浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展

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浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展

浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展摘要：随着激光技术的发展,当今社会激光烧蚀技术越来越受到了人们的关注。

本文主要介绍了几种激光烧蚀技术的不同应用,以及对激光烧蚀技术的进展做了简单的研究。

关键词：烧蚀等离子体聚合物激光烧蚀技术是通过飞秒-纳秒量级的脉冲激光来将材料表面烧蚀，已经被广泛应用于微加工、外科手术、X射线激光、生物分子质谱以及一些艺术品修复/清洁等领域；对激光烧蚀产生的等离子体的光学/光谱诊断是研究等离子体动力学的主要方法之一。

1 激光烧蚀技术的应用1.1 激光烧蚀光谱(LAS、LIBS)技术的应用近年来光谱领域发展迅速，其中激光烧蚀光谱技术是其中一种比较崭新的分析手段。

该技术主要是通过聚焦强激光束激发样品靶面，产生高温等离子体，通过测定等离子体冷却过程中发射光谱的波长与强度来进行定量分析、元素定性。

激光烧蚀光谱技术虽然对于痕量元素的分析能力不足，但是该技术并不需要对样品进行繁琐的化学处理，具有破坏性小，具有快速、实时、可远程监测等特点，被广泛应用于地质、冶金、核工业、材料、燃料能源、生物医药等领域；电感耦合等离子体质谱(ICP2MS)分析技术是一种公认的高灵敏度、强有力的、多元素及同位素分析技术。

