargestellt. Hier ist eine Umlenkeinrichtung weitergebildet derart, dass sie gleichzeitig die Werkstückauflage (208) bildet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem diese als Walze ausgebildet ist, insbesondere rotierbare Walze, über welche das insbesondere bandförmig ausgebildete Werkstück (2) dem Bearbeitungsraum (302) zugeführt wird. Diese Umlenkeinrichtung und Werkstückauflage (208) bewirkt wie in den zuvorigen Ausführungsformen, dass das Werkstück (2) von der Zuführ- und/oder Entnahmeebene (B) in die Bearbeitungsebene (W) gebracht wird. Die Umlenkeinrichtung und Werkstückauflage (208) ist hier zumindest bereichsweise innerhalb des Bearbeitungsraums (302) angebracht. Die Umlenkeinrichtung und Werkstückauflage (208) kann insbesondere aus einem Material bestehen oder dieses zumindest an ihrer Oberfläche umfassen, welches Röntgenstrahlung absorbiert. Insbesondere geeignet sind glasbasierte Materialien oder Kunststoffe, insbesondere mit Glas gefüllte Kunststoffe. A further embodiment is shown in Fig. 10. Here, a deflection device is further developed such that it simultaneously forms the workpiece support (208). This can be achieved, for example, by designing it as a roller, in particular a rotatable roller, via which the workpiece (2), in particular a belt-shaped one, is fed to the processing space (302). This deflection device and workpiece support (208), as in the previous embodiments, causes the workpiece (2) to be brought from the feed and/or removal plane (B) into the processing plane (W). The deflection device and workpiece support (208) are here mounted at least in regions within the processing space (302). The deflection device and workpiece support (208) can in particular consist of a material, or at least comprise this on its surface, which absorbs X-rays. Glass-based materials or plastics, in particular glass-filled plastics, are particularly suitable.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, in welcher die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) in einem Abstand A vom Ort der Laserbearbeitung (1 ) und/oder des Laserfokus (1 ) beabstandet ist. A wird gemessen vom Laserfokus (1 ), genauer gesagt von der Zentrallinie des Laserfokus, bis zur inneren Wandung des Abschirmungselements (300) an der Stelle, an welcher die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) vorhanden ist. Der Abstand A wird so gewählt, dass die entstehende Röntgenstrahlung durch eine ausreichend lange Luftstrecke treten muss, in welcher sie wie zuvor beschrieben durch die Luft absorbiert wird, bevor sie der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) mit unerwünscht hoher Dosisleistung entkommen könnte. Da wie beschrieben bei der genannten Bearbeitung von glasbasierten Materialien Röntgenstrahlung im Energiebereich um 8 keV und/oder größer auftritt, wird A vorteilhafterweise im Bereich 10 mm bis 1000 mm gewählt. Weil in dieser Ausführungsform die Bearbeitungsebene (W) in der Ebene der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) liegt, ist diese Ausführungsform sowohl für Werkstücke (2) geeignet, welche nicht flexibel genug für eine Umlenkung sind, oder aber auch für Umgebungen, in denen ausreichend Bauraum zur Verfügung steht und diese am einfachsten zu realisierende Ausführung bevorzugt wird. Fig. 11 shows a further embodiment in which the feed and/or removal opening (320) is spaced at a distance A from the location of the laser processing (1 ) and/or the laser focus (1 ). A is measured from the laser focus (1 ), more precisely from the center line of the laser focus, to the inner wall of the shielding element (300) at the location where the feed and/or removal opening (320) is present. The distance A is selected so that the resulting X-radiation must pass through a sufficiently long air gap, in which it is absorbed by the air as described above, before it can escape the feed and/or removal opening (320) with an undesirably high dose rate. Since, as described, X-radiation in the energy range around 8 keV and/or higher occurs during the aforementioned processing of glass-based materials, A is advantageously selected in the range 10 mm to 1000 mm. Because in this embodiment the processing plane (W) lies in the plane of the feed and/or removal opening (320), this embodiment is suitable both for workpieces (2) which are not flexible enough for deflection, and for environments in which sufficient installation space is available and this simplest embodiment to implement is preferred.

In der Auslegung des Abstands A ist auch zu berücksichtigen, dass das Material des Werkstücks 2 selbst die entstehende Röntgenstrahlung absorbiert, und zwar effizienter als in Luft. Üblicherweise wird in z-Richtung betrachtet, d.h. im Volumen und/oder der Tiefe des Werkstücks (2) hauptsächlich die Röntgenstrahlung. Da es zu einer Selbstabsorption des glasbasierten Materials kommt, entweicht der Hauptanteil XEm der entstehenden Röntgenstrahlung, insbesondere der Anteil mit der höchsten Dosisleistung, unter einem Winkel a dem Bearbeitungsort, wobei a gemessen wird von der Oberfläche des Werkstücks (2). Bei geeignetem Abstand A trifft diese (genauer gesagt der Hauptanteil), insbesondere weil gilt a > 1 ° oder 1 ° < a < 90°, nicht durch die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320). When designing the distance A, it must also be taken into account that the material of the workpiece 2 itself absorbs the resulting X-radiation, and more efficiently than in air. Typically, the z-direction is considered, i.e., the X-radiation is mainly absorbed in the volume and/or depth of the workpiece (2). Since self-absorption of the glass-based material occurs, the majority of the resulting X-radiation, in particular the portion with the highest dose rate, escapes at an angle α from the processing location, where α is measured from the surface of the workpiece (2). At a suitable distance A, this (more precisely the majority of it) does not pass through the feed and/or removal opening (320), in particular because α > 1° or 1° < α < 90°.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die weiteren Abschirmungselemente (310, 300) einzeln oder in Kombination optional auch in dieser Ausführungsform vorhanden sein können. At this point it should be mentioned that the further shielding elements (310, 300) can optionally also be present in this embodiment, individually or in combination.

Das Prinzip der richtungsabhängigen Emission von Röntgenstrahlung XEm bei der Bearbeitung von glasbasierten Materialien mit ultrakurzen Laserpulsen wird anhand der Fig. 12 näher erläutert. Dargestellt ist der Bearbeitungsort (1 ) des Laserstrahls im Werkstück (2). Dies ist der Ort, an dem die Wechselwirkung stattfindet, d.h. an dem insbesondere das Plasma wie beschrieben erzeugt wird, insbesondere im Bereich des Laserfokus. Innerhalb des Werkstücks (2) aus glasbasiertem Material findet eine stärkere Absorption statt. Außerhalb des Werkstücks findet eine Absorption an Luft statt, die allerdings schwächer ist als die durch das Werkstückmaterial selbst. Weil der Hauptanteil der emittierten Röntgenstrahlung im Volumen des Werkstücks (2) und damit in z-Richtung unterhalb der Werkstückoberfläche entsteht, tritt der Hauptanteil der Röntgenstrahlung XEm unter einem Winkel a aus der Werkstückoberfläche aus. a wird gemessen von der Ebene der Werkstückoberfläche und damit in x-y-Richtung. a ist größer als 0°, insbesondere größer als 1°. Insbesondere liegt a im Bereich von 1 ° bis 90°, wobei der Hauptanteil XEm den über alle Emissionswinkel gemittelten arithmetischen Mittelwert der Winkelabhängigen Emissionstärke angibt. Damit ist ersichtlich, dass eine geometrische Auslegung des Bearbeitungsraums (302) und/oder eine geometrisch geeignete Anordnung der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320), insbesondere in Bezug auf Abstand A und/oder Anordnung zur Bearbeitungsebene W in z-Richtung, zur Reduktion der entweichenden Röntgenstrahlung herangezogen werden kann. The principle of direction-dependent emission of X-rays XEm during the processing of glass-based materials with ultrashort laser pulses is explained in more detail in Fig. 12. The figure shows the processing location (1) of the laser beam in the workpiece (2). This is the location where the interaction takes place, ie where the plasma is generated as described, especially in the Laser focus area. Stronger absorption occurs within the workpiece (2) made of glass-based material. Outside the workpiece, absorption in air occurs, although this is weaker than that by the workpiece material itself. Because the majority of the emitted X-rays originate in the volume of the workpiece (2) and thus in the z-direction below the workpiece surface, the majority of the X-rays XEm exit the workpiece surface at an angle α. α is measured from the plane of the workpiece surface and thus in the xy-direction. α is greater than 0°, in particular greater than 1°. In particular, α lies in the range from 1° to 90°, with the majority XEm indicating the arithmetic mean of the angle-dependent emission intensity averaged over all emission angles. It is thus evident that a geometric design of the processing space (302) and/or a geometrically suitable arrangement of the feed and/or removal opening (320), in particular with regard to distance A and/or arrangement to the processing plane W in the z-direction, can be used to reduce the escaping X-radiation.

Fig. 13 stellt eine weiter Ausführungsform dar, in welcher die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) durch zumindest eine Umlenkeinrichtung und/oder Zuführ- und/oder Entnahmemittel (203) sozusagen verschlossen ist. Diese besteht oder umfasst vorteilhaft ein Material, welches Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere die bzgl. des Abschirmungselements (300) beschriebenen Materialien und/oder die zuvor genannten Kunststoffe und/oder gefüllten Kunststoffe. Diese Zuführ- und/oder Entnahmemittel (203) können insbesondere als Walze ausgeführt sein. Eine geeignete Kombination und/oder Anordnung dieser Zuführ- und/oder Entnahmemittel (203) kann wie in beispielsweise der Fig. 13 gezeigt die Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) für die Röntgenstrahlung verschließen. Fig. 13 shows a further embodiment in which the supply and/or removal opening (320) is, so to speak, closed by at least one deflection device and/or supply and/or removal means (203). This advantageously consists of or comprises a material that absorbs X-ray radiation, in particular the materials described with regard to the shielding element (300) and/or the aforementioned plastics and/or filled plastics. These supply and/or removal means (203) can in particular be designed as a roller. A suitable combination and/or arrangement of these supply and/or removal means (203) can close the supply and/or removal opening (320) for the X-ray radiation, as shown, for example, in Fig. 13.

