Устойчивость поверхности материалов при интенсивном лазерном воздействии

• Автор: Токарев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 424 с. : ил.

§ 1. Общая характеристика работы

1. Актуальность работы и постановка задачи

2. Цель диссертационной работы

3. Научная новизна работы

4. Научная и практическая ценность работы

5. Личный вклад автора

6. Апробация результатов работы

7. Структура и объем работы

§ 2. Содержание работы

Список цитированной во введении литературы

Список основных публикаций по диссертации

Глава
УСТОЙЧИВОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ПЛАВЛЕНИИ. ПРИМЕНЕНИЯ К ПЛАНАРИЗАЦИИ МЕТАЛЛОВ, СГЛАЖИВАНИЮ СВЕРХТВЕРДЫХ КЕРАМИК И ЧИСТОЙ ОБРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ
§ 1.1 Введение
§ 1.2 Обзор литературы и постановка задачи исследования
§ 1.3 Эволюция глубины расплава для поверхностного источника нагрева в течение лазерного импульса
1.3.1 Температурное поле внутри расплава
1.3.2 Вычисление глубины расплава
§ 1.4 Изменение глубины расплава для поверхностного источника нагрева после
лазерного импульса
§ 1.5 Глубина расплава для объемного источника нагрева
§ 1.6 Обсуждение и сравнение с экспериментами
§ 1.7 Взрывной механизм удаления материала без испарения из-за релаксации
термически-индуцированного внутреннего напряжения
§ 1.8 Общий подход к проблеме поиска условий устойчивости поверхности при
лазерном плавлении без испарения
§ 1.9 Облучение металлов, полупроводников и керамик (материалы с высокой температуропроводностью и высоким коэффициентом поглощения)
1.9.1 Расплав бесконечной глубины
1.9.2 Учет конечной глубины и конечного времени жизни расплава
1.9.2.1 Оценка времени жизни расплава
1.9.2.2 Оценка величины «замороженных» периодов
1.9.3 Подавление термокапиллярной неустойчивости при облучении короткими импульсами
§ 1.10 Сравнение модели с экспериментами по лазерному плавлению и планаризации металлов
§ 1.11 Сравнение с экспериментами по лазерному сглаживанию керамик нитрида алюминия и карбида кремния
§ 1.12 Облучение полимеров и керамик (материалы с низкой температуропроводностью и низким коэффициентом поглощения)
1.12.1 Эффект конечной глубины и конечного времени жизни расплава
1.12.2 Диаграмма (не)устойчивости
1.12.3 Оценки и сравнение с экспериментами
§ 1.13 Сравнение модели с экспериментами по лазерному сглаживанию керамик
из оксида алюминия и оксида циркония
§ 1.14 Выводы к Главе
Литература к Г лаве
Глава
«ЧИСТАЯ» ЛАЗЕРНАЯ АБЛЯЦИЯ:
УСЛОВИЯ ПОДАВЛЕНИЯ БОКОВЫХ ТЕЧЕНИЙ РАСПЛАВА И ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОЙ ГРАНИЦЫ ОБЛУЧАЕМОГО ПЯТНА ПРИ СОВМЕСТНОМ УЧЕТЕ ПЛАВЛЕНИЯ И ИСПАРЕНИЯ

§2.1 Введение
§ 2.2 Постановка задачи исследования
§ 2.3 Типы выталкивания расплава
§ 2.4 Глубина расплава в присутствие интенсивного испарения при объемном нагреве
2.4.1 Изменение глубины расплава в зависимости от поглощенной интенсивности в мелком пятне
2.4.2 Изменение глубины расплава по поверхности отверстия
§ 2.5 Глубина расплава в присутствие интенсивного испарения при поверхностном нагреве
2.5.1 Изменение глубины расплава в зависимости от поглощенной интенсивности в мелком пятне
2.5.2 Изменение глубины расплава по поверхности отверстия
§ 2.6 Давление факела абляции на облучаемую поверхность
2.6.1 Полимеры
2.6.2 Керамики и металлы
§ 2.7 Движение расплава вдоль поверхности
2.7.1 Стационарное решение для движения расплава
2.7.2 Нестационарное решение для движения расплава
§ 2.8 Измерение вязкости слоя расплава на поверхности полимера в условиях импульсной лазерной абляции
2.8.1 Эксперимент
2.8.2 Модель вязкого течения слоя расплава
2.8.3 Обсуждение
§ 2.9 Образование нановолокон миллиметровой длины при одноимпульсной KrF-лазерной абляции полиметилметакрилата
2.9.1 Эксперимент
2.9.2 Результаты и обсуждение
2.9.3 Возможные механизмы
2.9.4 Сравнение с абляцией металлов
2.9.5 Выводы

