6,621 matches
-
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 acesteia, energia poate fi transferată la nivel microscopic între energia cinetică a electronilor liberi (ionizați), energia cinetică a ionilor, energia fotonică din câmpul de radiație și electronii legați [54]. Aceste fenomene sunt prezentate in Fig. 1.31, unde
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
se descriu și 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
înțelese utilizând funcții de unde electronice, în care se influențează cel puțin un nucleu Electronii legați prezintă un număr extrem de ridicat de posibile stări discrete de excitare și ionizare, acestea fiind echilibrate în principal de procese colizionale electronice și fotonice. O plasmă formată exclusiv din ioni și electroni poate prezenta un comportament de neechilibru în fiecare dintre subsistemele sale: electroni și ioni liberi, electroni legați și în câmpul de radiație. Este interesantă ideea conceperii unui model care să descrie corespunzător interacțiunea neliniară
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în câmpul de radiație. Este interesantă ideea conceperii unui model care să descrie corespunzător interacțiunea neliniară dintre subsisteme. Un astfel de model trebuie să explice interacțiunile dintre subsistemele distincte prezentate în figura 1.31. Pentru simplificare, se poate considera o plasmă zero-dimensională, nefiind astfel inclus nici un efect de transport prin electroni, radiație sau mișcare hidrodinamică, dar existând aspectele microfizice ale interacțiunilor dintre diferitele subsisteme. Cu toate acestea, modelarea acestui set 58 complex de interacțiuni rămâne extrem de complicată și, în calculele efectuate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
rămâne extrem de complicată și, 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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. În acest domeniu, diferite tehnologii de marcare cu laser înlocuiesc rapid metodele „tradiționale”, datorită
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
modificarea stării interne de tensiuni, s-a pus problema aspectului teoretic fizic ce guvernează sau contribuie în cadrul acestor procese. Există în literatură [46, 47, 52-54] analize teoretice cunoscute și bine fundamentate asupra fenomenelor ce au loc la interacțiunea fascicul laser - plasmă formată - Țintă. Aceste fenomene au fost prezentate în Subcapitolul 1.3, pentru laserii cu pulsuri ultrarapide, ce reprezintă un domeniu de mare actualitate. În consecință, am abordat un fenomen fizic asociat interacțiunii menționate, în cazul procesării experimentale efectuate cu laserul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 plasmă de ablație obținută via laseri pulsați prezintă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 plasmă de ablație obținută via laseri pulsați prezintă interes pentru rafinarea înțelegerii complexei interacțiuni laser-materie și a proceselor elementare ulterioare ce
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 mai multe domenii, precum procesarea materialelor, tehnici de diagnoză și aplicații aeronautice. Sistemele de marcare cu laser au cunoscut totodată o evoluție constantă și intensă, având în vedere că gravarea cu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este o metodă foarte flexibilă, ce permite marcarea permanentă a informațiilor de identificare și trasabilitate; este o metodă rapidă, noncontact, pentru producerea de imagini permanente de înaltă rezoluție, pe suprafața marii majorități a materialelor. În cazul aplicațiilor practice ce implică plasma produsă de laser, un aspect important este legat de evoluția plumei: în stadiul inițial (în timpul depunerii de energie laser), are loc expansiunea unidimensională, urmând trecerea la tridimensional a norului de plasmă. Diferitele grade de libertate (între unul și trei) și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
majorități a materialelor. În cazul aplicațiilor practice ce implică plasma produsă de laser, un aspect important este legat de evoluția plumei: în stadiul inițial (în timpul depunerii de energie laser), are loc expansiunea unidimensională, urmând trecerea la tridimensional a norului de plasmă. Diferitele grade de libertate (între unul și trei) și scale temporale (pentru procesele elementare) sugerează o aplicație ne-diferențiabilă de tip spațiu-timp (fractalică), ca metodă de modelare. Pe parcursul ultimilor ani, au fost efectuate studii sistematice asupra acestor aspecte. Cercetarea experimentală a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