1.2 激光烧蚀技术在微纳米材料制备中的应用激光与靶材相互作用后，周围的物理空间便可粗略的分为高温高压等离子体聚集区、液相区和固相区三个区域，如图1所示。

等离子体聚集区是由离子、电子以及未电离的中性粒子集合组成，整体呈现电中性，该区域对激光能量的传输障碍比较小。

液相区是靠近等离子聚集区的熔融层，材料处于液态或固-液共存态。

靠近液相区的是固相区，该区域虽然也吸收了激光能量，能使温度升高，但是能量强度不足以使该层进行熔化。

基于激光烧蚀技术制备的各类材料的生长过程，如一维纳米线和零维纳米颗粒、二维薄膜等，几乎都是通过应用高温高压等离子体的成核、生长所完成。

因此，激光烧蚀产生的高温高压等离子体在激光烧蚀技术制备微纳米材料中起着重要的作用。

液体中脉冲激光烧蚀的作用

液体中脉冲激光烧蚀的作用
液体中脉冲激光烧蚀是一种利用激光能量将液体中的物质蒸发或烧蚀的技术。

这种技术在工业、医疗和科学研究等领域都有广泛的应用。

液体中脉冲激光烧蚀的作用主要有以下几个方面：
1. 切割和加工
液体中脉冲激光烧蚀可以用于切割和加工各种材料，如金属、塑料、陶瓷等。

在液体中进行切割和加工可以减少激光在空气中的散射和吸收，从而提高切割和加工的精度和效率。

2. 清洗和去污
液体中脉冲激光烧蚀可以用于清洗和去污各种表面，如金属、玻璃、陶瓷等。

激光能量可以将表面的污垢和氧化物蒸发或烧蚀，从而使表面变得干净和光滑。

3. 医疗和生物学研究
液体中脉冲激光烧蚀可以用于医疗和生物学研究。

例如，可以用激光
烧蚀技术制造微型通道和微型器件，用于药物输送和细胞培养等。

此外，激光烧蚀还可以用于研究细胞和组织的结构和功能。

4. 环境保护和资源回收
液体中脉冲激光烧蚀可以用于环境保护和资源回收。

例如，可以用激
光烧蚀技术处理废水和废气中的有害物质，从而减少环境污染。

此外，激光烧蚀还可以用于回收废弃物和废旧材料中的有用物质，如金属、
玻璃和塑料等。

总之，液体中脉冲激光烧蚀是一种非常有用的技术，可以在各个领域
发挥重要作用。

随着技术的不断发展和完善，相信液体中脉冲激光烧
蚀将会有更广泛的应用前景。

液体中脉冲激光烧蚀的作用

液体中脉冲激光烧蚀的作用脉冲激光烧蚀是一种利用激光脉冲能量在液体中产生高温和高压作用，从而实现材料烧蚀的技术。

这种技术在很多领域中都有广泛的应用，如航空航天、能源、材料科学等。

本文将从液体中脉冲激光烧蚀的原理、应用领域和优势等方面进行阐述。

液体中脉冲激光烧蚀的原理是利用激光的特殊性质和材料的特性相互作用。

当激光束照射到液体表面时，激光能量会被液体吸收，产生局部高温和高压。

这种高温和高压能够使液体中的材料发生化学反应、物理相变或分解等变化，从而实现烧蚀效果。

液体中脉冲激光烧蚀的应用领域非常广泛。

首先，它在航空航天领域中得到了广泛的应用。

例如，宇航员的太空服外层材料需要具备耐高温和耐烧蚀的特性，以保护宇航员免受宇宙空间中的高温和高压的影响。

通过液体中脉冲激光烧蚀技术，可以对太空服外层材料进行烧蚀性能测试和改进，确保宇航员的安全。

液体中脉冲激光烧蚀还在能源领域中有重要的应用。

燃烧器内壁材料需要具备耐高温和耐烧蚀的特性，以保证燃烧器的正常运行。

通过液体中脉冲激光烧蚀技术，可以对燃烧器内壁材料进行烧蚀性能测试和改进，提高燃烧效率和热能利用率。

液体中脉冲激光烧蚀还在材料科学领域中有广泛的应用。

通过液体中脉冲激光烧蚀技术，可以对材料的烧蚀性能进行研究和评估，为材料的制备和应用提供指导。

例如，在航空材料中，液体中脉冲激光烧蚀可以用于评估材料的耐高温性能和耐烧蚀性能，从而提高航空器的安全性和性能。

液体中脉冲激光烧蚀技术具有许多优势。

首先，它可以实现对材料的高精度烧蚀，避免了传统方法中可能存在的材料损伤和变形问题。

其次，液体中脉冲激光烧蚀速度快，效率高，可以大大节省时间和成本。

此外，该技术还具有非接触性和无污染性的特点，可以保持材料的原始性能和表面质量。

