867 matches
-
pentru a observa, în timp real, fenomene precum reacțiile chimice în gaze (Zewail, 1994) și transferul energetic eletron-matrice în cadrul solidelor (Shah, 1996). Pe de altă parte, pulsurile laser ultra scurte sunt caracterizate de intensități extrem de ridicate și conferă praguri de ablație precise pentru densități energetice substanțial reduse [40]. Disponibilitatea crescândă a laserilor femtosecundă de intensități ridicate a general un interes sporit în cazul procesării de înaltă precizie a materialelor. În contrast cu modificările Țintelor prin aplicarea pulsurilor laser nanosecundă sau mai lungi, caz
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
reduce gradul de difuzie a căldurii în probă, facilitând expulzarea instantanee de material. Acest lucru face posibilă realizarea de prelucrări cu un grad ridicat de calitate (aspect), fără resturi (picături, așchii) și deteriorări ale zonelor adiacente. Prin urmare, procesul de ablație este stabil reproductibil. Rezultă că dimensiunile structurii produse nu sunt limitate de către deteriorarea termică sau mecanică, precum topirea, formarea de margini crestate și fisuri etc. Așadar, dimensiunile minime ale structurii ce se poate obține sunt limitate în principal doar de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
noi stări ale materiei la presiuni extreme, sau de a facilita tranzițiile incipiente între faze. Undele de șoc produse de către pulsurile femtolaser pot fi modelate într-un profil planar, funcție de răspunsul la șoc al materialelor, prin utilizarea unei combinații între ablația laser ultra rapidă și focalizarea prin lentile Kerr, pentru aplatizarea spațială a pulsului [44]. Profilele undelor de șoc prezentate în Fig. 1.28 au fost obținute prin focalizarea pulsurilor femtosecundă generate de un laser Ti:safir CPA pe suprafața unor
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
subțiri (grosime de 0,05-2,0 µm), depuse din stare de vapori pe un substrat suport din sticlă de borosilicat. Pe măsură ce este majorată fluența pulsului femtosecundă, profilul spațial cvasi-Gaussian este aplatizat treptat. Această aplatizare este determinată de descompunerea dielectrică și ablația incipientă a substratului din sticlă, ceea ce blochează vârful central Gaussian de intensitate ridicată determinată de absorbția neliniară. Această concluzie este bazată pe observația conform căreia fluența utilizată în cadrul experimentelor este apropiată pragului de ablație [45]. În principal, orice descompunere sau
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este determinată de descompunerea dielectrică și ablația incipientă a substratului din sticlă, ceea ce blochează vârful central Gaussian de intensitate ridicată determinată de absorbția neliniară. Această concluzie este bazată pe observația conform căreia fluența utilizată în cadrul experimentelor este apropiată pragului de ablație [45]. În principal, orice descompunere sau eliminare de material de pe o Țintă solidă reprezintă consecința unui consum de energie la Țintă, conducând la depășirea energiei de legătură a solidului. Pentru un proces 50 clasic, care este suficient de lent pentru
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
împrăștiere pe suprafața probei a unui procent din materialul ablat. 1.3.2. Aplicații ale laserilor ultra-rapizi Depunerea cu laser pulsatoriu (PLD Pulsed laser deposition) la frecvență ridicată de repetiție a pulsurilor În mod ideal, depunerea de filme subțiri prin ablație laser se realizează prin intermediul unui mecanism de vaporizare, ce implică energii destul de modeste ale pulsurilor pentru a abla o cantitate redusă de material, intensități relativ ridicate pentru a mări secțiunea transversală, respectiv o frecvență mare pentru repetiția pulsurilor (PRF - pulse
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în mod tipic de mai multe zecimi de nanosecundă sau mai mult. Luând în considerare faptul că fiecare puls cu vapori transportă relativ puțin material, acomodarea atomilor sau clusterelor de atomi ce sosesc este de asemenea mai eficientă. Procesarea materialelor - ablația materialelor metalice și dielectrice Fenomenele principale de interacțiune dintre pulsurile laser „lungi“ (nanosecundă), respectiv cele ultrascurte (femtosecundă) și materialele în stare solidă sunt ilustrate în Fig. 1.29. Pulsurile lungi aplicate cu intensități suficiente (I >1010 Wcm-2) conduc la formarea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
suprafață sunt încălziți la temperaturi extrem de mari și, în plus, sunt generați electroni supraîncălziți cu energii de ordinul MeV. Difuzia ulterioară a electronilor încălziți transmite cea mai mare parte a energiei pulsului către zonele adiacente, ceea ce reprezintă motivul gradelor de ablație mai ridicate per 52 puls, comparativ cu mecanismele de ablație asociate pulsurilor lungi. O parte din energia pulsurilor este emisă, datorită efectului Bremsstrahlung, peste un spectru larg de radiații X puternice (în intervalul keV - MeV). Ablația metalelor cu laseri femtosecundă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sunt generați electroni supraîncălziți cu energii de ordinul MeV. Difuzia ulterioară a electronilor încălziți transmite cea mai mare parte a energiei pulsului către zonele adiacente, ceea ce reprezintă motivul gradelor de ablație mai ridicate per 52 puls, comparativ cu mecanismele de ablație asociate pulsurilor lungi. O parte din energia pulsurilor este emisă, datorită efectului Bremsstrahlung, peste un spectru larg de radiații X puternice (în intervalul keV - MeV). Ablația metalelor cu laseri femtosecundă este caracterizată de supraîncălzirea rapidă a electronilor aflați în zona
