Исследование процессов абляции и осаждения при лазерном облучении границы раздела твердого тела с жидкостью

• Автор: Долгаев, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Исследование абляции поликристаллического карбида кремния при импульсном лазерном облучении границы раздела «прозрачная жидкость/ поглощающее твёрдое тело»
1.1.Обзор литературы. Постановка задачи
1.2.Техника эксперимента
1.3.Экспериментальные результаты по абляции керамики в жидкостях и в воздухе излучением лазера на парах меди 1 .4. Анализ поверхности ЭЮ керамики после лазерного воздействия
1.5. Металлизация поверхности БЮ керамики после лазерного воздействия 1.6.Обсуждение экспериментальных результатов
1.7.Выводы к главе 1 Глава 2. Исследование абляции сапфира при импульсном лазерном облучении границы раздела «прозрачное твёрдое тело/поглощающая жидкость»
2.1.Постановка задачи. Обзор литературы
2.2.Техника эксперимента
2.3.Экспериментальные результаты по абляции сапфира при облучении границы раздела «сапфир/поглощающая жидкость» излучением лазера на парах меди
2.4. Обсуждение экспериментальных результатов. Механизм абляции

твёрдого тела при облучении границы раздела «прозрачное твёрдое тело/ поглощающая жидкость» импульсным лазерным излучением
2.5.Выводы к главе
Глава 3. Осаждение оксидных плёнок при импульсном лазерном облучении границы раздела «прозрачное твёрдое тело/поглощающая жидкость»
3.1.Введение. Постановка задачи
3.2.Техника эксперимента
3.3.Осаждение оксидных плёнок при облучении границы раздела
«прозрачное твёрдое тело/поглощающая жидкость» излучением лазера на парах меди. Анализ кристаллической структуры оксидных плёнок
3.3.1. Осаждение плёнок Сг203
3.3.2. Осаждение плёнок Ре203
3.3.3. Осаждение плёнок Мп02
3.4. Обсуждение экспериментальных результатов. Механизм осаждения оксидных плёнок при импульсном лазерном облучении границы раздела «прозрачное твёрдое тело/поглощающая жидкость»
3.5. Выводы к главе
Заключение. Основные результаты диссертации
Литература

Введение
Основные идеи и актуальность исследований.
Одним из актуальных направлений исследований взаимодействия лазерного излучения с веществом является исследование абляции различных материалов и изучение её механизмов. Под термином «лазерная абляция» понимается широкий класс процессов, результатом которых является удаление вещества твёрдого тела, таких как лазерное испарение, лазерное распыление и т.п. [1]. Исследование абляционных процессов превратилось в самостоятельный раздел физики взаимодействия лазерного излучения с веществом [1-5]. Наиболее полно к настоящему времени исследована абляция твёрдых тел в газах и в вакууме. Абляция твёрдых тел в жидкостях исследована в значительно меньшей степени. Можно ожидать, что процессы, протекающие в жидкости при лазерном воздействии на границу её раздела с твёрдым телом, будут оказывать влияние как на скорости, так и на механизм абляции. В диссертации исследуется абляция твёрдого тела при лазерном облучении его границы раздела с жидкостью.
При воздействии на границу раздела «жидкость/твёрдое тело» лазерное излучение может поглощаться как твёрдым телом, так и жидкостью. Выбором сред с подходящими коэффициентами поглощения оказывается возможным реализовать два предельных случая. Первый случай - облучение поверхности поглощающего лазерное излучение твёрдого тела сквозь прозрачную жидкость, второй случай -лазерное облучение поглощающей жидкости сквозь прозрачное твёрдое тело. В обоих случаях при воздействии на границу раздела сред происходит нагрев, а также может происходить испарение слоя жидкости, находящегося вблизи

поверхность SiC керамики после лазерной абляции в воздухе. Размеры Ni частиц на начальных стадиях роста не превышают размеров наночастиц кремния.
Характерной особенностью лазерно-активированной поверхности SiC керамики является стабильность её каталитических свойств к действию кислот. Осаждённый металл может быть растворен в HN03, а затем вновь осаждён на те же самые участки поверхности. Способность поверхности SiC керамики после абляции восстанавливать металлы из растворов для химической металлизации стабильна во времени. Участки образца, подвергнутые лазерной абляции в воздухе, остаются каталитически активными спустя несколько месяцев после лазерного воздействия.
1.6. Обсуждение экспериментальных результатов
Сопоставим данные о скоростях абляции SiC керамики излучением лазера на парах меди, полученные в настоящей работе, со скоростями абляции SiC керамики излучением ХеС1 эксимерного лазера (А. = 308 нм, т = 10 не, плотность энергии в импульсе - 25 Дж/см2), полученными в работе [16]. По данным рис. 1.2, начальная скорость абляции SiC керамики в воздухе составляет 0,15 мкм/имп при плотности энергии в лазерном импульсе 16 Дж/см2. Средняя скорость абляции SiC в ДМСО составляет 0,024 мкм/имп, скорость абляции в воде - 0,018 мкм/имп. При абляции SiC керамики пучком ХеС1 эксимерного лазера с плотностью энергии в импульсе 25 Дж/см2 скорость абляции в воздухе составляет 0,12 мкм/имп, скорость абляции в воде - 0,07 мкм/имп. Таким образом, при облучении
поликристаллического карбида кремния как излучением лазера на парах меди, так