液体中脉冲激光烧蚀技术在航空航天、能源、材料科学等领域具有重要的应用。

它通过利用激光的特殊性质和材料的特性相互作用，实现对材料的高精度烧蚀。

该技术在太空服外层材料研发、燃烧器内壁材料改进以及航空材料性能评估等方面有着重要的作用。

激光烧蚀原因

激光烧蚀原因激光烧蚀是指激光束在作用物体表面产生的烧蚀现象。

激光烧蚀常见于高功率激光切割、焊接等工艺中，其原因主要有以下几个方面。

首先，激光烧蚀的原因之一是激光的能量密度过高。

激光束的能量密度是指激光束单位面积上携带的能量，当激光束的能量密度超过物体所能承受的范围时，就会发生烧蚀现象。

高能量密度激光束的烧蚀效应更加明显，容易引起物体表面的烧灼和熔化。

其次，激光烧蚀的原因之二是激光束的持续时间过长。

激光束的持续时间是指激光束作用于物体的时间长度，当激光束的持续时间过长时，会使物体表面的温度持续升高，进而引发烧蚀现象。

持续时间过长的激光束能够使物体表面的材料逐渐烧灼和熔化，甚至可能造成更严重的损坏。

此外，激光烧蚀的原因之三是激光束的聚焦不良。

激光束的聚焦是指将激光束集中到一个小的焦点上，当激光束的聚焦不良时，会导致能量密度不均匀分布，一部分能量聚焦在物体表面的某个点上，从而引发烧蚀现象。

聚焦不良的激光束容易造成物体表面的烧灼和熔化，产生烧蚀痕迹。

最后，激光烧蚀的原因之四是物体表面的材料特性。

不同材料对激光的吸收率不同，一些材料对激光的吸收较强，容易发生烧蚀现象。

而另一些材料对激光的吸收较弱，热量不容易在材料内部积累，从而减少了烧蚀的可能性。

因此，物体表面的材料特性也是影响激光烧蚀的重要因素之一。

综上所述，激光烧蚀的原因主要包括激光的能量密度过高、激光束的持续时间过长、激光束的聚焦不良以及物体表面的材料特性。

在实际应用中，为了避免激光烧蚀的发生，可以采取合适的激光功率和持续时间，进行优化的激光聚焦以及选择适合的材料，以保证激光加工的效果和品质。

此外，加强激光设备的维护和保养，确保激光束的质量和稳定性也是预防激光烧蚀的重要措施。

烧蚀材料的原理和应用

烧蚀材料的原理和应用烧蚀材料（Ablative Materials）是一种能够通过烧蚀过程来抵御高温和高速气流侵蚀的特种材料。

它在大气、宇宙和其他高温环境中具有广泛的应用，包括航天器、导弹、火箭、喷气发动机和高速飞行器等领域。

本文将详细介绍烧蚀材料的原理、种类和应用。

一、烧蚀材料的原理当一个物体进入大气层或者高速飞行时，会引起空气的压缩和高温产生。

在这种情况下，物体表面可能会被高速气流和高温气体侵蚀，从而引发材料烧蚀的问题。

为了解决这一问题，烧蚀材料应运而生。

烧蚀材料的原理基于燃烧工艺，通过在材料表面发生控制性的化学反应来防止气流、气体的进一步侵蚀。

当高温气体流过烧蚀材料表面时，材料会发生热分解和氧化反应，形成类似空气屏障的气体。

这种气体屏障会吸收和分散高温气流的能量，并逐渐烧蚀掉材料表面的一部分，从而减少了热量的传导和传递。

烧蚀材料通常由有机和无机两大类构成。

有机烧蚀材料采用碳基化合物作为基础，如聚合物和橡胶等，其主要通过炭化反应来生成大量的炭，从而吸收和分散高温气流的能量。

而无机烧蚀材料则由无机化合物组成，如矽酮和氧化物等，通过化学反应和熔化等方式来抵挡高温和高速气流的侵蚀。

二、烧蚀材料的种类烧蚀材料种类繁多，根据材料结构和化学反应的机制，可以分为多种类型。

下面将介绍几种常见的烧蚀材料。

1.聚亚胺类：聚亚胺材料以其高强度和烧蚀性能而闻名。

它们在高温下可以表现出良好的热蚀耐受性和机械性能，因此在火箭喷气发动机和导弹等领域得到广泛应用。

2.碳基材料：碳基材料以其优异的烧蚀性能和高温稳定性而受到重视。

炭纤维复合材料和炭化硅材料等都属于碳基材料，具有较高的抗烧蚀能力和结构强度。

3.硅酮材料：硅酮材料以其高温稳定性和烧蚀抗性而著名。

它们可以通过烧蚀反应来形成硬质的炬化剂，从而保护材料表面免受高温气流和气体侵蚀。