Eine alternative Möglichkeit zum Verschluss der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) ist in der Fig. 14 dargestellt. Hier wird diese durch einen Vorhang (326) aus röntgenabsorbierenden Medien verschlossen, insbesondere Fluiden. Die Fluide können durch beispielsweise Fluiddüsen (325) im Bereich der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) appliziert werden. Solche sind im beispielsweise ein Gasvorhang und/oder ein Wasservorhang. An alternative possibility for closing the supply and/or removal opening (320) is shown in Fig. 14. Here, it is closed by a curtain (326) of X-ray absorbing media, in particular fluids. The fluids can be introduced, for example, through fluid nozzles (325) in the area of the supply and/or removal opening. The removal opening (320) can be applied. These include, for example, a gas curtain and/or a water curtain.

An dieser Stelle sie nochmals betont, dass alle bezüglich einer Ausführungsform gezeigten und/oder beschriebenen Elemente mit andern Ausführungsformen kombinierbar sind. Der Fachmann kann durch die hierein zur Verfügung gestellte Lehre eine Vorrichtung erstellen, welche den individuellen Anforderungen genügt sowie einen effizienten Röntgenschutz bereitstellen kann. At this point, it is emphasized again that all elements shown and/or described with respect to one embodiment can be combined with other embodiments. Using the teachings provided herein, a person skilled in the art can create a device that meets individual requirements and can provide effective X-ray protection.

Fig. 15 zeigt eine Ausführungsorm, in welcher die hierin beschriebene Vorrichtung (100) in einer Produktionsumgebung für glasbasierte Werkstücke (2) als Bandmaterial eingesetzt wird. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich dabei insbesondere bei dem Werkstück (2) um Ultradünnglas, das mittels eines Downdrawverfahrens aus einem Ziehtank (250) gewonnen wird. Eine entsprechende Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ebenfalls bei alternativen Ultradünnglas-Herstellungsverfahren wie dem Overflow-Fusion- Verfahren möglich. Das Ultradünnglas hat hier eine Materialstärke im zuvor genannten Bereich, vorteilhaft von in etwa höchstens 400 pm oder 100 pm, insbesondere beträgt die Materialstärke in diesem Beispiel von 20 pm bis 50 pm. Mittels einer Umlenkeinrichtung (203) wird das Bandmaterial in Richtung der Vorrichtung (100) mit dem Laser (3) und den Abschirmungselementen (300, 310) umgelenkt. Aufgrund des Abstands zum Ziehtank erfolgt die Laserbearbeitung hier im Kaltbereich der Anlage. Es ist aber ebenso möglich, dass die Laserbearbeitung im Heißbereich näher in Richtung des Ziehtanks (250) stattfindet. Das Bandmaterial kann beispielsweise auf einer Trommel in Form einer Rolle, hier eine Glasrolle (221), aufgenommen und/oder gelagert werden. Dazu wird die Trommel entsprechend der Abzugsgeschwindigkeit des Glasbandes rotiert. Die hierin beschriebene Vorrichtung (100) kann insbesondere zum Bortenschnitt und/oder Querschnitt des Glasbandes (2) eingesetzt werden. Fig. 15 shows an embodiment in which the device (100) described herein is used in a production environment for glass-based workpieces (2) as strip material. In the present example, the workpiece (2) is, in particular, ultra-thin glass obtained from a drawing tank (250) by means of a downdraw process. A corresponding application of the method according to the invention is also possible with alternative ultra-thin glass production processes such as the overflow fusion process. The ultra-thin glass here has a material thickness in the aforementioned range, advantageously of approximately at most 400 pm or 100 pm; in particular, the material thickness in this example is from 20 pm to 50 pm. By means of a deflection device (203), the strip material is deflected in the direction of the device (100) with the laser (3) and the shielding elements (300, 310). Due to the distance from the drawing tank, the laser processing takes place in the cold area of the system. However, it is also possible for the laser processing to take place in the hot area closer to the drawing tank (250). The strip material can, for example, be picked up and/or stored on a drum in the form of a roll, here a glass roll (221). For this purpose, the drum is rotated according to the draw-off speed of the glass strip. The device (100) described herein can be used in particular for edge cutting and/or cross-cutting the glass strip (2).

In Fig. 16 sind drei Burstpakete von Laserpulsen als Auftragung der Intensität I des Laserpulses über der Zeit t dargestellt. Da die Energie eines einzelnen Laserpulses dem Integral der Laserleistung über die Zeit entspricht, korreliert die Energie E eines Laserpulses mit dessen Intensität in einer betrachteten Normfläche. Entsprechend entspricht die Darstellung auch einer schematischen Auftragung der Laserpulsenergie über die Zeit. Gezeigt sind drei Burstpakete von jeweils vier Laserpulsen, hier Bursteinzelpulse, wobei die Burstdauer Tb beträgt. Tb wird vom Zeitpunkt der höchsten Intensität des jeweils ersten Laserpulses (41 ) des Burstpakets bis zum Zeitpunkt der höchsten Intensität des jeweils letzten Pulses eines Burstpakets bestimmt. In Fig. 16, three burst packets of laser pulses are shown as a plot of the intensity I of the laser pulse over time t. Since the energy of a single laser pulse corresponds to the integral of the laser power over time, the energy E of a laser pulse correlates with its intensity in a considered standard area. Accordingly, the representation also corresponds to a schematic plot of the laser pulse energy over time. Shown are three burst packets of four laser pulses each, here single burst pulses, with the burst duration being Tb. Tb is determined from the time of the highest intensity of the first laser pulse (41 ) of the burst packet to the time of the highest intensity of the last pulse of a burst packet.

Im angegebenen Beispiel beträgt die Anzahl der Bursteinzelpulse in einem Burstpaket vier. Vorteilhaft sind beispielsweise von zwei bis 20 Bursteinzelpulse und/oder von 2 bis 10 Bursteinzelpulse im Burstpaket. Die Einzelpulsbreite beträgt vorteilhaft von 300 fs bis 11 ps. Tb lieg vorteilhaft in dem Bereich von 1 ps bis 500 ns und Ti von 400 fs bis 400 ns. Für die Erzeugung eines hohlkanalförmigen Filaments in einem glasbasierten Werkstück kann vorteilhaft die Einstrahlung eines einzigen Burstpakets auf das Werkstück ausreichend sein. Ebenso möglich und vorteilhaft ist aber auch die Anwendung von zwei bis 10 Burstpaketen, insbesondere von 2 bis 5 Burstpaketen. Der zeitliche Abstand der einzelnen Burstpakete wird als Inter-Burst-Delay Td bezeichnet. 1/Td kann vorteilhaft betragen von 1 bis 1000kHz. In the given example, the number of individual burst pulses in a burst packet is four. Advantageous, for example, are from two to 20 individual burst pulses and/or from 2 to 10 individual burst pulses in the burst packet. The individual pulse width is advantageously from 300 fs to 11 ps. Tb is advantageously in the range from 1 ps to 500 ns and Ti from 400 fs to 400 ns. To produce a hollow channel-shaped filament in a glass-based workpiece, irradiation of the workpiece with a single burst packet may advantageously be sufficient. However, the use of two to 10 burst packets, in particular from 2 to 5 burst packets, is equally possible and advantageous. The time interval between the individual burst packets is referred to as the inter-burst delay Td. 1/Td can advantageously be from 1 to 1000 kHz.

Diese vorgenannten Parameter werden insbesondere in Abhängigkeit von der spezifischen Zusammensetzung des glasbasierten Material des Werkstücks und den gewünschten Geometrien des Filaments und Abständen von Filamenten untereinander ausgewählt. These aforementioned parameters are selected in particular depending on the specific composition of the glass-based material of the workpiece and the desired geometries of the filament and distances between filaments.

Die Energie Epo des ersten Einzelpulses (41 ) eines Burstpaktes vorteilhaft so eingestellt werden, dass sie größer als die Energie Epx des letzten Einzelpulses (42) des selben Burstpaktes ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich dadurch die emittierte Röntgenstrahlung reduzieren lässt. The energy Epo of the first individual pulse (41) of a burst can advantageously be set such that it is greater than the energy Ep x of the last individual pulse (42) of the same burst. The inventors have found that this reduces the emitted X-ray radiation.

Die Fig. 17a bis 17d zeigen exemplarisch vorteilhafte Verläufe der Energien der Bursteinzelpulse über der zeit t in einem einzelnen Burstpaket. Der Einfachheit halber sind die Verläufe als Kurven und nicht als diskrete Wertepunkte angegeben. Die Zahl der Einzelpulse im Burstpaket ist beliebig, vorteilhaft innerhalb der voran genannten Bereiche. Der einfachste Energieverlauf ist ein linearer Verlauf entsprechend Fig. 17a. Bei diesem nehmen die Einzelpulsenergien innerhalb des Burstpakets zumindest im Wesentlichen um den gleichen Betrag ab. Es ist ebenso möglich, dass der oder die ersten Einzelpulse des Burstpakets eine zumindest im Wesentlichen gleiche Energie aufweisen, und die folgenden Pulse eine geringere, insbesondere ebenso konstante Energie. Dies entspricht einem zweistufigen Energieverlauf, wie in Fig. 17b dargestellt. Figures 17a to 17d show exemplary advantageous curves of the energies of the individual burst pulses over time t in a single burst packet. For simplicity For clarity, the curves are shown rather than discrete value points. The number of individual pulses in the burst packet is arbitrary, but preferably within the ranges mentioned above. The simplest energy curve is a linear curve as shown in Fig. 17a. In this case, the individual pulse energies within the burst packet decrease by at least essentially the same amount. It is also possible for the first individual pulse(s) of the burst packet to have at least essentially the same energy, and for the following pulses to have a lower, in particular equally constant, energy. This corresponds to a two-stage energy curve, as shown in Fig. 17b.