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
reprezintă motivul gradelor de ablație mai ridicate per 52 puls, comparativ cu mecanismele de ablație asociate pulsurilor lungi. O parte din energia pulsurilor este emisă, datorită efectului Bremsstrahlung, peste un spectru larg de radiații X puternice (în intervalul keV - MeV). Ablația metalelor cu laseri femtosecundă este caracterizată de supraîncălzirea rapidă a electronilor aflați în zona adâncimii de penetrare optică. Datorită capacității termice reduse a electronilor comparativ cu matricea, aceștia sunt încălziți rapid peste nivelul Fermi, către temperaturi de tranziție foarte înalte
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
adâncimii de penetrare optică. Datorită capacității termice reduse a electronilor comparativ cu matricea, aceștia sunt încălziți rapid peste nivelul Fermi, către temperaturi de tranziție foarte înalte, forțând apariția unei stări extreme de ne-echilibru între electroni și sistemul matrice [43]. Ablația structurilor tridimensionale Pentru a crea zone de microstructuri periodice sunt aplicate pe material pulsuri laser femtosecundă, printr-un proces de scriere directă, ca în cazul, de exemplu, a unui sistem de scanare sau de mișcare periodică a piesei de lucru
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
prin superpoziția de caneluri la 90ș. Imaginile ilustrează calitățile de prelucrare imediat după finalizarea procesului, fără o curățare ulterioară. Dacă sunt solicitate calități optice, aceste suprafețe pot fi netezite prin procese ulterioare precum netezirea și decaparea. Formarea de nanoparticule prin ablație laser femtosecundă Pulsurile ultrascurte tip femtosecundă folosite la ablația materialelor conduc la depunerea de filme radical diferite de cele obținute prin procedeul PLD clasic nanosecundă (ns). Pentru aplicații specifice, se pot crea filme subțiri epitaxiale, în timp ce, pentru majoritatea materialelor, filmele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de prelucrare imediat după finalizarea procesului, fără o curățare ulterioară. Dacă sunt solicitate calități optice, aceste suprafețe pot fi netezite prin procese ulterioare precum netezirea și decaparea. Formarea de nanoparticule prin ablație laser femtosecundă Pulsurile ultrascurte tip femtosecundă folosite la ablația materialelor conduc la depunerea de filme radical diferite de cele obținute prin procedeul PLD clasic nanosecundă (ns). Pentru aplicații specifice, se pot crea filme subțiri epitaxiale, în timp ce, pentru majoritatea materialelor, filmele subțiri obținute prin PLD sunt constituite prin stivuirea aleatorie
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
nm. Prin urmare, PLD femtosecundă a fost considerat drept o metodă viabilă și eficientă pentru sinteza de Np pentru o gamă extinsă de materiale, conducând la proprietăți fizice și aplicații potențial interesante [43]. A fost studiată sinteza de Np prin ablație femtosecundă, fiind concretizate, prin cercetări teoretice, mecanismele de formare; astfel, pot fi propuse două mecanisme pentru explicarea sintezei Np: ejectare directă de clustere de pe Țintă sau lipirea și agregarea colizională în cadrul fluxului plumei de plasmă ablată. Scopul primar al utilizării
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
agregarea colizională în cadrul fluxului plumei de plasmă ablată. Scopul primar al utilizării pulsurilor femtosecundă în creșterea filmelor subțiri a fost de a evita formarea de picături micrometrice, induse de efectele termice din Țintă, ce apar în general ca rezultat al ablației laser în regim nanosecundă. Având în vedere că, la o scală de timp subpicosecundă, se constată apariția topirii atermice, s-a așteptat ca ablația cu pulsuri laser ultrascurte să reprezinte consecința unui proces de ionizare multifotonică, cu efecte minime ale
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de picături micrometrice, induse de efectele termice din Țintă, ce apar în general ca rezultat al ablației laser în regim nanosecundă. Având în vedere că, la o scală de timp subpicosecundă, se constată apariția topirii atermice, s-a așteptat ca ablația cu pulsuri laser ultrascurte să reprezinte consecința unui proces de ionizare multifotonică, cu efecte minime ale difuziei termice, pentru o intensitate a laserului ce nu depășește cu mult pragul de ablație. Această nouă sursă ar trebui să rezolve sau cel
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
se constată apariția topirii atermice, s-a așteptat ca ablația cu pulsuri laser ultrascurte să reprezinte consecința unui proces de ionizare multifotonică, cu efecte minime ale difuziei termice, pentru o intensitate a laserului ce nu depășește cu mult pragul de ablație. Această nouă sursă ar trebui să rezolve sau cel puțin să reducă limitările filmelor PLD, determinate de formarea de picături. În prezent, acest aspect reprezintă încă un subiect de discuție și nu poate fi oferit un răspuns precis referitor la