4.玻璃颗粒材料：玻璃颗粒材料由熔融的矽酮和氧化物颗粒组成，可以阻碍高温气流和气体的侵蚀。

这种材料具有低密度和高抗烧蚀性能，在火箭和导弹的推进系统中得到广泛应用。

激光烧蚀光谱-电感耦合等离子体质谱联用技术应用进展

ＲｅｉｗｎＡｐｌａｉｎｏｓｒＡｂａｉｎＳｅｔ０ｃｐ（ｖｅｏｐｉｔｏｆＬａｅｌｔｐｃｒｓ０ｙＬＡＳｃｏ）
ＣｏｐｅｔｎｕｔｖｌｕｌｄＰｌｓａＭａｓｕｌｄｗｉｈＩｄｃｉｅｙＣｏｐｅａｍｓ
ＡｂｔａｔＬａｅｂａｉｎｓｃｒｓｏｓｒｃｓｒａｌｔｏｐｅｔｏｃｐｙ（ＬＡＳ）ｉｎｅｅｎｔｌａａｙｉｅｈｏｈａｅｕｒｓｉｉｃｐｌｎ— ｓａｌｍｅａｎｌｓｓｍｔｄｔｔｒｑｉｅｎｐｒｎｉｅｏｌｐｔｃｌａｃｓＯｓｍｐｌｕｆｃｎａｈｅｅｏｅｂｅｕｅｓａｔａｎｓｔｔｄ．ＴｈｄａａｓｏｆＹｏｉａｃｅｓｔａｅｓｒａｅａｄｃｎｔｒｆｒｓｄａｅｌｉ — ｉｕｍｅｈｏｅａｖｎｔｇｅＬＡＳｉｃｕｄａｔｓｅｄｏｎａｙｉｅｅｏｒａｓｎｃｆｓｍｐｌｅａａｉｒｌｔｖｌｏｃｔａｏｓｉｉｉｙｎｌｅｆｓｐｅｆａｌｓｓ，ａｓｂｅｅｏａｅｐｒｐｒｔｏｎ，ｅａｉｅｙｌｗｏｓ，ｎｄｐｓｂｌｔ
ＳｅｔｏｔｙＣＰＭＳｐｃｒｍｅｒ（Ｉ — ）
ＴＡＮｉｇ，ＪｎＧＵＯｎｆ，ＤｏｇＺＨＡＮＧｎｕＹａｈｉ
（ａｙｉａａｏａｏｙ，ｅｉｇＲｅｅｒｈＩｓｉｔｏｒｎｕＧｏｏｙ，ｅｊｎ００９ＣｉａＡｎｌｔｃｌｂｒｔｒＢｉｎｓａｃｎｔｕｅｆＵａｉｍｅｌｇＢｉｉｇ１０２，ｈｎ）Ｌｊｔ

脉冲激光烧蚀金属的动力学研究进展

脉冲激光烧蚀金属的动力学研究进展【摘要】简要评述了激光烧蚀金属过程中的等离子体羽、烧蚀材料蒸汽、温度场方面的实验和理论模型研究进展。

报道了激光能量密度（或者功率密度）、脉宽等参数对等离子体、烧蚀蒸汽动力学过程影响的实验和理论结果。

【关键词】脉冲激光；金属烧蚀；等离子体；温度；物理模型Research Progress Dynamics of Metal Ablation under Pulse LaserCHENG He-ping1,2XU Yuan1WEI Rong-hui3ZHENG Li1XIE Guo-qiu1（1.School of Information and Engineering, Huangshan University,Huangshan Anhui，245041,China;2.Henan Key Laboratory of Advanced Non-ferrous Metals,Henan University of Science and Technology,Luoyang Henan,471003,China;3.School of Physics and Engineering, Henan University of Science and Technology,Luoyang Henan,471003,China）【Abstract】The progress of experiments and models about plasma plume, vapor and temperature field of metal ablation under pulse laser were reviewed. The theoretical and experimental results of dynamics of plasma and metallic vapor induced by pulse laser with different parameters such as fluence (or power density), pulse width etc. were reported.【Key words】Pulse ｌaser;Metal ａblation;Plasma;Temperature;Models０引言激光自发明以来的半个世纪左右时间里，在功率、能量、脉宽等参数品质上都有快速提高，现在已经开发出品种繁复的各类型激光器广泛用于科学研究、工业加工、医学治疗等领域。

