4,553 matches
-
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 puțin să reducă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 puțin să reducă limitările filmelor PLD, determinate de formarea de picături. În prezent, acest aspect reprezintă încă un subiect de discuție și nu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
la progrese semnificative și au conferit noi perspective asupra interacțiunii dintre radiația luminoasă și materie, pentru aproape orice 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
caracteristici nu sunt totuși, în multe cazuri, date de valorile lor din stările stabile, sau nu pot fi descrise prin ecuații rezultate din ipoteza unui echilibru termic local. Apar modificări datorită absenței acestui echilibru, stare determinată de interacțiunea ultrarapidă dintre laser și material. Atât proprietățile optice cât și cele termodinamice ale solidului sunt afectate de modificările induse. În plus, prezența unor intense procese neliniare, cauzate de dependența de temperatură a absorbției sau conductivității termice electronice, complică și mai mult analiza acestor
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cât și cele termodinamice ale solidului sunt afectate de modificările induse. În plus, prezența unor intense procese neliniare, cauzate de dependența de temperatură a absorbției sau conductivității termice electronice, complică și mai mult analiza acestor tehnologii. Interacțiunile laser-plasmă În cadrul interacțiunii laser - plasmă, intensitățile extrem de ridicate induc un număr mare de fenomene neliniare, printre care excitarea puternică a frontului de undă, auto-focalizarea, interacțiunile undă - undă, precum împrăștierea Raman stimulată [47]. Laserii pulsativi de mare putere, care determină undele de plasmă, sunt bazați
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de ordinul a mai mulți petawatt. Având în vedere că CPA este limitat la acest nivel de distrugerea elementelor optice, a fost sugerată posibilitatea plasmei ca mediu de amplificare. Retro împrăștierea Raman stimulată în plasmă are loc atunci când două fascicule laser ușor diferite se intersectează în interiorul plasmei, pentru a produce o undă pulsată, cu frecvența egală celei a plasmei. Amplificatorul Raman cu modulație de frecvență prezintă potențial pentru amplificarea liniară a pulsurilor ultrascurte de fidelitate și putere ridicate sau pentru compresarea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de fidelitate și putere ridicate sau pentru compresarea pulsurilor de înaltă energie cu modulație de frecvență produse de un amplificator CPA convențional, evitând astfel necesitatea prezenței compresoarelor, respectiv a camerelor de vid de mari dimensiuni [48]. Progresele recente din tehnologia laser au făcut posibilă obținerea de pulsuri laser ultra-intense (> 1017W/cm2) și ultrarapide (< 150fs). Pentru a descrie interacțiunile acestei categorii de pulsuri cu grupările atomice, nu mai sunt aplicabile modelele hidrodinamice, deoarece, pentru aceste niveluri de putere și timp, mecanismul dominant
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
compresarea pulsurilor de înaltă energie cu modulație de frecvență produse de un amplificator CPA convențional, evitând astfel necesitatea prezenței compresoarelor, respectiv a camerelor de vid de mari dimensiuni [48]. Progresele recente din tehnologia laser au făcut posibilă obținerea de pulsuri laser ultra-intense (> 1017W/cm2) și ultrarapide (< 150fs). Pentru a descrie interacțiunile acestei categorii de pulsuri cu grupările atomice, nu mai sunt aplicabile modelele hidrodinamice, deoarece, pentru aceste niveluri de putere și timp, mecanismul dominant este cel al exploziei Coulomb a ionilor
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cazul grupărilor mai mici și produc astfel ionii cu cel mai înalt nivel de energie [49]. Un studiu recent de simulare [50] a raportat emisia unui jet cald de electroni ca rezultat al interacțiunii intense (1017 W/cm2) dintre un laser femtosecundă și grupări de Ar. În plus, trebuie menționat că pulsurile laser scurte și intense pot crea în mod spontan câmpuri magnetice megagauss, ce pot afecta dinamica electronilor în cadrul plasmelor. Crearea plasmei prin intermediul radiației Pentru intensități reduse ale radiației laser
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
nivel de energie [49]. Un studiu recent de simulare [50] a raportat emisia unui jet cald de electroni ca rezultat al interacțiunii intense (1017 W/cm2) dintre un laser femtosecundă și grupări de Ar. În plus, trebuie menționat că pulsurile laser scurte și intense pot crea în mod spontan câmpuri magnetice megagauss, ce pot afecta dinamica electronilor în cadrul plasmelor. Crearea plasmei prin intermediul radiației Pentru intensități reduse ale radiației laser, ionizarea unui atom (sau a unei molecule) poate fi determinată radiativ exclusiv