Ebenso möglich sind nichtlineare Verläufe, zum Beispiel eine exponentielle Abnahme der Einzelpulsenergien im Burstpaket entsprechend Fig. 17c. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einzelpulsenergie im Burstpaket zunächst ansteigt und dann wieder abfällt, wobei der erste Einzelpuls vorteilhaft eine höhere Energie aufweist als der letzte. Der oder die auf den ersten Einzelpulse folgenden Laserpulse weisen dann eine höhere Energie auf, die dann zum letzten Einzelpuls hin abfällt. Ein solcher Verlauf ist in Fig. 17d gezeigt. Nonlinear curves are also possible, for example, an exponential decrease in the individual pulse energies in the burst packet as shown in Fig. 17c. It can also be provided that the individual pulse energy in the burst packet initially increases and then decreases again, with the first individual pulse advantageously having a higher energy than the last. The laser pulse(s) following the first individual pulse then have a higher energy, which then decreases towards the last individual pulse. Such a curve is shown in Fig. 17d.

In den Fig. 18a bis 18c sind die Querschnitte durch filamentierte Werkstücke (2) aus glasbasiertem Material dargestellt, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren erzeugbar sind, um schematisch mögliche Formen von hohlkanalförmigen Filamenten zu verdeutlichen. Fig. 18a zeigt den einfachsten Fall, wenn zylinderförmige Hohlkanäle als Filamente (180) in das Werkstück (2) eingebracht werden. Die Filamente liegen im Wesentlichen im Bereich des Laserfokus (1). Die Filamentachse A geht durch den Mittelpunkt des Filaments. Die Filamentwände sind achssymmetrisch. Im dargestellten Beispiel verbinden die Filamente (180) die Oberseite (0) des Werkstücks (2) mit dessen Unterseite (U). Das hohlkanalförmige Filament (180) stellt somit einen Durchgangskanal oder eine Durchgangsöffnung dar. Wie zuvor beschrieben ist es auch möglich, dass das Filament im Werkstück endet. In diesem nicht dargestellten Fall repräsentiert es ein Sackloch. Das Werkstück weist die Werkstückdicke (s) auf. Die Werkstückdicke (s) umfasst den Bereich von Ultradünnglas oder Dünnstglas mit wenigen Mikrometern Dicke bis hin zu Normalglas mit Dicken von mehreren Zentimetern. Insbesondere angewendet wird der Bereich von 10 pm bis 200 pm, mithin der Bereich der Dünnstgläser einschließlich Ultradünngläser, sowie der Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, mithin der Bereich der Substrat- oder Flachgläser. 18a to 18c show cross sections through filamented workpieces (2) made of glass-based material that can be produced using the device according to the invention and the described method, in order to schematically illustrate possible shapes of hollow channel-shaped filaments. Fig. 18a shows the simplest case when cylindrical hollow channels are introduced into the workpiece (2) as filaments (180). The filaments lie essentially in the area of the laser focus (1). The filament axis A passes through the center of the filament. The filament walls are axially symmetrical. In the example shown, the filaments (180) connect the top side (O) of the workpiece (2) with its bottom side (U). The hollow channel-shaped filament (180) thus represents a through-channel or a through-opening. As previously described, it is also possible for the filament to end in the workpiece. In this case, not shown, it represents a blind hole. The workpiece has the workpiece thickness (s). The workpiece thickness (s) covers the range of ultra-thin glass or very thin glass with a few micrometers Thicknesses up to normal glass with thicknesses of several centimeters. Particularly used are the range from 10 μm to 200 μm, i.e. the range of very thin glasses including ultra-thin glasses, as well as the range from 0.5 mm to 3 mm, i.e. the range of substrate or flat glasses.

In der Fig. 18a ist auch der Kompressionsbereich (22) dargestellt, der das Filament umgibt. Der Kompressionsbereich, oder auch Kompressionszone genannt, und dessen Entstehen wurden voran ausführlich beschrieben. Er erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Filamentachse in das Material des Werkstücks hinein.Figure 18a also shows the compression region (22) surrounding the filament. The compression region, also called the compression zone, and its formation have been described in detail above. It extends essentially perpendicular to the filament axis into the material of the workpiece.

Entsprechend Fig. 18b kann auch ein kegelstumpfförmiges Filament (180) vorgesehen sein, das synonym als v-förmiges Filament bezeichnet wird. Auch ein solches ist als hohlkanalförmig zu bezeichnen. Das kegelstumpfförmige Filament ist insbesondere auch achsymmetrisch zur Filamentachse (A). In der vorliegenden Darstellung öffnet sich das Filament zur Unterseite des Werkstücks hin. Das bedeutet, dass der Durchmesser (dU) des Filaments (180) an der Unterseite des Werkstücks (2) größer ist als der Durchmesser (dO) an der Oberseite. Nicht dargestellt aber möglich ist wiederum die Ausführung als Sackloch. Die Aufweitung des Filaments in Richtung einer Seite des Werkstücks kann insbesondere durch das Einstellen der Fokuslage der strahlformenden Optik erreicht werden, insbesondere durch Einstellen der Konvergenz des Laserstrahls und den Abstand zum Werkstück. Übliche Kanalwinkel ß betragen etwa von 0,05 bis 0,1 °. Dieser Kanalwinkel wird gemessen zwischen der Senkrechten durch das Werkstück und der inneren Wandung des Filaments und entspricht damit dem halben Öffnungswinkel. According to Fig. 18b, a truncated cone-shaped filament (180) can also be provided, which is synonymously referred to as a V-shaped filament. This can also be described as having a hollow channel. The truncated cone-shaped filament is, in particular, also axisymmetric to the filament axis (A). In the present illustration, the filament opens towards the underside of the workpiece. This means that the diameter (dU) of the filament (180) on the underside of the workpiece (2) is larger than the diameter (dO) on the top. Not shown but again possible is a design as a blind hole. The expansion of the filament towards one side of the workpiece can be achieved in particular by adjusting the focus position of the beam-shaping optics, in particular by adjusting the convergence of the laser beam and the distance from the workpiece. Typical channel angles ß are approximately 0.05 to 0.1°. This channel angle is measured between the perpendicular through the workpiece and the inner wall of the filament and thus corresponds to half the opening angle.

In Fig. 18c sind sanduhrförmige oder synonym x-förmige Filamente (180), wiederum ausgebildet als durchgehende Hohlkanäle, dargestellt. Diese Ausführungsform lässt sich insbesondere dadurch erzeugen, dass der Bereich der engsten Fokussierung des Lasers in das Volumen des Werkstücks gelegt wird. Für die Kanal- und/oder Öffnungswinkel ß sind die gleichen Bereiche vorteilhaft wie für die v-förmigen Filamente genannt. Die x-förmigen Filamente (180) zeichnen sich durch eine Ein- schnürung des Filamentdurchmessers in einem Bereich entlang der Filamentachse (A) aus. In dem dargestellten Beispiel liegt die Einschnürung in der Mitte des Werkstücks (2), d.h. in gleichem Abstand zu dessen Oberflächen. Es gibt ebenso Ausführungsformen, bei denen die Einschnürung näher an einer Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist als an der Gegenüberliegenden. Fig. 18c shows hourglass-shaped or synonymously x-shaped filaments (180), again designed as continuous hollow channels. This embodiment can be produced in particular by placing the area of the narrowest focus of the laser within the volume of the workpiece. The same ranges as mentioned for the v-shaped filaments are advantageous for the channel and/or opening angles ß. The x-shaped filaments (180) are characterized by a Constriction of the filament diameter in a region along the filament axis (A). In the example shown, the constriction is located in the center of the workpiece (2), i.e., at the same distance from its surfaces. There are also embodiments in which the constriction is located closer to one surface of the workpiece than to the opposite one.

Der Kompressionsbereich (22) ist der Übersichtlichkeit wegen nicht in den Fig. 18b und 18c dargestellt. Selbstverständlich kann er aber auch im Fall der v- und/oder x- förmigen Filamente (180) vorhanden sein. Er folgt dann insbesondere der jeweiligen Kanalwand. For clarity, the compression region (22) is not shown in Figs. 18b and 18c. However, it can of course also be present in the case of V- and/or X-shaped filaments (180). In this case, it follows the respective channel wall.

Fig. 19 zeigt die Aufsicht auf ein filamentiertes Werkstück (2). Die hohlkanalförmigen Filamente (180) sind in einem vorgegebenen Muster in dem Werkstück (2) angeordnet. Man spricht hier auch von einem strukturierten Werkstück (2). Die Filamente (180) sind von dem Kompressionsbereich (22) umgeben, in dem wie zuvor beschrieben das Material des Werkstücks durch die Einwirkung der Bestrahlung mit den ultrakurzen Laserpulsen verdichtet ist. Wie ebenfalls zuvor beschrieben liegt eine Kompression von mindestens 1% in einem Radius von 3 pm, der sogenannten Kompressionsmesslinie (23), um die Filamentachse herum vor. Das bedeutet, dass an dieser Kompressionsmesslinie (23) der Grad der Verdichtung, synonym Kompression genannt, bestimmt wird. Fig. 19 shows a top view of a filamented workpiece (2). The hollow channel-shaped filaments (180) are arranged in a predetermined pattern in the workpiece (2). This is also referred to as a structured workpiece (2). The filaments (180) are surrounded by the compression region (22), in which, as described above, the material of the workpiece is compacted by the effect of irradiation with the ultrashort laser pulses. As also described above, a compression of at least 1% is present in a radius of 3 pm, the so-called compression measurement line (23), around the filament axis. This means that the degree of compaction, synonymously referred to as compression, is determined at this compression measurement line (23).