38. F. Weisbuch, V.N. Tokarev, S. Lazare, and D. Débarre, “Viscosity of transient melt layer on polymer surface under conditions of KrF laser ablation”. Appl. Surf. Sci., v. 186, pp. 95-99 (2002)
39. F. Weisbuch, V.N. Tokarev, S. Lazare, С. Belin, and J.L. Bruneel, “Millimeter-long nano-fibers of PMMA spun at super-high speed by ablation with a single pulse of a KrF excimer laser”. Appl. Phys. A, v. 75, pp. 677-680 (2002).
40. V.N. Tokarev, J. Lopez, S. Lazare, and F. Weisbuch, “High-aspect-ratio microdrilling of polymers with UV laser ablation: Experiment and analytical model” (Invited paper), Appl. Phys. A, v. 76, pp. 385-396 (2002).
41. F. Weisbuch, V.N. Tokarev, S. Lazare and D. Débarre, “Ablation with a single micropattemed KrF laser pulse: quantitative evidence of transient liquid microflow driven by the plume pressure gradient at the surface of polyesters”. Appl. Phys. A, v. 76, pp. 613-620 (2003).
42. F. Guillemot, F. Prima, V.N. Tokarev, C. Belin, M.C. Porté-Durrieu, T. Gloriant, Ch. Baquey, and S. Lazare, “Ultraviolet laser surface treatment for biomedical applications of P titanium alloys: morphological and structural characterization”. Appl. Phys. A, v. 77, pp. 899-904(2003).
43. S. Lazare, V.N. Tokarev, “Recent experimental and theoretical advances in microdrilling of polymers with ultraviolet laser beams” (Invited paper). Proc.SPIE, v.5662, pp.221-231 (2004).
44. F. Guillemot, F. Prima, V.N. Tokarev, C. Belin, M.C. Porté-Durrieu, T. Gloriant, Ch. Baquey, S. Lazare, “Single pulse KrF laser ablation and nanopatteming in vacuum of P titanium alloys used in biomedical applications”. Appl. Phys. A, v. 79, pp. 811-813 (2004).
45. S. Lazare, F. Weisbuch, V.N. Tokarev, and D. Débarre, “Improved resolution of submicron KrF laser ablation of polymers by a new filtered imaging irradiation”. Proc. SPIE, v. 5662, pp. 249-254 (2004).
46. F. Weisbuch, V.N. Tokarev, S. Lazare, С. Belin, and J.L. Bruneel, „Millimeter long PMMA nanofibers - a new form of material removal in laser ablation“. Thin Solid Films, v. 453-454, pp. 394-398 (2004).
47. V.N. Tokarev, S. Lazare, С. Belin, and D. Débarre, “Viscous flow and ablation pressure phenomena in nanosecond UV laser irradiation of polymers”. Appl. Phys. A, v.79, pp.717-720(2004).
48. S. Lazare, V.N, Tokarev, A. Sionkowska, H. Kaczmarek, M. Wisniewski, J. Skopinska, “Surface foaming of collagen, chitosan and other biopolymer films by KrF excimer laser ablation”. Appl. Phys. A 81 (3), pp. 465 -470 (2005).
49. S. Lazare and V.N. Tokarev, “Ultraviolet laser ablation of polymers and the role of liquid formation and expulsion”, in: Recent Advances in Laser Processing of Materials, ed. by J. Perriere, E. Millon and E. Fogarassy (Elsevier, 2006), 472 pages, Chapter 5.
50. S. Lazare et V.N. Tokarev, « Récents progrès expérimentaux et théoriques en microperçage des polymères par faisceaux laser ultraviolets », Mécanique et Industries, v. 7, pp. 111-122 (2006) (in French).
51. В.Н.Токарев, «Выталкивание вязкой жидкости при наносекундной УФ лазерной абляции: от «чистой» обработки к наноструктурам». Лазерная физика, т. 16, № 9, с. с. 1291-1307 (2006).
52. В.Н. Токарев, «Механизм лазерного сверления сверхвысокоаспектных отверстий в полимерах». Квантовая электроника, т. 36, № 7, с. 624-637 (2006).