液体中脉冲激光烧蚀的作用

液体中脉冲激光烧蚀的作用脉冲激光烧蚀是一种利用高能激光束对材料进行加工和改性的技术。

在液体中使用脉冲激光进行烧蚀，具有许多独特的作用和应用。

本文将探讨液体中脉冲激光烧蚀的作用，并讨论其在不同领域的应用。

液体中脉冲激光烧蚀可以实现高精度的材料去除。

激光束在液体中的传播会导致液体的蒸发和产生气泡，这些气泡爆破时会产生冲击波和高温，从而使材料表面的部分去除。

由于液体的存在，激光束与材料的接触面积增大，能量更加均匀地传递到材料中，从而实现更加精确的烧蚀效果。

液体中脉冲激光烧蚀可以减少热损伤。

在空气中使用脉冲激光进行烧蚀时，激光束与空气中的氧气发生化学反应，产生的气体和高温会导致材料表面的氧化和烧伤。

而在液体中，激光束与液体中的分子发生相互作用，化学反应的速度较慢，从而减少了热损伤的可能性。

这对于一些易受热损伤的材料，如有机材料和生物组织，具有重要意义。

液体中脉冲激光烧蚀还可以实现精确的控制和调节。

通过调节激光束的能量和脉冲宽度，可以实现对烧蚀深度和形状的精确控制。

同时，液体中的冷却效果可以帮助控制烧蚀过程中的温度分布，从而实现更加精确的控制。

这对于一些需要精确加工的应用，如微加工和光刻技术，具有重要意义。

液体中脉冲激光烧蚀在许多领域都有广泛的应用。

首先，它在材料加工领域具有重要作用。

通过调节激光参数和液体环境，可以实现对材料表面的去除、刻蚀和改性。

这对于制备微电子器件、制造微结构和进行表面处理等有着重要意义。

在医学领域，液体中脉冲激光烧蚀可以用于进行精确的组织切割和手术。

由于液体中的冷却效应和减少的热损伤，可以实现对生物组织的精确切割和去除，从而在手术中提供更加安全和有效的操作方式。

液体中脉冲激光烧蚀还可以应用于环保领域。

例如，通过对污染物进行激光烧蚀处理，可以实现高效、无污染的污染物处理。

由于激光烧蚀过程中产生的高温可以将污染物分解，而液体中的冷却效应可以有效控制污染物的扩散，从而实现对污染物的高效处理。

超短脉冲激光对岩石烧蚀量的研究

ＩｅｔｇｔｏｆＵｌｒ — ｈｒｎｖｓｉａｉｎｏｔａｓｏｔＰｕｌｅＬａｅｎｓｓｒｏ
ＡｂｌｔｏａｉｎＡｍｏｎｆＲＯｋｕｔ０ｃｓ
ＺＮＧＺｉｕｎ，ＺＨＥｈ— ａｙＨＡＮＧＺ — ，ＷＵＸｉ — ｎ，ＺｉｉｌｕｗｅＨＯＵＷｅ — ｏｇｉｎｇ
激光由于其本身具有方向性强、亮度高、单色性和相干性好等特点，这使得激光技术在各个领域
得到了广泛的应用，激光钻井技术和激光剥离电感
下的岩石的烧蚀量有很大的差别 … 。但对于激
光输出频率和激光能量等参数对岩石烧蚀量的影响目前研究较少。本文选取了红砂岩、花岗岩、大理岩等几种典型岩石作为代表，利用纳秒脉冲激光对
第９卷第３期２１年６月０１
・
实验科学与技术
Ｅｘｅｉｎｃｅｃｎｅｈｏｏｙｐｒｍ￣ｔＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ
Ｖｏ．１９ＮＯ．３
Ｊｎ２１ｕ．０１
｜验术・实掇
超短脉冲激光对岩石烧蚀量的研究
（ｃｏｌｆｔａｓｃｅｃｎｅｈｏｏｙ，ｈｎｎｖｒｔｏｅｓｉｅｓｅｉｇ１０８，ＣｉａＳｈｏｅｌＳｉｅａｄＴｃｎｌｏＭａｒｎｉｇＣｉａＵｉｅｓｙｆｏｃｅｅ，Ｂｉｎ００３ｈｎ）ｉＧｎｊ
ＡｂｔａｔＴｅｉｔｒｃｉｎｂｔｅｌａｓｏｔａｅｕｓｓａｄｒｃｓｉｎｅｓｎｉｌｐｏｅｓｉａｅｒｌｎｅｃｎｌｇ．Ｉｓｄ — ｓｒｃ：ｈｎｅａｔｅｗｅｎｕｔ－ｈｒｌｓｒｐｌｅｎｏｋｓａｓｅｔａｒｃｓｎｌｓｒｄｉｉｇｗｌｔｈｏｏｙｔｅｏｒｌｅｉ