Fig. 20 zeigt schematisch den allgemeinen Mechanismus, nach dem das Trennen von glasbasierten Werkstücken mit Hilfe von Laserfilamentierung erfolgen soll. Es ist die Aufsicht auf ein Werkstück dargestellt. Die Filamente (180) sind von Mikrorissen (50) der Länge RL umgeben. Die Mikrorisse entstehen laut gängiger Erklärung durch die Schockwelle, welche die Plasmaexplosion im Fokusbereich des ultrakurzen Laserpulses im Material des Werkstücks (2) erzeugen und wobei Röntgenstrahlung entstehen kann. Verbinden sich Mikrorisse (50) zu einem verbundenen Mikroriss (51 ) eines benachbarten Filaments, können diese verbunden Mikrorisse (51 ) eine durchgehende Risslinie bilden, entlang derer das Werkstück getrennt werden kann. Fig. 21 zeigt schematisch die Aufsicht auf ein weiteres Werkstück (2), das filamentiert wurde mit abnehmender Einzelpulsenergie im Burstpaket. Dadurch, dass hierbei die Energie des letzten Einzelpulses eines Burstpakets kleiner ist als die Energie des ersten Einzelpulses einen Burstpakets, das für die Erzeugung eines Filaments (180) eingesetzt wird, ist die Risslänge RL kürzer als nach dem Stand der Technik und es wird weniger Röntgenstrahlung erzeugt und/oder emittiert. Es wird vermutet, dass die Reduzierung der Laserpulsenergien im Burstpaket einen unkontrollierten Energieeintrag in das Material des Werkstücks (2) zumindest verringert. Der Energieeintrag in das Plasma wird sozusagen besser kontrolliert. Dabei entsteht dann auch weniger Röntgenstrahlung. Dies ist insofern überraschend, da üblicherweise davon ausgegangen wird, dass es günstiger ist, beim Filamentieren möglichst viel Laserenergie im Material des Werkstücks zu deponieren. Fig. 20 schematically shows the general mechanism by which glass-based workpieces are to be separated using laser filamentation. It shows a top view of a workpiece. The filaments (180) are surrounded by microcracks (50) of length RL. According to common explanations, the microcracks are caused by the shock wave generated by the plasma explosion in the focal region of the ultrashort laser pulse in the material of the workpiece (2), which can generate X-rays. If microcracks (50) combine to form a connected microcracks (51) in a neighboring filament, these connected microcracks (51) can form a continuous crack line along which the workpiece can be separated. Fig. 21 shows a schematic top view of another workpiece (2) that was filamented with decreasing individual pulse energy in the burst packet. Because the energy of the last individual pulse of a burst packet is smaller than the energy of the first individual pulse of a burst packet used to create a filament (180), the crack length RL is shorter than in the prior art and less X-ray radiation is generated and/or emitted. It is assumed that reducing the laser pulse energies in the burst packet at least reduces uncontrolled energy input into the material of the workpiece (2). The energy input into the plasma is, so to speak, better controlled. This also results in less X-ray radiation. This is surprising because it is usually assumed that it is more advantageous to deposit as much laser energy as possible in the material of the workpiece during filamentation.

Die Mikrorisse (50) setzen sich in der Aufsicht betrachtet in der Regel strahlenförmig vom Filament (180) als Mittelpunkt in das Material des Werkstücks fort. Auch hier können sich die Mikrorisse benachbarter Filamente zu einem oder einer Mehrzahl von verbundenen Mikrorissen (51 ) verbinden und so eine Trennlinie bilden. When viewed from above, the microcracks (50) generally radiate from the filament (180) as the center into the workpiece material. Here, too, the microcracks of neighboring filaments can combine to form one or more connected microcracks (51), thus forming a dividing line.

Die verkürzte Risslänge RL hat somit zwar den Nachteil, dass die Filamente (1 ) näher zueinander angeordnet werden müssen, um verbundene Filamente (51) und somit eine Trennlinie auszubilden. Dies wird aber durch den Vorteil ausbalanciert, dass sich damit auch kürzere und/oder weniger Mikrorisse abseits der Trennlinie in das Material des Werkstücks (2) hinein fortsetzen. Diese schwächen ansonsten die nach dem Trennen entstehende Kante des Werkstücks, was sich in einer verminderten Kantenfestigkeit manifestiert. Eine hohe Kantenfestigkeit ist aber vorteilhaft, da die Weiterverarbeitung und/oder Anwendung des filamentierten Werkstücks damit rationeller erfolgen kann und insbesondere weniger Ausschuss entsteht. Ebenso wird dieser potentielle Nachteil auch durch die Reduzierung der Röntgenstrahlung aufgewogen. Fig. 22 erläutert eine vorteilhafte Ausführungsform in einer Darstellung analog den Fig. 20 bis 21 . Nach dieser verlaufen sich die Mikrorisse (50) innerhalb des Kompressionsbereichs (22). Die Risslänge RL ist somit geringer als die Breite des Kompressionsrings um die Filamente (180). Um eine durchgehende Trennlinie mit verbundenen Mikrorissen (51 ) zu bilden, müssen die Kompressionsbereiche (22) zumindest aneinander angrenzen und/oder überlappen. Dies gilt insbesondere für die Kompressionsmesslinie. Sind die Filamente (180) zu weit voneinander entfernt, bildet sich kein Mikroriss (52) und somit eine an dieser Stelle unterbrochene Trennlinie aus. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, um die für die tatsächliche Separierung der Teile des Werkstücks entlang der Trennlinie notwendige Bruchkraft einzustellen. In vielen Fällen ist es nämlich vorteilhaft, wenn sich das filamentierte Werkstück nicht von allein trennt oder separiert, sondern dafür eine zusätzliche mechanische Kraft, die Trennkraft, erforderlich ist. Dies kann die Weiterverarbeitung, insbesondere den Transport, von filamentierten Werkstücken erleichtern. The shortened crack length RL does have the disadvantage that the filaments (1) have to be arranged closer together in order to form connected filaments (51) and thus a parting line. However, this is balanced out by the advantage that shorter and/or fewer microcracks continue away from the parting line into the material of the workpiece (2). Otherwise, these weaken the edge of the workpiece that is created after parting, which manifests itself in reduced edge strength. However, high edge strength is advantageous because it allows further processing and/or application of the filamented workpiece to be carried out more efficiently and, in particular, results in less waste. This potential disadvantage is also offset by the reduction in X-ray radiation. Fig. 22 explains an advantageous embodiment in a representation analogous to Figs. 20 to 21 . According to this embodiment, the microcracks (50) run within the compression region (22). The crack length RL is thus less than the width of the compression ring around the filaments (180). In order to form a continuous parting line with connected microcracks (51), the compression regions (22) must at least be adjacent to one another and/or overlap. This applies in particular to the compression measuring line. If the filaments (180) are too far apart, no microcracks (52) form and thus a parting line is interrupted at this point. This can be particularly advantageous for setting the breaking force necessary for the actual separation of the parts of the workpiece along the parting line. In many cases, it is advantageous if the filamented workpiece does not separate or detach on its own, but rather an additional mechanical force, the separation force, is required. This can facilitate further processing, especially transport, of filamented workpieces.

Im vorliegenden Beispiel der Fig. 22 wird ebenfalls eine Abnahme der Einzelpulsenergie im Burstpaket angewendet und damit erreicht, dass sich die Mikrorisse (50) im Kompressionsbereich (22) sozusagen totlaufen. In dem verdichteten Material ist die Rissausbreitung anscheinend gehemmt, so dass sich die wie beschrieben abnehmenden Einzelpulsenergien im Burstpaket besonders gut so einstellen lassen, dass die Mikrorisse (50) innerhalb des Kompressionsbereichs (22) enden, insbesondere innerhalb der Kompressionsmesslinie, bei gleichzeitiger Minimierung der entstehenden Röntgenstrahlung. Die Kompressionsmesslinie ist zur Verbesserung der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt. In the present example of Fig. 22, a decrease in the individual pulse energy in the burst packet is also applied, thus causing the microcracks (50) in the compression region (22) to essentially die out. Crack propagation is apparently inhibited in the compacted material, so that the decreasing individual pulse energies in the burst packet, as described, can be particularly well adjusted so that the microcracks (50) terminate within the compression region (22), in particular within the compression measurement line, while simultaneously minimizing the resulting X-ray radiation. The compression measurement line is not shown here for clarity.

Eine insbesondere vorteilhafte Ausführungsform ist durch Fig. 23 repräsentiert. In der Darstellungsform ist diese analog zu den Fig. 20 bis 22, eine Steuerung der Energie der Einzelpulse im Burstpaket ist optional, aber nicht notwendig. In der Aufsicht ist der Laserfokus in Richtung der Trennlinie, insbesondere der vorgesehenen Trennlinie, aufgeweitet. Somit wird wie zuvor beschrieben eine Vorzugsrichtung erzeugt. Diese hat zur Folge, dass die Risslänge RL von Mikrorissen (50) in Vorzugsrichtung (VR) größer ist als die Risslänge von Mikrorissen (50), die nicht in die Vorzugsrichtung verlaufen. Damit kann erreicht werden, dass die Filamente (180) in der Vorzugsrichtung weiter entfernt voneinander angeordnet werden können, sich Mikrorisse in Vorzugsrichtung zu verbundenen Mikrorissen (51 ) ausbilden und somit eine Trennlinie erzeugen, sich aber nur weniger und/oder kürzere Mikrorisse in das Material des Werkstücks (2) hinein fortsetzen und damit eine geringere Schwächung der Kante erfolgt. Durch die beschriebene Abnahme der Einzelpulsenergien im Burstpaket ist es insbesondere vorteilhaft möglich, die Mikrorisse außerhalb der Vorzugsrichtung im Kompressionsbereich (22) einzugrenzen, insbesondere innerhalb der Kompressionsmesslinie, während sich Mikrorisse (50) in Richtung der Vorzugsrichtung außerhalb des Kompressionsbereichs fortpflanzen. A particularly advantageous embodiment is represented by Fig. 23. The representation is analogous to Figs. 20 to 22; controlling the energy of the individual pulses in the burst packet is optional, but not necessary. In the top view, the laser focus is widened in the direction of the dividing line, in particular the intended dividing line. Thus, as described above, a Preferred direction. This has the consequence that the crack length RL of microcracks (50) in the preferred direction (VR) is greater than the crack length of microcracks (50) that do not run in the preferred direction. This makes it possible to arrange the filaments (180) further apart from one another in the preferred direction, microcracks in the preferred direction form connected microcracks (51) and thus create a dividing line, but only fewer and/or shorter microcracks propagate into the material of the workpiece (2) and thus less weaken the edge. Due to the described decrease in the individual pulse energies in the burst packet, it is particularly advantageously possible to confine the microcracks outside the preferred direction in the compression region (22), in particular within the compression measurement line, while microcracks (50) propagate in the direction of the preferred direction outside the compression region.

