Лазерная поляризационно-управляемая рекристаллизация поверхности металла

Научная библиотека Комментариев к записи Лазерная поляризационно-управляемая рекристаллизация поверхности металла нет

В.С. Макин, Р.С. Макин, В.Е. Привалов // Всероссийская конференция по фотонике и нформационной оптике Сборник научных трудов. 2012, с: 88-90, УДК 535(06)+004(06)

Получены экспериментальные данные по взаимодействию серии импульсов линейно поляризованного лазерного излучения наносекундной длительности с поверхностью металла в доплавительном режиме. Обнаружена анизотропия рекристаллизация поверхности, завершающаяся образованием квазирешеток канавок термического травления, ориентированных вектором электрического поля лазерного излучения. Предложено физическое объяснение эффекту, основанное на возбуждении падающим излучением поверхностных плазмон поляритонов и увлечении ими электронов скин-слоя металла. Взаимодействие электронов скин-слоя с границами зерен вызывает их перемещение и анизотропию роста зерен.
Эффект находит экспериментальное подтверждение для более высоких плотностей мощности лазерного излучения, при использовании излучения фемтосекундной длительности, а также на сплавах металлов, в том числе аморфных.
Обнаружено формирование нерезонансного квазиупорядоченного микрорельефа поверхности механически полированного зеркала из титана под действием серии импульсов (N) линейно поляризованного излучения Nd3+ YAG лазера ( =150, 10 нс, =1,06 мкм). Плотность мощности лазерного излучения не превышала порога плавления поверхности.
Наблюдали процесс анизотропной рекристаллизации поверхности и образование квазирешетки рельефа (g) в виде канавок термического травления. Квазирешетка была ориентирована тангенциальной проекцией вектора электрического поля лазерного излучения (Et), g Et, ее квазипериод d~5 мкм и несколько возрастал с ростом плотности мощности излучения (q). В процессе рекристаллизации обнаружено уменьшение поглощательной способности поверхности на =0,628 мкм А=0,15, сопровождающееся ее ростом с ростом N. Изучение топографии поверхности с использованием микроскопии атомных сил обнаружило образование обратных ножевых острийных структур глубиной до 100 – 150 нм и формирование локально гладкой поверхности в зоне облучения[1]. Предложено объяснение эффекту, основанное на возбуждении падающим излу чением поверхностных плазмон поляритонов (ППП) и эффекте увлечения ими электронов скин-слоя поверхности металла в направлении распространения ППП. Направленный поток электронов взаимодействует с границами зерен, вектор нормали которых приблизительно параллелен направлению волнового вектора ППП, как со стенкой, перемещая их и обеспечивая анизотропию роста зерен.
Характерный квазипериод сформированной квазирешетки в виде канавок термического травления составлял d~3L, где L — длина распространения волны ППП границы раздела титан – воздух. Эффект, наблюдавшийся на титане при умеренных интенсивностях лазерного излучения, должен наблюдаться и при более высоких интенсивностях. Экспериментальные данные [2, 3] по формированию квазирешеток рельефа поверхности титана и сплава на основе титана g Et интерпретированы нами как результат анизотропной рекристаллизации поверхности титана под действием серии импульсов лазерного излучения фемтосекундной длительности. Обнаруженный и объясненный эффект может быть использован для управляемого лазерным излучением изменения функциональных свойств поверхности металла, например, для структурирования поверхностей биосовместимых имплантатов.

Полное содержание статьи: http://fioconf.mephi.ru/files/2014/07/FIO2012-Sbornik.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top