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
laser femtosecundă și grupări de Ar. În plus, trebuie menționat că pulsurile laser scurte și intense pot crea în mod spontan câmpuri magnetice megagauss, ce pot afecta dinamica electronilor în cadrul plasmelor. Crearea plasmei prin intermediul radiației Pentru intensități reduse ale radiației laser, ionizarea unui atom (sau a unei molecule) poate fi determinată radiativ exclusiv dacă energia fotonică hv depășește potențialul de ionizare, p. Cu toate acestea, dacă intensitatea radiației este suficient de ridicată, un atom poate absorbi în mod simultan un număr
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
denominată drept ionizarea multi-foton (MPI - multiphoton ionization) și poate fi modelată prin procesul: eXqhx (1.13) unde q fotoni dispun de suficientă energie pentru a ioniza atomul Țintă X. În acest caz, randamentul de ionizare depinde de intensitatea I a laserului și este proporțional cu qI . Pentru majoritatea atomilor și a moleculelor, potențialele de ionizare sunt mai mari decât 10 eV, deci, având în vedere că majoritatea laserilor de intensitate ridicată lucrează la lungimi de undă de ~ eV.m 2411 , q
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
W cm-2 pentru a obține o ionizare semnificativă. Mecanisme de încălzire a plasmei Atunci când densitatea mediului Țintă (solid sau gaz) este suficient de ridicată, electronul energizat interacționează cu ionii din plasmă, putânduse iniția un set de procese care absorb energia laser și încălzesc plasma. Poate avea loc o ionizare colizională, ce determină o majorare a densității electronice. De asemenea, pe măsură ce electronii energizați interacționează alături de câmpul Coulomb al ionilor, aceștia pot emite radiație bremsstrahlung în bandă largă (radiație electromagnetică produsă de accelerarea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de accelerarea unei particule încărcate, precum un electron, atunci când este respins de o altă particulă încărcată) sau, în mod invers, pot suferi o creștere energetică prin absorbția de radiație (bremsstrahlung invers) [51]. Când un solid este iradiat cu un puls laser caracterizat de o intensitate mai mare de 1011 W cm-2, suprafața este ionizată rapid și se formează o plasmă ce se îndepărtează de suprafață printr-o extindere hidrodinamică. Dacă durata pulsului laser este foarte scurtă (<1 ps), expansiunea hidrodinamică a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Când un solid este iradiat cu un puls laser caracterizat de o intensitate mai mare de 1011 W cm-2, suprafața este ionizată rapid și se formează o plasmă ce se îndepărtează de suprafață printr-o extindere hidrodinamică. Dacă durata pulsului laser este foarte scurtă (<1 ps), expansiunea hidrodinamică a plasmei nu dispune de suficient timp pentru a se dezvolta și gradientul densității este foarte abrupt, cu o lungime a scalei în mod tipic mai mică decât o lungime de undă a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este foarte scurtă (<1 ps), expansiunea hidrodinamică a plasmei nu dispune de suficient timp pentru a se dezvolta și gradientul densității este foarte abrupt, cu o lungime a scalei în mod tipic mai mică decât o lungime de undă a laserului. Absența relativă 56 a unei regiuni coronale cu densitate redusă semnifică faptul că procesele parametrice de cuplare laser - plasmă sunt mult mai puțin pronunțate și absorbția se realizează în principal datorită accelerării electronilor de către potențialul ponderomotiv și procesele de absorbție
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
și gradientul densității este foarte abrupt, cu o lungime a scalei în mod tipic mai mică decât o lungime de undă a laserului. Absența relativă 56 a unei regiuni coronale cu densitate redusă semnifică faptul că procesele parametrice de cuplare laser - plasmă sunt mult mai puțin pronunțate și absorbția se realizează în principal datorită accelerării electronilor de către potențialul ponderomotiv și procesele de absorbție prin rezonanță. Având în vedere că lungimea scalei gradientului densităților este mai mică decât lungimea de undă a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
plasmă sunt mult mai puțin pronunțate și absorbția se realizează în principal datorită accelerării electronilor de către potențialul ponderomotiv și procesele de absorbție prin rezonanță. Având în vedere că lungimea scalei gradientului densităților este mai mică decât lungimea de undă a laserului, câmpul electric ridicat penetrează în stratul superficial al materialului solid, determinând procese de încălzire colizională. Frontul de căldură penetrează apoi în regiunile de înaltă densitate ale plasmei. La intensități ridicate (I > 1015 W cm-2), temperatura plasmei crește atât de rapid