Wie zuvor beschrieben interagiert die Ablationswolke, d.h. die Wolke oberhalb des Werkstücks (2), bestehend aus Material, das durch die Mikroexplosion verdampft und/oder weggeschleudert wird, mit der erzeugten Röntgenstrahlung und kann, neben technischen Vorrichtungen wie einem oben genannten Abschirmungselement, signifikant zur Abschwächung Röntgenstrahlung beitragen. Wenn die Ablationswolke durch die Verwendung eines in die Vorzugsrichtung VR aufgeweiteten Laserstrahls (4) ebenfalls in dieser Richtung aufgeweitet wird, kann dies zu einer vorteilhaften Abschwächung der Röntgenstrahlung in Richtung der Vorzugsrichtung (VR) führen. Weil diese insbesondere in Richtung der Zuführ- und/oder Entnahmeöffnung (320) zeigen kann und/oder dies üblicherweise vorliegt, kann die dort ankommende Röntgenstrahlung in diese Richtung ebenfalls vorteilhaft reduziert werden. As previously described, the ablation cloud, i.e., the cloud above the workpiece (2), consisting of material vaporized and/or ejected by the micro-explosion, interacts with the generated X-ray radiation and, in addition to technical devices such as the aforementioned shielding element, can significantly contribute to X-ray attenuation. If the ablation cloud is also expanded in the preferred direction VR by using a laser beam (4) expanded in this direction, this can lead to a beneficial attenuation of the X-ray radiation in the preferred direction (VR). Because this direction can point in particular toward the feed and/or removal opening (320) and/or this is usually the case, the X-ray radiation arriving there can also be advantageously reduced in this direction.

Somit wird besonders guter Kompromiss aus Bearbeitungseffizienz, Kantenstabilität und Röntgenschutz erzielt. This achieves a particularly good compromise between processing efficiency, edge stability and X-ray protection.

Der Zusammenhang zwischen der Risslänge RL eines individuellen Mikrorisses und dem Winkel Q dessen Verlaufs zur Vorzugsrichtung ist in der Fig. 24 schematisch dargestellt. Die aus der Fig. 24 ablesbaren Aussagen sind qualitativ. Es wird die durchschnittliche Risslänge RL über dem Winkel Q gezeigt. Der Winkel Q gibt wie gesagt den Winkel der Laufrichtung eines Mikrorisses zur Achse der Vorzugsrichtung an, hier am Beispiel einer elliptischen Fokusaufweitung mit der Hauptachse der Ellipse in Vorzugsrichtung. The relationship between the crack length RL of an individual microcrack and the angle Q of its course to the preferred direction is shown schematically in Fig. 24 The information derived from Fig. 24 is qualitative. It shows the average crack length RL versus angle Q. As mentioned, angle Q indicates the angle of the propagation direction of a microcrack to the axis of the preferred direction, here using the example of an elliptical focus expansion with the main axis of the ellipse in the preferred direction.

Es besteht ein hochgradig nichtlinearer Zusammenhang zwischen RL und Q. Senkrecht zur Vorzugsrichtung, bei dem Wert 90° für Q, ist die Risslänge am kürzesten und RL weist den geringsten Wert auf. In Richtung der Vorzugsrichtung, bei dem Wert 0° für Q, ist die Risslänge hingegen am größten. Dies zeigt, dass die effiziente Ausrichtung der Vorzugsrichtung in Richtung der Trennlinien einen überproportionalen Vorteil für die Effektivität des Verfahrens und die Kantenfestigkeit bewirkt. There is a highly nonlinear relationship between RL and Q. Perpendicular to the preferred direction, at a value of 90° for Q, the crack length is shortest and RL has the lowest value. In contrast, in the direction of the preferred direction, at a value of 0° for Q, the crack length is longest. This demonstrates that the efficient alignment of the preferred direction toward the parting lines has a disproportionate advantage for the effectiveness of the process and edge strength.

Die Form des in Vorzugsrichtung aufgeweiteten Fokus ist nicht auf die zuvor beschriebene in der Aufsicht elliptische Form beschränkt. Prinzipiell sind alle anwendbaren Formen von der Erfindung umfasst. In der Fig. 25 sind exemplarisch einige mögliche Aufsichten von in Vorzugsrichtung aufgeweiteten Foki dargestellt. VR bezeichnet die Vorzugsrichtung als Vektor. Diese liegt auf der vorgesehenen Trennlinie (53). Das erste Beispiel ist die elliptische Aufweitung mit der Hauptachse auf der Trennlinie (53). Weiterhin möglich ist eine tropfenförmige Aufweitung, eine herzförmige Aufweitung, eine dreieckige Aufweitung und/oder eine zwei- oder mehrteilige Aufweitung mit der Symmetrieachse auf der Trennlinie (53). The shape of the focus widened in the preferred direction is not limited to the previously described elliptical shape in plan view. In principle, all applicable shapes are encompassed by the invention. Fig. 25 shows some examples of possible plan views of foci widened in the preferred direction. VR denotes the preferred direction as a vector. This lies on the intended dividing line (53). The first example is the elliptical widening with the main axis on the dividing line (53). Also possible are a drop-shaped widening, a heart-shaped widening, a triangular widening, and/or a two- or multi-part widening with the axis of symmetry on the dividing line (53).

Wie gezeigt wurde weist die Erfindung insgesamt den Vorteil auf, dass sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung stellt, welche eine effiziente Bearbeitung von glasbasierten Materialien ermöglicht, aber die Umgebung vor emittierter Röntgenstrahlung schützt. Die dazu eingesetzten Mittel und Maßnahmen sind in Produktionsumgebungen einsetzbar. Bezugszeichenliste As shown, the invention has the overall advantage of providing a device and method that enables efficient processing of glass-based materials while protecting the environment from emitted X-rays. The means and measures used for this purpose are suitable for use in production environments. List of reference symbols

1 Fokusbereich 2 Werkstück 1 Focus area 2 Workpiece

3 Laser 4 Laserstrahl 22 Kompressionsbereich 23 Kompressionsmesslinie 30 strahlformende Optik 41 Erster Puls eines Burstpakets 42 Letzter Puls eines Burstpakets 50 Mikroriss 51 verbundener Mikroriss 52 kein Mikroriss 53 Trennlinie 3 Laser 4 Laser beam 22 Compression region 23 Compression measurement line 30 Beam-forming optics 41 First pulse of a burst packet 42 Last pulse of a burst packet 50 Microcrack 51 Connected microcrack 52 No microcrack 53 Separation line

100 Vorrichtung 180 Filament 200 Positioniereinrichtung 201 Lifteinrichtung 203 Umlenkeinrichtung, Zuführ- und/oder Entnahmemittel 208 Umlenkeinrichtung und Werkstückauflage 210 Steuereinrichtung 221 Rolle 250 Ziehtank 300 Abschirmungselement 302 Bearbeitungsraum 303 Werkstückauflage 305 Freiraum 312 Blende 320 Zuführöffnung, Entnahmeöffnung 400 Sensoreinrichtung 100 Device 180 Filament 200 Positioning device 201 Lifting device 203 Deflection device, feeding and/or removal means 208 Deflection device and workpiece support 210 Control device 221 Roller 250 Drawing tank 300 Shielding element 302 Processing space 303 Workpiece support 305 Free space 312 Aperture 320 Feed opening, removal opening 400 Sensor device

W Bearbeitungsebene B Zuführebene, Entnahmeebene Tb Burstdauer Ti Intra Burst Delay Td Inter Burst Delay Epo Pulsenergie des ersten Pulses eines Burstpakets Epx Pulsenergie des letzten Pulses eines Burstpakets A Filamentachse O Oberseite U Unterseite dO Filamentdurchmesser an der Oberseite dll Filamentdurchmesser an der Unterseite s Werkstückdicke a Winkel von XEm ß Kanalwinkel W Processing plane B Feed plane, removal plane Tb Burst duration Ti Intra burst delay Td Inter burst delay Epo Pulse energy of the first pulse of a burst packet Ep x Pulse energy of the last pulse of a burst packet A Filament axis O Top side U Bottom side dO Filament diameter at the top side dll Filament diameter at the bottom s Workpiece thickness a Angle of XEm ß Channel angle