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
tip de material. Acești laseri sunt continuu optimizați, având în vedere gama permanent extinsă de aplicații potențiale și necesități complexe. Prelucrarea cu laser a materialelor reprezintă una dintre cele mai promițătoare tehnologii abordabile prin tehnica femtolaserilor, deoarece caracteristicile fizice ale ablației prin pulsuri ultrascurte sunt radical diferite de cele ale laserilor convenționali. Pe parcursul ultimilor treizeci de ani, sau obținut rezultate notabile atât în cercetările experimentale cât și în descrierea teoretică. Cu toate acestea, nu s-a fundamentat până în prezent o înțelegere
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fasciculelor de particule încărcate. Problema principală aferentă unei astfel de tehnici se referă la aspectele legate de generarea și focalizarea fasciculelor. Într-un astfel de sistem, undele electromagnetice asociate fasciculului laser devin nu numai o sursă de electroni rezultați prin ablația laser, ci și un mediu de accelerare prin intermediul stocasticizării comportament intrinsesc non determinist, sporadic, fără o ordine predictibilă sau planificabilă. Interacțiunea dintre fasciculul de particule încărcate, undele electromagnetice și câmpul magnetic uniform induce un efect gun asupra fasciculului de electroni
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
marca la nivel mezoscopic, deci dispune de o precizie ridicată, majorându-se totodată capacitatea de stocare de informații pe suprafață. În plus, se poate deduce micșorarea tensiunilor induse în materialul marcat. 2.3. Producerea unui fascicul de particule încărcate prin intermediul ablației laser, aferente marcării pentru trasabilitate Ablația laser implică un set complex de fenomene, de la interacțiunea dintre radiația laser și materialul Țintă, la absorbția fasciculului laser în cadrul plumei de ablație, respectiv la procese hidrodinamice și electrice aferente plasmei în expansiune. Direcționalitatea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de o precizie ridicată, majorându-se totodată capacitatea de stocare de informații pe suprafață. În plus, se poate deduce micșorarea tensiunilor induse în materialul marcat. 2.3. Producerea unui fascicul de particule încărcate prin intermediul ablației laser, aferente marcării pentru trasabilitate Ablația laser implică un set complex de fenomene, de la interacțiunea dintre radiația laser și materialul Țintă, la absorbția fasciculului laser în cadrul plumei de ablație, respectiv la procese hidrodinamice și electrice aferente plasmei în expansiune. Direcționalitatea, viteza și alți câțiva parametri referitori
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
materialul marcat. 2.3. Producerea unui fascicul de particule încărcate prin intermediul ablației laser, aferente marcării pentru trasabilitate Ablația laser implică un set complex de fenomene, de la interacțiunea dintre radiația laser și materialul Țintă, la absorbția fasciculului laser în cadrul plumei de ablație, respectiv la procese hidrodinamice și electrice aferente plasmei în expansiune. Direcționalitatea, viteza și alți câțiva parametri referitori la pluma de plasmă expulzată sunt de interes în cercetare, pentru zonele mai depărtate de Ținta procesată. Prin urmare, studierea dinamicii plumelor de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
procese hidrodinamice și electrice aferente plasmei în expansiune. Direcționalitatea, viteza și alți câțiva parametri referitori la pluma de plasmă expulzată sunt de interes în cercetare, pentru zonele mai depărtate de Ținta procesată. Prin urmare, studierea dinamicii plumelor de plasmă de ablație obținută via laseri pulsați prezintă interes pentru rafinarea înțelegerii complexei interacțiuni laser-materie și a proceselor elementare ulterioare ce au loc în expansiunea tranzitorie - situație utilă pentru aplicațiile corespunzătoare științei materialelor. Plasma produsă ca efect a interacțiunii laser prezintă interes pentru
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
plumei de plasmă ca întreg, a fost folosită o cameră ICCD (Intensified Charge-Coupled Device, 576 x 384, timp de închidere 20ns), cu temporizări variabile, în funcție de pulsul laser. În Fig. 2.10, se poate observa evoluția optică nedispersată a plasmei, pentru ablația cu laser de 355 nm a Al2O3. Apare o divizare a plasmei în două structuri cu dinamică și viteze distincte; această divizare este totodată confirmată prin măsurătorile efectuate cu sonda Langmuir, asupra acelorași probe. Alte cercetări experimentale reprezintă o completare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
metoda LPP (Laser Plasma Plume - plasma generată prin interacțiunea cu radiație laser) poate fi utilizată ca sursă de particule încărcate, în cadrul procesului de marcare pentru trasabilitate. Aplicând modelul relativității de scală, devin abordabile dinamicile fasciculelor de particule încărcate, obținute prin ablație laser. Ablația laser implică un set complex de fenomene, de la interacțiunea dintre radiația laser și materialul Țintă, la absorbția fasciculului laser în cadrul plumei de ablație, respectiv la procese hidrodinamice și electrice aferente plasmei în expansiune. Direcționalitatea, viteza și alți câțiva
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]