amplasate într-o cameră vidată. Au fost abordate materiale simple, precum Al sau Cu, dar și complexe, precum ceramici - BNSiO 2, Al2O3 și sticle speciale - AsxSe100-x, la fluențe de până la 1 kJ/cm2. Pentru înregistrarea de imagini ale 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
imagini ale 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 a rezultatelor de mai sus, prin relevarea existenței a două specii de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
al amprentei la ~300 µm la contact. O sondă Langmuir cilindrică din oțel inoxidabil, cu diametrul de 0,8 mm și lungime 5 mm (poziționată la distanțe diferite de Țintă) a fost folosită pentru studierea formării și dinamicii plumei de plasmă,prezintă curentul ionic tranzient tipic, trasat pentru diferite distanțe probă - Țintă; se observă divizarea plasmei în două structuri de viteze distincte, acestea fiind caracterizate de timpi de sosire diferiți. Prin urmare, prima parte prezintă un caracter oscilator, iar a doua
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
diametrul de 0,8 mm și lungime 5 mm (poziționată la distanțe diferite de Țintă) a fost folosită pentru studierea formării și dinamicii plumei de plasmă,prezintă curentul ionic tranzient tipic, trasat pentru diferite distanțe probă - Țintă; se observă divizarea plasmei în două structuri de viteze distincte, acestea fiind caracterizate de timpi de sosire diferiți. Prin urmare, prima parte prezintă un caracter oscilator, iar a doua, o cocoașă. Această comportare corespunde celei aferente imaginilor plasmei obținute prin intermediul camerei de tip ICCD
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
distanțe probă - Țintă; se observă divizarea plasmei în două structuri de viteze distincte, acestea fiind caracterizate de timpi de sosire diferiți. Prin urmare, prima parte prezintă un caracter oscilator, iar a doua, o cocoașă. Această comportare corespunde celei aferente imaginilor plasmei obținute prin intermediul camerei de tip ICCD [73, 74]. Vitezele celor două formațiuni de plasmă au fost determinate pentru d = 1.9 cm: v1 = 4.7·10 4 m/s și v2 = 6.9·10 3 m/s [73, 75]. Metodele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fiind caracterizate de timpi de sosire diferiți. Prin urmare, prima parte prezintă un caracter oscilator, iar a doua, o cocoașă. Această comportare corespunde celei aferente imaginilor plasmei obținute prin intermediul camerei de tip ICCD [73, 74]. Vitezele celor două formațiuni de plasmă au fost determinate pentru d = 1.9 cm: v1 = 4.7·10 4 m/s și v2 = 6.9·10 3 m/s [73, 75]. Metodele spectroscopice au relevat două stări de încărcare distincte: una dominată de ioni și una
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pentru o scară de timp extrem de redusă, în timp ce speciile neutre rezultă dintr-un proces termic ulterior. Modelarea matematică a fenomenelor descrise mai sus pornește de la tipul de model fractalic ales. Modelul hidrodinamic fractalic Sistemele dinamice complexe, ce prezintă comportament haotic (plasme, în particular), sunt cunoscute pentru atingerea auto-similarității și pentru manifestarea de fluctuații puternice, în afara oricărei scări [76, 77]. Având în vedere că fractalitatea se manifestă ca o proprietate universală a sistemelor complexe precum plasma, este imperativă dezvoltarea fizicii fractalice, prin
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
dinamice complexe, ce prezintă comportament haotic (plasme, în particular), sunt cunoscute pentru atingerea auto-similarității și pentru manifestarea de fluctuații puternice, în afara oricărei scări [76, 77]. Având în vedere că fractalitatea se manifestă ca o proprietate universală a sistemelor complexe precum plasma, este imperativă dezvoltarea fizicii fractalice, prin non-diferențialitate (proceduri matematice în [76, 78], implicații fizice în [77, 79]) și, în particular, al teoriei relativității la scală [76]. Celelalte rădăcini pot fi determinate folosind (2.73). Modurile de vibrare sunt de fapt
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pentru orice scală, fenomenele fractalice și diferențiale se condiționează mutual. Rezultatul acestei condiționări conduce la generarea de unde de frecvență staționare (2.73) în cadrul fluidului fractalic. Relația (2.73) poate fi aplicată în determinarea structurii spectrelor primare. Astfel, 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
scală, fenomenele fractalice și diferențiale se condiționează mutual. Rezultatul acestei condiționări conduce la generarea de unde de frecvență staționare (2.73) în cadrul fluidului fractalic. Relația (2.73) poate fi aplicată în determinarea structurii spectrelor primare. Astfel, 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]