RL Risslänge RL crack length

VR Vorzugsrichtung VR preferred direction

Q Winkel zur Vorzugsrichtung Q Angle to the preferred direction

XEm emittierte Röntgenstrahlung XEm emitted X-rays

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Vorrichtung (100) zur lasergestützten Bearbeitung eines Werkstücks (2) aus glasbasiertem Material, insbesondere zum Einbringen von Schädigungen in das Werkstück (2), die dazu eingerichtet ist, das Werkstück in der Bearbeitungsebene (W) anzuordnen, mit einem Ultrakurzpulslaser (3) für die Abgabe ultrakurzer Laserpulse mit einer Wellenlänge A und einer Einzelpulsenergie Ep und einer Laserstrahlrichtung mit zumindest einer Komponente in der Richtung z, die senkrecht auf der Bearbeitungsebene (W) ist, wobei der Laser und/oder die Laserpulse so eingerichtet sind, dass das Werkstück zumindest im Wesentlichen transparent für die Wellenlänge A ist, sowie einer strahlformenden Optik (30), die eingerichtet ist, einen Fokusbereich (1 ) des Laserstrahls zu bilden, der im Betriebszustand zumindest teilweise innerhalb des Werkstücks liegt und in dem die Bestrahlungsstärke Ef so groß ist, dass im Betriebszustand Röntgenstrahlung in zumindest einem Energiebereich EM emittiert wird, und wobei zumindest der Fokusbereich (1 ) von zumindest einem Abschirmungselement für Röntgenstrahlung (300) zumindest bereichsweise umgeben ist und so, entweder allein oder in Kombination mit weiteren Abschirmungselementen (310), ein Bearbeitungsraum (302) bereitgestellt wird, wobei das Abschirmungselement (300, 310) aus einem Material besteht oder dieses umfasset, welches eine Röntgenabsorption aufweist, die dem Energiebereich EM angepasst ist; bevorzugt weist das Material des Abschirmungselements (300, 310) eine besonders hohe Röntgenabsorption im Energiebereich EM auf. 1. A device (100) for laser-assisted processing of a workpiece (2) made of glass-based material, in particular for introducing damage into the workpiece (2), which device is configured to arrange the workpiece in the processing plane (W), comprising an ultrashort pulse laser (3) for emitting ultrashort laser pulses having a wavelength A and a single pulse energy Ep and a laser beam direction with at least one component in the direction z that is perpendicular to the processing plane (W), wherein the laser and/or the laser pulses are configured such that the workpiece is at least substantially transparent to the wavelength A, and a beam-shaping optics (30) configured to form a focus region (1) of the laser beam, which, in the operating state, lies at least partially within the workpiece and in which the irradiance Ef is so great that, in the operating state, X-ray radiation is emitted in at least one energy range EM, and wherein at least the focus region (1) is at least partially surrounded by at least one shielding element for X-ray radiation (300). and thus, either alone or in combination with further shielding elements (310), a processing space (302) is provided, wherein the shielding element (300, 310) consists of or comprises a material which has an X-ray absorption which is adapted to the energy range EM; preferably, the material of the shielding element (300, 310) has a particularly high X-ray absorption in the energy range EM. 2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Röntgenstrahlung zumindest im Energiebereich von 4 keV bis 20 keV vorliegt, bevorzugt mit Maxima im Bereich von 6 keV bis 10 keV. 2. Device (100) according to claim 1, wherein the X-ray radiation is present at least in the energy range from 4 keV to 20 keV, preferably with maxima in the range from 6 keV to 10 keV. 3. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Material des Abschirmungselements (300, 310) ein Maximum der Röntgenabsorption im Energiebereich von 5 keV bis 8 keV aufweist. 3. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the material of the shielding element (300, 310) has a maximum of X-ray absorption in the energy range from 5 keV to 8 keV. 4. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei im Betriebszustand die Äquivalentsdosisleistungen außerhalb des Bearbeitungsraums (302), gemessen in einem Abstand von 10 cm von dessen äußerer Wandung, weniger als 10 pSv/h, bevorzugt weniger als 1 pSv/h betragen, insbesondere von 0.1 bis 10 pSv/h oder von 0.1 bis 1 pSv/h. 4. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein in the operating state the equivalent dose rates outside the processing chamber (302), measured at a distance of 10 cm from its outer wall, are less than 10 pSv/h, preferably less than 1 pSv/h, in particular from 0.1 to 10 pSv/h or from 0.1 to 1 pSv/h. 5. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmungselement (300, 310) aus einem Material besteht oder dieses umfasst ausgewählt aus der Gruppe der Metalle, insbesondere umfassend Eisen, Blei oder Bleifolie, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Glas, oder ausgewählt aus der Gruppe der Kunststoffkomposite, insbesondere umfassend mit Wolfram oder Glas gefülltes Kunststoffkomposit. 5. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the shielding element (300, 310) consists of or comprises a material selected from the group of metals, in particular comprising iron, lead or lead foil, steel, stainless steel, tungsten, glass, or selected from the group of plastic composites, in particular comprising plastic composite filled with tungsten or glass. 6. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmungselement (300, 310) für Röntgenstrahlung das Werkstück (2) zumindest teilweise umschließt. 6. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the shielding element (300, 310) for X-ray radiation at least partially encloses the workpiece (2). 7. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, die so eingerichtet ist, im Fokusbereich des Laserstrahls (1) ein Plasma zu erzeugen, welches Röntgenstrahlung emittiert. 7. Device (100) according to at least one of the preceding claims, which is arranged to generate a plasma in the focus area of the laser beam (1) which emits X-ray radiation. 8. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Laser (3) so eingerichtet ist, dass er zumindest ein Burstpaket von Laserpulsen emittiert, welches aus einer Folge von ultrakurzen Bursteinzelpulsen mit der Wiederholfrequenz frep besteht; bevorzugt erzeugt der erste Bursteinzelpuls (41 ) des Burstpakets ein initiales Plasma, welches durch die folgenden Einzelpulse des Burstpakets mit Energie versorgt und so aufrecht erhalten oder/oder verstärkt wird. 8. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the laser (3) is configured to emit at least one burst packet of laser pulses consisting of a sequence of ultrashort burst pulses with the repetition frequency f rep ; preferably, the first burst pulse (41) of the burst packet generates an initial plasma, which is supplied with energy and thus maintained and/or amplified by the following pulses of the burst packet. 9. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, die so eingerichtet ist, dass die Laserwellenlänge A von 350 nm bis 1100 nm und/oder die Pulsdauer eines Einzelpulses, insbesondere eines Bursteinzelpulses, beträgt von 40 fs bis 20 ps und/oder die Burstdauer Tb beträgt von 1 ps bis 500 ns und/oder die akkumulierte Energie eines Burstpakets beträgt von 100 pJ bis 1 J und/oder die Wiederholfrequenz frep beträgt von 10 kHz bis 100 MHz und/oder das Werkstück besteht aus oder umfasst Glas und/oder Glaskeramiken. 9. Device (100) according to at least one of the preceding claims, which is set up such that the laser wavelength A is from 350 nm to 1100 nm and/or the pulse duration of a single pulse, in particular a burst single pulse, is from 40 fs to 20 ps and/or the burst duration Tb is from 1 ps to 500 ns and/or the accumulated energy of a burst packet is from 100 pJ to 1 J and/or the repetition frequency frep is from 10 kHz to 100 MHz and/or the workpiece consists of or comprises glass and/or glass ceramics. 10. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Fokusbereich (1) so eingerichtet ist, dass das Werkstück (2) selbst zumindest teilweise die emittierte Röntgenstrahlung absorbiert. 10. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the focus region (1) is arranged such that the workpiece (2) itself at least partially absorbs the emitted X-radiation. 11 . Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, mit einer Werkstückauflage (303), auf der das Werkstück (2) während der Bearbeitung aufliegt, wobei die Werkstückauflage (303) zumindest im Bereich und/oder in Verlängerung des Fokusbereichs (1 ) aus einem Material besteht, welches Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkom posit oder wobei sich in z- Richtung unterhalb des Werkstücks (2) ein Freiraum (305) befindet, insbesondere ein Luftspalt, wobei der Freiraum (305) nach unten in z- Richtung zumindest bereichsweise von einem Element (310) begrenzt wird, das Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ein Element aus Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkom posit. 11. Device (100) according to at least one of the preceding claims, with a workpiece support (303) on which the workpiece (2) rests during processing, wherein the workpiece support (303) consists at least in the region and/or in the extension of the focus area (1) of a material which absorbs X-radiation, in particular glass and/or glass ceramic or glass-filled plastic composite, or wherein there is a free space (305) in the z-direction below the workpiece (2), in particular an air gap, wherein the free space (305) is delimited downwards in the z-direction at least in regions by an element (310), that absorbs X-rays, in particular an element made of glass and/or glass-ceramic or glass-filled plastic composite. 12. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (2) dem Bearbeitungsraum auf einer Zuführebene (B) zugeführt wird, die sich von der Bearbeitungsebene (W) unterscheidet, insbesondere liegt die Zuführebene in z-Richtung betrachtet unterhalb oder oberhalb der Bearbeitungsebene (W). 12. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the workpiece (2) is fed to the processing space on a feed plane (B) which differs from the processing plane (W), in particular the feed plane lies below or above the processing plane (W) when viewed in the z-direction. 13. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmungselement (300) eine Zuführöffnung (320) aufweist, durch welche das Werkstück in den Bearbeitungsraum (302) einbringbar ist. 13. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the shielding element (300) has a feed opening (320) through which the workpiece can be introduced into the processing space (302). 14. Vorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei das Werkstück (2) selbst in Richtung der Zuführöffnung (320) Röntgenstrahlung absorbiert. 14. Device (100) according to claim 13, wherein the workpiece (2) itself absorbs X-ray radiation in the direction of the feed opening (320). 15. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei die Zuführöffnung (320) durch zumindest eine Verschlusseinrichtung (203, 326) verschließbar ist, welche ein Material umfasst, das die im Betriebszustand emittierte Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ist die Verschlusseinrichtung ausgewählt aus der Gruppe Verschlussvorhang, Walze und/oder Wasservorhang oder Kombinationen derselben; besonders bevorzugt umfasst die Verschlusseinrichtung ein Material entsprechend der Ansprüche 1 bis 4. 