激光烧蚀原理

激光烧蚀原理
激光烧蚀原理是利用激光的高能量，使固体物质的表面快速升温，达到其熔化甚至汽化的温度，从而实现物质的清除。

具体来说，当激光的能量足够高时，就可以使得固体物质的表面达到熔化或者汽化的温度。

这个过程中，还会产生一种叫做等离子体的物质状态。

等离子体是由离子和电子等带电粒子构成的物质，具有高度的电导性和反射性。

在激光烧蚀过程中，等离子体的产生会影响激光的吸收和散射，从而影响烧蚀的效果。

激光烧蚀是一种极其精确的清洁技术，通过聚焦的激光束去除材料表面的微小部分。

激光照射表面以去除原子，可用于在非常硬的材料上钻出极小、深的孔，在表面上产生薄膜或纳米颗粒，以微米和纳米控制的方式制备表面等等。

然而，激光烧蚀也存在一些问题。

例如，它可以产生的微碎片以非常难以清除的方式融合到表面上，过度处理会导致材料转化为等离子体。

因此，使用激光烧蚀技术时，需要充分了解其原理、应用和潜在问题，以确保安全有效地进行操作。

激光烧蚀溅射沉积薄膜的研究现状

维普资讯
第１９卷第１期
２００２年１月
原
子
与分
子
物
理学
报
ＶｏＩ９Ｉ
０１
ＣＮＥＳＯＵＲＮ，ＬＯＦＡＴＯＭｌＨＩＥＪＫＣＡＮＤＭＯＬＵＬＨＹＳＣＥＣＡＲＰＩＳ
表示。当激光束聚焦到靶面，蚀、烧蒸发靶面，靶使
材微粒自靶面飞溅，离靶面的粒子包括原子、飞自由
电子、原子团、碎自等微粒，靶这些微粒在飞，５２０．１０
背带、化过程；据相蔓文献，细描述了这项技术的原理；于最新资料，面讨论了这项拉术的国内外研进根详基全究现状；结了谊技术的优、点；观评价了该技术的应用前景和研究意义；对谊拉术的夸詹研究方向提总缺客并
Ｊｎ．２０ａ０２
・
综合述评・
文章编号：１０３４２０）１１－４０００６（０２０叭５０
激光烧蚀溅射沉积薄膜的研究现状
宋光乐
山东１师范学院｛采，７０５临祈打理２６０）
摘要：激光烧蚀溅射沉积薄膜技术是一项新的固体薄膜制造技术文内简单地舟龆了这项技术产生的历史
出了建设。
关键词：激光烧蚀；溅射沉积；光谱分析；离子体辐射；等固体薄膜

