4,085 matches
-
formate în principal din șanțuri care pot fi proiectate pe diferite dimensiuni și sub diverse unghiuri, prin adaptarea parametrilor de proces. Figura 1.30(a) prezintă un canal trasat în oțel, cu pereți verticali drepți, produs prin folosirea mai multor pulsuri femtosecundă suprapuse. Figura 1.30(b) conține micrografia unei rețele de structuri conice din siliciu topit, obținute prin superpoziția de caneluri la 90ș. Imaginile ilustrează calitățile de prelucrare imediat după finalizarea procesului, fără o curățare ulterioară. Dacă sunt solicitate calități
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 subțiri obținute prin
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 puțin să
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 completă a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 pe CPA („chirped pulse amplification” amplificarea pulsurilor prin modulație de frecvență), o tehnică dezvoltată inițial pentru a evita deteriorarea componentelor optice. CPA implică amplificarea unui puls „de acumulare”, cu frecvență modulată, în cadrul unui mediu solid de amplificare cu lățime de bandă extinsă, excitat de un fascicul „de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Raman stimulată [47]. Laserii pulsativi de mare putere, care determină undele de plasmă, sunt bazați pe CPA („chirped pulse amplification” amplificarea pulsurilor prin modulație de frecvență), o tehnică dezvoltată inițial pentru a evita deteriorarea componentelor optice. CPA implică amplificarea unui puls „de acumulare”, cu frecvență modulată, în cadrul unui mediu solid de amplificare cu lățime de bandă extinsă, excitat de un fascicul „de pompare” monocromatic. După amplificare, pulsul de acumulare este compresat prin intermediul unor elemente optice dispersive, la durate ultrascurte și puteri
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
o tehnică dezvoltată inițial pentru a evita deteriorarea componentelor optice. CPA implică amplificarea unui puls „de acumulare”, cu frecvență modulată, în cadrul unui mediu solid de amplificare cu lățime de bandă extinsă, excitat de un fascicul „de pompare” monocromatic. După amplificare, pulsul de acumulare este compresat prin intermediul unor elemente optice dispersive, la durate ultrascurte și puteri ridicate, în prezent de ordinul a mai mulți petawatt. Având în vedere că CPA este limitat la acest nivel de distrugerea elementelor optice, a fost sugerată
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 este cel al exploziei Coulomb a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 grupați. Pentru acest regim, un număr suficient de electroni sunt eliminați din nucleul grupării
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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, ionizarea unui atom (sau a unei molecule) poate fi determinată radiativ
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
produsă 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
costuri de operare reduse, având în vedere consumul energetic redus, integrabilitatea facilă și mentenanța redusă. Un echipament de marcare cu laser de tip comercial dispune de următoarele caracteristici: lungime de undă 1064 nm, putere medie 12W, putere maximă >25kW, durata pulsului 10 ns, energie 0.3 mJ. În prezent, există laseri cu aplicabilitate reală mai eficientă în trasabilitate, utilizați în cadrul mai multor experimente: laseri ultra-rapizi - sisteme femtosecundă și attosecundă. Capitolul 2 EFECTUL RELATIVIST „GUN” ȘI IMPLICAȚIILE ACESTUIA ÎN PROCESELE DE MARCARE
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 comercial Trumpf (nanosecundă), dar cu un grad sporit de noutate: efectul „gun” [61]. Înțelegerea acestui
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 de 355 nm a Al2O3. Apare o divizare a plasmei în două structuri cu dinamică și viteze distincte; această divizare este totodată confirmată
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
și 0,55mm). Experimentările s-au realizat cu un sistem compact de laser tip TRUMPF Nd YAG produs de către VectorMark (Fig. 4.14), cu puterea maximă de până la 1,7kW și puterea nominală de 1,4kW, cu o frecvență de puls de 1-60kHz și în domeniu infraroșu cu lungimea de undă de 1064 nm. Examinarea inscripționării a pus în evidență următoarele aspecte: adâncimea de inscripționare (respectiv grosimea stratului de aliaj pe care au apărut modificări structurale), ca urmare a baleierii razei
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ale datelor obținute cu suprapunerea reprezentării curbei de portanță Abbott-Firestone În afară de rugozitatea formată ca urmare a trecerii laserului, suprafețele ce au fost inscripționate prezintă și o serie de abateri ce apar sub forma unor mici ondulații, rezultate ca urmare a pulsurilor fasciculului existente pe durata procesării. Acestea mai reprezintă totodată și mici denivelări periodice, având în general un caracter sinusoidal, care au fost provocate de vibrațiile sau mișcările periodice la prelucrarea mecanică prin procesele de așchiere și lustruire a suprafeței probei
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
și EDAX a marcajelor realizate cu laser femtosecundă Rezultatele experimentale obținute pe paleta din aliaj de aluminiu Pornindu-se de la ideea procesării rapide și de mare precizie a inscripționării paletelor, s-au realizat o serie de inscripționări prin iradierea cu pulsuri extrem de scurte, generate de un femtolaser. În astfel de aplicații, se consideră că nu există schimb de căldură între fascicul/puls laser și materialul inscripționat. Modalitatea rapidă de procesare a materialului poate conduce la o dispariție a tensiunilor induse termic
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
procesării rapide și de mare precizie a inscripționării paletelor, s-au realizat o serie de inscripționări prin iradierea cu pulsuri extrem de scurte, generate de un femtolaser. În astfel de aplicații, se consideră că nu există schimb de căldură între fascicul/puls laser și materialul inscripționat. Modalitatea rapidă de procesare a materialului poate conduce la o dispariție a tensiunilor induse termic, precum și la eliminarea unor degradări compoziționale. Aceste fenomene pot să apară la inscripționarea prin procedeul termic de iradiere laser a oricărui
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a materialului poate conduce la o dispariție a tensiunilor induse termic, precum și la eliminarea unor degradări compoziționale. Aceste fenomene pot să apară la inscripționarea prin procedeul termic de iradiere laser a oricărui material în stare solidă. Scopul urmărit la utilizarea pulsurilor de tip femto-secundă a fost acela de a evita formarea de picături micrometrice, induse de efectele termice din materialul supus inscripționării, după cum am arătat prin experimentele 155 anterioare, la care am utilizat pulsuri laser de durata nanosecundelor. Având în vedere
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în stare solidă. Scopul urmărit la utilizarea pulsurilor de tip femto-secundă a fost acela de a evita formarea de picături micrometrice, induse de efectele termice din materialul supus inscripționării, după cum am arătat prin experimentele 155 anterioare, la care am utilizat pulsuri laser de durata nanosecundelor. Având în vedere că pulsurile au fost la o scală de timp sub picosecundă, se constată apariția topirilor fără a exista un transfer termic. Având la bază ideea că ablația laser cu utilizarea ultrapulsurilor (pulsuri laser
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
tip femto-secundă a fost acela de a evita formarea de picături micrometrice, induse de efectele termice din materialul supus inscripționării, după cum am arătat prin experimentele 155 anterioare, la care am utilizat pulsuri laser de durata nanosecundelor. Având în vedere că pulsurile au fost la o scală de timp sub picosecundă, se constată apariția topirilor fără a exista un transfer termic. Având la bază ideea că ablația laser cu utilizarea ultrapulsurilor (pulsuri laser ultrascurte) va conduce spre un alt tip de comportament
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]