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飞秒激光辐射诱导金属表面微纳结构研究明,袁冬青,李健,范晓萌,戴娟,沈辉,李保家,蔡,中心波长对厚度为肿的不锈钢表而进行言1jf{800130诳周坚,王兰J-r_F引调。入射激光经双振镜瓷洌咏咕辔n(535)描电子显微镜鹿鄄毂砻娼峁沟谋浠Mü齉296月光谱学与光谱分析1kHz(130I65MnO5r纹结构的形成,发现在各种能鞋和脉冲个数条件下,周期结构的周期约为人射脉冲的波长。相『司的激光功率IlIiliiTr关键词飞秒激光;;微加工;表面形貌;周期结构中图分类号:-0593(2009)06145405毪秒激光应用于微精细加工越来越受到重视【‘。毪秒脉冲激光具有超短脉宽,从而不会在材料中引起明礁的热传导效应,这足与长脉冲激光所不摹T诓牧蟭格通过载流子的弛豫达到平衡之前,彳缱拥募し⒑仁线性过程的作用下,飞秒激光诱导材料产牛非热结构变化,从而在材料表面产生周期性结构。当激光的峰值强度略大于阈值时,消融坑()j的消融阈值,可以忽略热影响区,没有微裂纹,具有业波长IMEMs器件加怼。现存许多的研究对象主要足半导体和金属,对于广泛应用的钢材类很少涉及到。钢是我国工业I农业机械、矿山机械卡鸬哪湍ゼ1疚难芯縭的消融闯值,毪秒激光作用下表而结构的改性,以及在各种参数|1fslHzO11rnJ50m60m65MnI可以在表面加工图形。Eerjmtt_fbrmialIhjIlil,江苏大学光子制造科学技术中心,江苏镇江鑜收稿日期:一—。修订日期:——I(2006039)863(2006AA042307)和江苏省高校自然科学荩础研究霞大项目资助作者简介:袁冬青,年生,江苏大学光圃炜蒲Ъ际踔行牟﹍:研究生:甤琋,—行Iaserns
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磊‰一森2舯。RelatiktwtkabIatiteI綽J虸肿叩科6光谱学与光谱分析不锈钢的单脉冲阈值研究在飞秒激光微精细加汗讨校觬的质蕈与激光的参数和材料的性能有很大的父系,其巾激光的能屠密度和材料表面的消融阈值最为霞要。由于光源具有高斯曲线,到达样品表面的最大能馈和激光脉冲能馈㈨成线性关系2Ep(_)消融直径和消融阈值以及能流密度的关系为(Jcm2)D2平方和所使用脉冲能疑密度的父系图。通过外推,当时,可以得到消融阈值为飞秒激光微加工结果和讨论31)00≯eneJcm2鎒耻芶365Mn肌5甭龀骞β饰mwl(a)(h)随着脉冲个数的增加消融区中心位置逐步产生了明硅的微结构。脉冲个数—时,没有产生明娩的消融边界。当脉冲个数保A嗣鞴璧奶嗜诳印5甭龀骞β饰时,如3(i)(1)结构的面积增大。fi3帅,粕髀禼∞puler(180图汪辧580180400时,在不同个数脉冲作用下表面微结构的产生及其随脉冲个数增加的演化示意图,图中所示放大倍数均为倍。如图所示脉冲功率为mw5纹结构不明显。如图~荆龀甯鍪躈≤时,表面产生闹芷谛圆ㄎ平峁梗咦裕唷骸的方向。当脉冲保缤所示,表面的结构为一些不连续、规则且呈卧状的圆柱颗粒组成ざ仍嘉扯本对嘉nm)构。随着脉冲个数的增加这种现象尤其明硅。从图~(g)5(e)f}米柱,表明存在一个纳米尺度的材料迁移到邻近的区域。这样的一些纳米尺度的小孔和突出颗粒随机出现在激光辐照区,说明了初始激光能量分布的一致性。当注入的激光能量达到阈值时,空间分布一致的激光能量,可以在辐照区产生熔化。