脉冲激光烧蚀技术的研究现状及进展

关键词：冲激光烧蚀；脉现状；景前中图分类号：Ｎ２Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８Ｘ（０６０ —１８００５４８２０）２０３ —５
ＲｅｓｅａｒｈＳｔｔｓａｎｃａｕｄＤｅｖｏｐｅｌｍｅｎｆＰｕｓａｓｔｏｌｅｄＬｅｒ
徐兵，宋仁国，戴丽娜，邓小雷
（江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，州，１０４浙杭３０１）
摘要：介绍了脉）中激光烧蚀技术的原理、性及研究现状，对其发展前景进行了展望。同特并时将该项技术分为纳秒激光烧蚀、皮秒激光烧蚀和飞秒激光烧蚀这三个阶段。并且介绍了该项技术在纳米材料方面的应用。
ＡｂｌｉａｔｏｎＴｅｃｎｏｇｈｏｌｙ
ＸＵｎＢｉｇ，ＳＯＮＧｎｇｏＲｅ — ｕ，ＤＡＩＬ — ａｉｎ，ＤＥＧａ —ｅＮＸｉｏｌｉ
（ｈＴｅＭＯＥＫｅａｏａｏｙｏｃａｉｌｎｆｃｒｇａｄＡｕｏｔｎｙＬｂｒｔｆＭｅｈｎｃｒａＭａｕａｔｉｎｔｍａｉ，ｕｎｏ
ｐｒｈｅｈｏｏｙｉｓｒｅｎｏｔｒｅｓａｅ：ｎｎｓｃｎａｅｂａｉｎ、ｉｏｅｏｄｌｓｒａｌｔｎａｄｅ，ｔｅｔｃｎｌｇｓｏｔｄｉｔｈｅｔｇｓａｏｅｏｄｌｓｒａｌｔｏｐｃｓｃｎａｅｂａｉｎｏ
ｆｍｏｅｏｄｌｓｒａｌｔｏ．Ｔｈｎｉｓａｐｉａｉｎｎｎｎ — ｔｒａｓａｅｉｔｏｕｅ．ｅｓｃｎａｅｂａｉｎｅｔｐｌｔｓｉａｏｍａｅｉｌｒｎｒｄｃｄｃｏＫｅｒｓｕｓｄ１ｓｒａｌｔｏｙｗｏｄ：ｐｌｅａｅｂａｉｎ；ｓａｅ；ｐｏｐｃｔｔｒｓｅｔ

纳秒激光烧蚀金属推进性能的实验研究

第49卷第S2期红外与激光工程2020年11月Vol.49No.S2Infrared and Laser Engineering Nov.2020纳秒激光烧蚀金属推进性能的实验研究杜邦登，邢宝玉，叶继飞，李南雷(航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室，北京101416)摘要：为研究纳秒激光烧蚀金属工质的推进性能，在约40Pa的背景压力下，采用波长为532nm和1064nm，脉宽为8ns和15ns的Nd:YAG激光器对金属Al、Fe、Ni、Y进行烧蚀实验，研究了不同激光参数下金属的烧蚀量、比冲、冲量耦合系数和激光能量利用率。

研究结果表明，金属的烧蚀量受激光吸收率和金属熔沸点的制约，Fe的烧蚀量最大，Y的烧蚀量最小；高功率密度下(＞2.71×1010W/cm2)，Y的烧蚀比冲和激光能量效率最大，而Fe的烧蚀比冲和激光能量效率最小。

基于基态原子激发形成等离子体的机制和等离子体对入射激光的屏蔽效应分析了不同金属烧蚀特性变化的原因。

研究结果对金属工质靶的选取有一定的参考意义。

关键词：纳秒激光；金属工质；烧蚀量；比冲中图分类号：TN249文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA20200086Experiment investigation of propulsion performance of metalsablated by nanosecond laserDu Bangdeng,Xing Baoyu,Ye Jifei,Li Nanlei(State Key Laboratory of Laser Propulsion and Application,Space Engineering University,Beijing101416,China)Abstract:In order to study the propulsion performance of metals ablated by nanosecond laser with 532nm and1064nm wavelength,8ns and15ns fundamental frequency,the mass removal,specific impulse,momentum coupling coefficient and laser energy coefficient of metals were measured under background pressure of40Pa.The results show that the mass removal of iron is largest,while yttrium has the lowest mass removal.The mass removal of metals during laser ablation is determined by laser absorption,melting point and boiling point of metals.Under conditions of larger power density(＞2.71×1010W/cm2),the specific impulse and laser energy coefficient of yttrium are largest,while the iron has the lowest specific impulse and laser energy coefficient.The changes of metal ablation characteristics are explained by mechanisms of ground state atoms excited to form plasma and irradiation laser shielded by plasma.The research is helpful to selection of metals using for laser ablation.Key words:nanosecond laser;metals working medium;mass loss;specific impulse收稿日期：2020-09-29；修订日期：2020-10-27基金项目：激光推进及其应用国家重点实验室自主研究项目(SKLLPA-06)作者简介：杜邦登(1989-)，男，助理研究员，博士，主要从事激光微推进方面的研究。