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
apoi în regiunile de înaltă densitate ale plasmei. La intensități ridicate (I > 1015 W cm-2), temperatura plasmei crește atât de rapid încât coliziunile nu mai sunt eficiente pe parcursul interacțiunii, dominând procesele de absorbție necolizionale precum absorbția de rezonantă. Dacă intensitatea laserului este foarte ridicată, de exemplu 22182 10 mcmWI , forța ponderomotivă (forța neliniară aplicată unei particule încărcate, în cadrul unui câmp electromagnetic oscilant neomogen) este suficientă pentru a disloca electronii, determinând astfel un canal cu indice cu refracție mai mare spre Țintă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de asemenea, prezenta cea mai ridicată densitate energetică în câmpul de radiație, dar și valori extreme ale altor mărimi, precum presiunea, densitatea, viteza și gradientul acesteia. Aceste condiții extreme sunt rezultatul densității foarte mari a energiei fotonice produse de fasciculele laser de mare putere. De exemplu, prin focalizarea laserului caracterizat de cea mai ridicată intensitate existentă în lume, densitatea energetică a radiației luminoase este de aproximativ 1012 J cm-3, cu un randament de livrare de energie de 1024 J cm-3 s-
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în câmpul de radiație, dar și valori extreme ale altor mărimi, precum presiunea, densitatea, viteza și gradientul acesteia. Aceste condiții extreme sunt rezultatul densității foarte mari a energiei fotonice produse de fasciculele laser de mare putere. De exemplu, prin focalizarea laserului caracterizat de cea mai ridicată intensitate existentă în lume, densitatea energetică a radiației luminoase este de aproximativ 1012 J cm-3, cu un randament de livrare de energie de 1024 J cm-3 s-1 [52]. Pentru a obține aceeași densitate energetică
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
1 [52]. Pentru a obține aceeași densitate energetică și același randament de livrare, este necesară o încălzire a materialului cu o radiație termică de 20 keV (2 x 108 K) într-o singură ps. Deși transferul de energie dintre radiația laser monocromatică și energia termică nu este perfect, interacțiunea fotonilor laser cu materialul conduce la atingerea unor condiții extreme ale acestuia. Atunci când laserii de mare putere interacționează cu materia, în materialul respectiv energia se acumulează cu o viteză atât de ridicată
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
randament de livrare, este necesară o încălzire a materialului cu o radiație termică de 20 keV (2 x 108 K) într-o singură ps. Deși transferul de energie dintre radiația laser monocromatică și energia termică nu este perfect, interacțiunea fotonilor laser cu materialul conduce la atingerea unor condiții extreme ale acestuia. Atunci când laserii de mare putere interacționează cu materia, în materialul respectiv energia se acumulează cu o viteză atât de ridicată, încât acesta trece rapid în stare de plasmă ionizată. În cadrul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
procesele principale care 57 relaționează diferitele subsisteme plasmice. Energia se poate transfera, de asemenea, între aceste subsisteme microscopice și mișcările macroscopice (șocuri, turbulențe). Fig. 1.31. Diagrama lui Rose [53] prezintă interacțiunile dintre subsistemele distincte din cadrul unei plasme produse de laser. Liniile continue reprezintă mecanismele de interacțiune denominate, iar liniile întrerupte - mecanismele neconsiderate în mod normal, dar care pot fi operaționale. Aceste mecanisme implică întâlniri tranzitorii între ioni parțial ionizați, care pot fi înțelese utilizând funcții de unde electronice, în care se
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în calculele efectuate cu regularitate, pentru a simplifica modelul, se acceptă prezumția de echilibru în unul sau mai multe subsisteme. Temperaturile asociate acestora (electroni, ioni, radiație și electroni legați) nu sunt în mod necesar identice în cadrul plasmelor generate prin acțiune laser. Într-adevăr, gradul de caracterizare a sistemului în funcție de o temperatură singulară variază pe măsură ce plasma evoluează. 1.3.5. Aplicații industriale ale proceselor și efectelor laser. Marcarea Un domeniu aplicativ extrem de competitiv pentru micro-prelucrarea laser este reprezentat de marcarea pentru trasabilitate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]