15. The device (100) according to at least one of claims 13 to 14, wherein the feed opening (320) is closable by at least one closure device (203, 326) comprising a material that absorbs the X-ray radiation emitted in the operating state. In particular, the closure device is selected from the group consisting of a closure curtain, a roller, and/or a water curtain, or combinations thereof. Particularly preferably, the closure device comprises a material according to claims 1 to 4. 16. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Zuführöffnung (320) in einer Zuführebene (B) angeordnet ist; bevorzugt unterscheidet sich dabei die Zuführebene (B) von der Bearbeitungsebene (W); besonders bevorzugt befindet sich ein Bereich des Abschirmelements in der Bearbeitungsebene (W), insbesondere zwischen der Zuführebene (B) und der Bearbeitungsebene (W). 16. Device (100) according to at least one of claims 13 to 15, wherein the feed opening (320) is arranged in a feed plane (B); preferably, the feed plane (B) differs from the processing plane (W); particularly preferably, a region of the shielding element is located in the processing plane (W), in particular between the feed plane (B) and the processing plane (W). 17. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei sich die Zuführöffnung (320) in der Bearbeitungsebene (W) gemessen in einem Abstand A von höchstens 200 cm vom Fokusbereich (1) befindet, insbesondere höchstens 150 cm oder höchstens 100 cm oder höchstens 50 cm; bevorzugt im Bereich von 10 cm bis 200 cm oder 10 cm bis 150 cm oder von 10 cm bis 100 cm oder von 10 cm bis 50 cm; besonders bevorzugt befindet sich zwischen Fokusbereich und Zuführöffnung ein Bereich des Werkstücks und ein Luftraum, die zumindest teilweise emittierte Röntgenstrahlung absorbiert. 17. Device (100) according to at least one of claims 13 to 16, wherein the feed opening (320) is located in the processing plane (W) at a distance A of at most 200 cm from the focus area (1), in particular at most 150 cm or at most 100 cm or at most 50 cm; preferably in the range from 10 cm to 200 cm or 10 cm to 150 cm or from 10 cm to 100 cm or from 10 cm to 50 cm; particularly preferably, there is a region of the workpiece and an air space between the focus area and the feed opening, which at least partially absorbs emitted X-radiation. 18. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (2) in Form eines Bandes aus glasbasiertem Material zuzuführen, insbesondere in Form eines Dünnstglases oder Ultradünnglases mit einer Dicke von von 5 pm bis 400 pm oder von 5 pm bis 200 pm oder von 5 pm bis 100 pm oder von 5 pm bis 50 pm oder von 5 pm bis 30 pm, insbesondere von 7 pm bis 40 pm, welches dem Bearbeitungsraum (302) insbesondere kontinuierlich zugeführt wird. 18. Device (100) according to at least one of the preceding claims, which is designed to feed the workpiece (2) in the form of a strip of glass-based material, in particular in the form of an ultra-thin glass or ultra-thin glass with a thickness of from 5 pm to 400 pm or from 5 pm to 200 pm or from 5 pm to 100 pm or from 5 pm to 50 pm or from 5 pm to 30 pm, in particular from 7 pm to 40 pm, which is fed to the processing space (302) in particular continuously. 19. Vorrichtung (100) nach Anspruch 18, die dazu eingerichtet ist, das Band aus glasbasiertem Material (2) dem Bearbeitungsraum (302) unter Biegung des Bandes (2) zuzuführen. 19. Device (100) according to claim 18, which is arranged to feed the strip of glass-based material (2) to the processing space (302) while bending the strip (2). 20. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Abschirmungselement (300) zusätzlich zur Zuführöffnung (320) eine Entnahmeöffnung (320) aufweist, die insbesondere die bzgl. der Zuführöffnung beschriebenen Maßnahmen und/oder Eigenschaften aufweist. 20. Device (100) according to at least one of claims 13 to 19, wherein the shielding element (300) has, in addition to the feed opening (320), a removal opening (320) which in particular has the measures and/or properties described with regard to the feed opening. 21 . Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, mit Zuführmitteln (203), die dazu eingerichtet sind das Werkstück (2) in den Bearbeitungsraum (302) einzubringen und bevorzugt mit Entnahmemitteln (203), die dazu eingerichtet sind, das Werkstück aus dem Bearbeitungsraum (302) herauszuführen. 21. Device (100) according to at least one of the preceding claims, with feeding means (203) which are designed to introduce the workpiece (2) into the processing space (302) and preferably with removal means (203) which are designed to guide the workpiece out of the machining space (302). 22. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung (400) umfasst, insbesondere eine dem Bearbeitungsraum (302) zugeordnete Sensoreinrichtung (400), welche dazu eingerichtet ist, die emittierte Röntgenstrahlung zu erfassen und so Sensordaten bereitzustellen, wobei bevorzugt der Laser (3) so eingerichtet ist, dass er unter Berücksichtigung der Sensordaten steuerbar ist. 22. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the device comprises a sensor device (400), in particular a sensor device (400) assigned to the processing space (302), which is configured to detect the emitted X-radiation and thus provide sensor data, wherein preferably the laser (3) is configured such that it can be controlled taking into account the sensor data. 23. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Laser (3) und die strahlformende Optik (30) so eingerichtet sind, eine filamentförmige Schädigung (180) im Werkstück (2) zu erzeugen, insbesondere einen filamentförmigen Hohlkanal oder ein filamentförmiges Sackloch. 23. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the laser (3) and the beam-shaping optics (30) are configured to produce a filament-shaped damage (180) in the workpiece (2), in particular a filament-shaped hollow channel or a filament-shaped blind hole. 24. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die strahlformende Optik (30) so eingerichtet ist, dass sie eine Laserintensitätsverteilung im Fokusbereich bereitstellt, die in Laserstrahlrichtung z im Bereich von ± 30% konstant ist. 24. Device (100) according to at least one of the preceding claims, wherein the beam-shaping optics (30) are configured to provide a laser intensity distribution in the focus region which is constant in the laser beam direction z in the range of ± 30%. 25. Vorrichtung (100) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche als Element einer Glasherstellungseinrichtung, insbesondere einer Einrichtung zum Herstellen von Ultradünnglas, insbesondere angeordnet an einem kontinuierlichen Glasband mit einer Borte, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die Borte und/oder einen Querschnitt auszuführen. 25. Device (100) according to at least one of the preceding claims as an element of a glass production device, in particular a device for producing ultra-thin glass, in particular arranged on a continuous glass ribbon with a border, wherein the device is designed to produce the border and/or a cross-section. 26. Verfahren zur Bearbeitung eines glasbasierten Werkstücks (2) mit einem Ultrakurzpulslaser (3), insbesondere zum Einbringen von Schädigungen in das Werkstück (2), wobei das Werkstück in der Bearbeitungsebene (W) angeordnet ist, wobei der Laser (3) ultrakurze Laserpulse mit einer Wellenlänge A und einer Einzelpulsenergie Ep in einer Laserstrahlrichtung z abgibt, wobei die Laserwellenlänge A ist so gewählt, dass das Werkstück (2) zumindest im Wesentlichen transparent für die Laserwellenlänge A ist, wobei der Laserstrahl mittels einer strahlformenden Optik (30) in einem Fokusbereich (1 ) fokussiert wird, und wobei die Einzelpulsenergie Ep innerhalb des Fokusbereichs so groß ist, dass Röntgenstrahlung emittiert wird, und wobei zumindest der Fokusbereich (1 ) von zumindest einem Abschirmungselement für Röntgenstrahlung (300) zumindest bereichsweise umgeben ist und so, entweder allein oder in Kombination mit weiteren Abschirmungselementen (310), ein Bearbeitungsraum (302) bereitgestellt wird, insbesondere so dass außerhalb des Bearbeitungsraums, gemessen in einem Abstand von 10 cm von der äußerer Wandung des Abschirmungselements (300), eine Röntgendosis von weniger als 10 pSv/h vorliegt, bevorzugt weniger als 1 pSv/h, insbesondere von 0.1 bis 10 pSv/h oder von 0.1 bis 1 pSv/h. 26. Method for machining a glass-based workpiece (2) with an ultrashort pulse laser (3), in particular for introducing damage into the workpiece (2), wherein the workpiece in the machining plane (W) is arranged, wherein the laser (3) emits ultrashort laser pulses with a wavelength A and a single pulse energy Ep in a laser beam direction z, wherein the laser wavelength A is selected such that the workpiece (2) is at least substantially transparent to the laser wavelength A, wherein the laser beam is focused in a focus area (1) by means of a beam-shaping optics (30), and wherein the single pulse energy Ep within the focus area is so large that X-ray radiation is emitted, and wherein at least the focus area (1) is at least partially surrounded by at least one shielding element for X-ray radiation (300) and thus, either alone or in combination with further shielding elements (310), a processing space (302) is provided, in particular such that outside the processing space, measured at a distance of 10 cm from the outer wall of the shielding element (300), there is an X-ray dose of less than 10 pSv/h, preferably less than 1 pSv/h, in particular of 0.1 to 10 pSv/h or from 0.1 to 1 pSv/h. 27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Werkstück (2) zumindest im Fokusbereich (1) ein glasbasiertes Material umfasst und die Röntgenstrahlung innerhalb des Bearbeitungsraums (302) zumindest im Energiebereich EM von 4 keV bis 20 keV entsteht, insbesondere mit Maxima im Bereich von 6 keV bis 10 keV; bevorzugt weist das Material des Abschirmungselement ein Maximum der Röntgenabsorption im Energiebereich von 6 keV bis 10 keV auf. 27. The method according to claim 26, wherein the workpiece (2) comprises a glass-based material at least in the focus region (1), and the X-ray radiation is generated within the processing space (302) at least in the energy range EM of 4 keV to 20 keV, in particular with maxima in the range of 6 keV to 10 keV; preferably, the material of the shielding element has a maximum of X-ray absorption in the energy range of 6 keV to 10 keV. 28. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 27, wobei das Abschirmungselement (300, 310) aus einem Material besteht oder umfasst ein Material ausgewählt aus der Gruppe der Metalle, insbesondere umfassend Eisen, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Glas, oder ausgewählt aus der Gruppe der Kunststoffkomposite, insbesondere umfassend mit Wolfram oder Glas gefülltes Kunststoffkomposit. 28. Method according to at least one of claims 26 to 27, wherein the shielding element (300, 310) consists of a material or comprises a material selected from the group of metals, in particular comprising iron, steel, stainless steel, tungsten, glass, or selected from the Group of plastic composites, in particular comprising plastic composite filled with tungsten or glass. 29. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 26 bis 28, wobei im Fokusbereich des Laserstrahls (1 ) ein Plasma erzeugt wird, welches Röntgenstrahlung emittiert; bevorzugt emittiert der Laser (3) zumindest ein Burstpaket von Laserpulsen, welches aus einer Folge von ultrakurzen Einzelpulsen besteht; besonders bevorzugt erzeugt der erste Einzelpuls des Burstpakets ein initiales Plasma, welches durch die folgenden Einzelpulse des Burstpakets mit Energie versorgt und so aufrecht erhalten und/oder verstärkt wird. 29. The method according to at least one of the preceding claims 26 to 28, wherein a plasma is generated in the focus region of the laser beam (1), which plasma emits X-ray radiation; preferably, the laser (3) emits at least one burst packet of laser pulses, which consists of a sequence of ultrashort individual pulses; particularly preferably, the first individual pulse of the burst packet generates an initial plasma, which is supplied with energy by the following individual pulses of the burst packet and is thus maintained and/or amplified. 30. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 26 bis 29, wobei die Laserwellenlänge A von 350 nm bis 1100 nm und/oder die Pulsdauer eines Einzelpulses, insbesondere eines Bursteinzelpulses, beträgt von 40 fs bis 20 ps und/oder die Burstdauer Tb beträgt von 1 ps bis 500 ns und/oder die akkumulierte Energie eines Burstpakets beträgt von 100 pJ bis30. Method according to at least one of the preceding claims 26 to 29, wherein the laser wavelength A is from 350 nm to 1100 nm and/or the pulse duration of a single pulse, in particular of a burst single pulse, is from 40 fs to 20 ps and/or the burst duration Tb is from 1 ps to 500 ns and/or the accumulated energy of a burst packet is from 100 pJ to 1 J und/oder die Wiederholfrequenz frep beträgt von 10 kHz bis 100 MHz und/oder das Werkstück besteht aus oder umfasst Glas und/oder Glaskeramiken.. 1 J and/or the repetition frequency f rep is from 10 kHz to 100 MHz and/or the workpiece consists of or comprises glass and/or glass ceramics. 31 . Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 26 bis 30, wobei das Werkstück (2) auf einer Werktstückauflage (303) aufliegt und wobei die Werktstückauflage (303) zumindest im Bereich und/oder in Verlängerung des Fokusbereichs (1 ) in z-Richtung aus einem Material besteht, welches Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkomposit, oder wobei sich unterhalb des Werkstücks in z-Richtung ein Freiraum (305) befindet, insbesondere ein Luftspalt, wobei der Freiraum (305) in z-Richtung zumindest bereichsweise von einem Element (300, 310) begrenzt wird, das Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ein Element aus Glas und/oder Glaskeramik oder mit Glas gefülltem Kunststoffkom posit, und wobei der Fokusbereich (1 ) des Lasers bevorzugt zumindest teilweise innerhalb des Freiraums (305) angeordnet wird. 31 . Method according to at least one of the preceding claims 26 to 30, wherein the workpiece (2) rests on a workpiece support (303) and wherein the workpiece support (303) consists at least in the region and/or in the extension of the focus area (1) in the z-direction of a material which absorbs X-radiation, in particular glass and/or glass ceramic or glass-filled plastic composite, or wherein a free space (305) is located below the workpiece in the z-direction, in particular an air gap, wherein the free space (305) is delimited in the z-direction at least in regions by an element (300, 310) which absorbs X-radiation, in particular an element made of glass and/or Glass ceramic or glass-filled plastic composite, and wherein the focus area (1) of the laser is preferably arranged at least partially within the free space (305). 32. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 26 bis 31 , wobei das Werkstück (2) dem Bearbeitungsraum (302) auf einer Zuführebene (B) zugeführt wird, die sich von der Bearbeitungsebene (W) unterscheidet, insbesondere liegt die Zuführebene (B) in z-Richtung betrachtet unterhalb oder oberhalb der Bearbeitungsebene (W); bevorzugt befindet sich ein Bereich des Abschirmelements (300) in der Bearbeitungsebene (W), insbesondere zwischen der Zuführebene (B) und der Bearbeitungsebene (W). 32. Method according to at least one of the preceding claims 26 to 31, wherein the workpiece (2) is fed to the processing space (302) on a feed plane (B) which differs from the processing plane (W), in particular the feed plane (B) lies below or above the processing plane (W) when viewed in the z-direction; preferably, a region of the shielding element (300) is located in the processing plane (W), in particular between the feed plane (B) and the processing plane (W). 33. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 25 bis 31 , wobei das Abschirmungselement (300) eine Zuführöffnung (320) aufweist, durch welche das Werkstück in den Bearbeitungsraum (305) eingebracht wird. 33. Method according to at least one of the preceding claims 25 to 31, wherein the shielding element (300) has a feed opening (320) through which the workpiece is introduced into the processing space (305). 34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Zuführöffnung (320) durch zumindest eine Verschlusseinrichtung (203, 326) verschlossen wird, welche ein Material umfasst, das die emittierte Röntgenstrahlung absorbiert, insbesondere ist die Verschlusseinrichtung (203, 326) ausgewählt aus der Gruppe Verschlussvorhang, Walze und/oder Wasservorhang oder Kombinationen derselben; bevorzugt umfasst die Verschlusseinrichtung ein Material entsprechend der Ansprüche 26 bis 27. 34. The method according to claim 33, wherein the feed opening (320) is closed by at least one closure device (203, 326) comprising a material that absorbs the emitted X-ray radiation. In particular, the closure device (203, 326) is selected from the group consisting of a closure curtain, a roller, and/or a water curtain, or combinations thereof. Preferably, the closure device comprises a material according to claims 26 to 27. 35. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 33 bis 34, wobei die Zuführöffnung (320) in der Zuführebene (B) angeordnet ist, welche sich in z- Richtung betrachtet oberhalb oder unterhalb der Bearbeitungsebene (W) befindet. 35. Method according to at least one of claims 33 to 34, wherein the feed opening (320) is arranged in the feed plane (B) which, viewed in the z-direction, is located above or below the processing plane (W). 36. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 35, wobei das Werkstück (2) in Form eines Bandes aus glasbasiertem Material vorliegt, insbesondere als Band eine Dünnstglases oder Ultradünnglases mit einer Dicke von 5 pm bis 400 pm oder von 5 pm bis 200 pm oder von 5 pm bis 100 pm oder von 5 pm bis 50 pm oder von 5 pm bis 30 pm, insbesondere von 7 pm bis 40 pm, welches dem Bearbeitungsraum (302) insbesondere kontinuierlich zugeführt wird. 36. Method according to at least one of claims 26 to 35, wherein the workpiece (2) is in the form of a strip of glass-based material, in particular as a strip of very thin glass or ultra-thin glass with a thickness of 5 pm to 400 pm or of 5 pm to 200 pm or of 5 pm to 100 pm or of 5 pm to 50 pm or of 5 pm to 30 pm, in particular of 7 pm to 40 pm, which is fed to the processing space (302) in particular continuously. 37. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Glasband dem Bearbeitungsraum (302) unter Biegung des Glasbands zugeführt wird. 37. The method according to claim 35, wherein the glass ribbon is fed to the processing space (302) while bending the glass ribbon. 38. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 37, wobei das Abschirmungselement (300) zusätzlich zur Zuführöffnung (320) eine Entnahmeöffnung (320) aufweist, die insbesondere die bzgl. der Zuführöffnung beschriebenen Maßnahmen und/oder Eigenschaften aufweist. 38. Method according to at least one of claims 26 to 37, wherein the shielding element (300) has, in addition to the feed opening (320), a removal opening (320) which in particular has the measures and/or properties described with regard to the feed opening. 39. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 38, wobei das Werkstück (2) mittels Zuführmitteln (201 , 203) in den Bearbeitungsraum (302) transportiert und/oder mittels Entnahmemitteln (201 , 203) aus diesem transportiert wird. 39. Method according to at least one of claims 26 to 38, wherein the workpiece (2) is transported into the processing space (302) by means of feeding means (201, 203) and/or is transported out of the processing space (302) by means of removal means (201, 203). 40. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 39, wobei die erzeugte Röntgenstrahlung mit einer Sensoreinrichtung (400) erfasst wird, insbesondere die im Bearbeitungsraum (302) erzeugte Röntgenstrahlung, und so Sensordaten bereitgestellt werden, die bevorzugt bei der Steuerung des Lasers (3) berücksichtigt werden. 40. Method according to at least one of claims 26 to 39, wherein the generated X-radiation is detected by a sensor device (400), in particular the X-radiation generated in the processing space (302), and thus sensor data are provided which are preferably taken into account in the control of the laser (3). 41 . Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 40, wobei filamentförmige Schädigungen (180) im Werkstück (2) erzeugt werden, insbesondere filamentförmige Hohlkanäle oder filamentförmige Sacklöcher. 41. Method according to at least one of claims 26 to 40, wherein filament-shaped damages (180) are produced in the workpiece (2), in particular filament-shaped hollow channels or filament-shaped blind holes. 42. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 41 , wobei die Laserintensitätsverteilung im Fokusbereich (1 ) in Laserstrahlrichtung z im Bereich von ± 30% konstant ist. 42. Method according to at least one of claims 26 to 41, wherein the laser intensity distribution in the focus region (1) in the laser beam direction z is constant in the range of ± 30%. 43. Verfahren zum Herstellen von Glaselementen, insbesondere Elementen aus Ultradünnglas, beinhaltend Verfahrensschritte nach mindestens einem der Ansprüche 26 bis 42, wobei das zugeführte Glasband (2) insbesondere eine Borte aufweist, die mittels dem Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 42 abgetrennt wird und/oder wobei ein Querschnitt mittels dem Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 42 durchgeführt wird. 43. A method for producing glass elements, in particular elements made of ultra-thin glass, comprising method steps according to at least one of claims 26 to 42, wherein the supplied glass ribbon (2) has in particular a border which is severed by means of the method according to one of claims 26 to 42 and/or wherein a cross-section is carried out by means of the method according to one of claims 26 to 42. 44. Glaselement, insbesondere Glaselement aus Ultradünnglas, hergestellt nach einem der Ansprüche 26 bis 43. 44. Glass element, in particular glass element made of ultra-thin glass, manufactured according to one of claims 26 to 43. 45. Verwendung einer Vorrichtung (100) nach zumindest einem der voranstehenden Vorrichtungsansprüchen oder eines Verfahrens nach zumindest einem der voranstehenden Verfahrensansprüchen zum Bearbeiten und/oder Herstellen von Glaselementen (2), insbesondere von Ultradünnglas. 45. Use of a device (100) according to at least one of the preceding device claims or of a method according to at least one of the preceding method claims for processing and/or producing glass elements (2), in particular ultra-thin glass.
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