超快千兆赫兹爆发飞秒激光烧蚀的机制
千兆赫飞秒激光器适用于提高和调节激光加工质量,以设计材料的物理化学特性。材料科学家试图通过千兆赫飞秒激光器了解激光 - 材料相互作用,尽管由于相关的烧蚀动力学,该方法很复杂。
在现在发表在《科学进展》上的一份新报告中,Minok Park和加州大学伯克利分校激光技术和机械工程的科学家团队通过时间分辨散射成像,发射成像和发射光谱学,使用千兆赫飞秒爆发研究了铜的烧蚀动力学。
研究人员结合了几种方法来揭示千兆赫兹飞秒爆发的过程,该过程迅速从辐照点中去除熔融铜,以进行材料喷射。由于残余物质的数量有限,材料喷射过程在爆破辐照后停止,以深入了解通过千兆赫飞秒爆发触发的复杂烧蚀机制,这些机制用于在横切过程中选择最佳激光条件,纳米/微制造和光谱学。
千兆赫兹和飞秒激光烧蚀
激光烧蚀是通过高功率激光的相互作用从表面去除材料的过程,对能量收集和存储、生物医学、光电子学和光谱学产生重大影响。材料科学家已经取得了巨大的能力,通过使用超快飞秒激光烧蚀,为材料加工和烧蚀取样提供直接、一步、无化学品的途径。该过程适用于精确调节消融特征。
在这项研究中,Park及其同事开发了多种方法来检查实时激光消融动力学。他们研究了用千兆赫兹飞秒激光脉冲烧蚀铜,并将结果与飞秒脉冲消融进行了比较。组合方法导致熔融液体材料的快速去除,同时在突发照射后停止材料去除。研究人员直接了解了飞秒脉冲千兆赫兹消融的动力学和主导机制。
超快激光实验
在实验过程中,该团队使用光学系统研究了铜在大气压下具有单飞秒激光脉冲和千兆赫兹飞秒爆发的烧蚀机制。使用时间分辨散射和发射图像,研究人员可视化了发光和非发光物种。他们用白光干涉测量和扫描电子显微镜表征了陨石坑形态,将原始铜表面烧蚀到500nm的深度。科学家们注意到在辐照点上出现了不规则的,重新固化的结构。与单脉冲照射相比,千兆赫脉冲群的消融效率提高了歧管。
研究小组观察了时间分辨图像,发射光谱和散射图像,以研究单脉冲飞秒激光器在铜表面上的烧蚀动力学。这些图像揭示了两种不同类型的颗粒从基质中喷射出来,包括在不同时间尺度后释放的颗粒:(1)在0-200纳秒延迟后,以及(2)在300纳秒到4微秒之间喷射的颗粒。
研究人员探索了时间分辨发射成像和光谱学,以及由50个脉冲组成的千兆赫兹爆发引起的消融羽流的图像。他们在实验过程中注意到球形铜等离子体30纳秒。
激光烧蚀动力学
在200纳秒的时间段后,研究小组没有在激光物质相互作用区的中心观察到喷射物;表明目标没有进一步消融。这种行为与单脉冲消融的动力学明显不同。
该团队为材料喷射的潜在过程设计了两种促成机制,包括(1)中心材料的汽化,以及(2)液体通过快速的径向向外流体运动从熔池边缘喷射到汽化施加的反冲压力。当铜纳米颗粒从熔池边缘排出时,有限量的液体仍然冻结在火山口表面,他们使用扫描电子显微镜验证了这一点。
比较激光烧蚀动力学
科学家们使用了由千兆赫兹飞秒激光爆发驱动的时间分辨发射成像,发射光谱和烧蚀的散射图像。当他们在300s之后的时间尺度上发布散射图像时,喷射物显示了辐照点如何冷却以抑制材料去除。
研究人员比较了这两种实验条件,并进一步研究了由千兆赫兹脉冲驱动的铜的早期烧蚀动力学,以注意到与200个脉冲驱动的千兆赫兹脉冲相比,用50个脉冲驱动的千兆赫兹脉冲的烧蚀动力学明显不同。与单脉冲照射相比,结果直接证实了千兆赫兹定向激光诱导消融的不同机制。
展望
通过这种方式,Minok Park及其同事通过使用单飞秒激光脉冲和通过多模态探测方法具有50-200个脉冲的千兆赫兹脉冲来观察铜的烧蚀动力学。单脉冲飞秒激光照射在不同的时间尺度上产生了两种具有不同喷射速度的颗粒。
这些结果为全面了解千兆赫兹飞秒爆发背后的烧蚀机制提供了见解,这对于探索激光加工、加工、打印和光谱诊断的各种应用至关重要。
免责声明:本文由用户上传,与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考,并不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。 如有侵权请联系删除!
-
奔驰GLE作为豪华SUV市场中的佼佼者,凭借其卓越的性能、豪华的内饰以及宽敞的空间,吸引了众多消费者的关注。...浏览全文>>
-
在2025年,安徽阜阳地区的帕萨特新能源汽车市场表现非常活跃。作为一款备受关注的新能源车型,帕萨特新能源凭...浏览全文>>
-
近日,滁州地区的大众汽车经销商传来好消息:备受瞩目的2025款T-ROC探歌正式上市,并且以极具竞争力的价格吸引...浏览全文>>
-
在选择一款新能源汽车时,了解其价格和配置是非常重要的一步。安徽淮南地区的长安启源E07作为2024款的新车型,...浏览全文>>
-
阜阳长安启源A05作为长安汽车旗下的全新车型,自推出以来便凭借其独特的设计风格和丰富的配置吸引了众多消费者...浏览全文>>
-
阜阳长安启源A07作为一款备受瞩目的新能源车型,以其豪华配置和亲民的价格在市场上引起了广泛关注。这款车型不...浏览全文>>
-
安徽淮南威然2024款价格及配置详解随着汽车市场的不断更新换代,上汽大众旗下的MPV车型——威然(Viloran)凭...浏览全文>>
-
QQ多米新车报价2025款,买车省钱秘籍随着汽车市场的不断发展,消费者在选购车辆时不仅关注车型的性能和配置,...浏览全文>>
-
滁州途观X 2024款最新价格及买车省钱秘籍随着汽车市场的不断发展,大众途观X作为一款兼具时尚与性能的中型SUV...浏览全文>>
-
随着汽车市场的不断发展,大众蔚揽以其优雅的设计和卓越的性能赢得了众多消费者的青睐。作为一款兼具实用性和...浏览全文>>
- Nvidia DLSS 4 有望将游戏性能提高 8 倍
- 人工智能在预测自身免疫性疾病进展方面显示出良好的前景
- 心理物理实验揭示皮肤水分感知是如何改变的
- 科茨沃尔德公司庆祝圣诞节圆满成功
- 南法纳姆学校被评为萨里郡表现最好的小学
- 约克区九所小学将削减招生人数
- 松下新款电动汽车电池为 Lucid Gravity 带来 450 英里续航里程
- 泰国旅游呈现新趋势
- 研究人员找到在细胞水平上饿死前列腺癌肿瘤的新方法
- 领先的人工智能聊天机器人在测试中表现出类似痴呆症的认知能力下降
- 庞大的 Project Zomboid build 42 终于可以玩了
- Steam Replay 回归向您展示 2024 年您玩得最多的 PC 游戏
- Jollyes 推出强化的人才支持和招聘措施
- Karen Millen 与 Simon Harrison 共同推出全新高级珠宝系列
- 奇瑞风云A8L电动轿车刷新续航里程世界纪录
- 虚拟艺术家将别克 Cascada 带回 2026 款车型
- OnePlus 宣布推出新计划解决绿线问题
- OnePlus Watch 3 将拥有更大的电池和更薄的机身
- 研究人员发现可变剪接与自身免疫性疾病遗传之间的细胞类型特异性联系
- 科学家确定脑细胞类型是排尿的主要控制者