激光烧蚀推进的研究现状及进展

１引言
传统的卫星发射，需要大型的化学燃料运载火箭（化学燃料推进的比冲较低，约为２０５０，有效载荷比约为１５发０— ０ｓ．％，
器不需要消耗自身质量，这意味着比冲可以达到无限大；缺点在于只能应用于大气层或低轨道的发射，超过一定高度后需要转换推进模式。激光推进的另一种工作模式是 “ 火箭模式”或称为 “ 烧蚀模式” ，即利用一定的物质作为推进剂。“ 火箭模式 ” 既可以应用于大气环境下，也可以应用于真空环境中。
水平激光推进实验，试验方法是将冲量转化成线位移，并利用高速摄影进行跟踪拍摄。其中涉及卡尔曼滤波数据处理；悬摆和冲击摆测量实验，将测量量转化成角位移测量。其中存在的困难在于悬摆中随机出现推力器平动与转动，难以描述。但是也有优点：冲击摆式复摆，易建立数
开始了设计研究工作。ｌ９１９９年美国利用激光推进将模型激光推进３米高。在２０９００
过改变聚光系统内表面的母线方程，可以改变点获区的大小、形状、点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数，而
年ｌ月的实验中，其飞行高度达７米，飞０ｌ
行时间ｌ．秒，限制这一高度的主要原因２７是缺乏更大功率的激光器。目前，在国内很
45脉冲波型对耦合系数及比冲的影文明13在文中特别提出由于受硬件条件的限制激光推进领域光脉冲时间和波形的研究还没有展开研究他们在实验条件下建立了两组激光能量输入模型通过比较不同波形下抛物型激光推力器的性能得到了与国外相同的结果峰值功率和脉冲时间是影响实验结果的重要参数10100j实验条件下高功率段时间的脉冲对耦合系数提高更有效

激光烧蚀法制备纳米粉的现状及前景

Abstract :This paper presents a review on t he state of nanoparticle preparation for laser ablation ,as well as t he prospect of t he devel2
opment of t his technology.
冲激光沉积薄膜技术 ( PLD) 上 ,也带动了激光烧蚀法制
从表 1 可以看出 ,激光烧蚀技术针对的靶材十分
备纳米颗粒技术的发展。采用脉冲激光烧蚀法制备纳广泛 ,不论是单质金属、非金属、化合物或是高分子都
米颗粒 ,产量虽然偏低 ,但对薄膜形式的纳米材料、纳能够被制备成纳米材料。靶材的形式有通常的块状平
表 1 激光烧蚀法制备纳米粒子在国外的发展现状
靶材
激光器
波长/ nm
能量密度 (J / cm2)
纳米粒子及其粒度
环境气体
研究内容
Cu 和 Ag 平面
靶〔12〕
Nd :glass
10
Cu 和 Ag 纳米粒子 ,30～50nm
Ar 粒子形貌及形成机理
α - Al2O3/ CuO 混合小球〔13〕
Nd : YA G
表 2 激光烧蚀法制备纳米粒子的国内现状
靶材
激光器
波长/ nm
最高能量密度
纳米粒子及其粒度
环境气氛
研究水平
多晶石墨靶〔21〕 Nd : YA G
532
Si 、红宝石、钛宝
石靶〔22〕
XeCl
308
1010 W/ cm2
30J / cm2
α- C3N4 、β - C3N4 和类石墨空气 , 粒子的形貌和形成机理 C3N4 纳米晶 ,粒径为几十纳米氨水中

激光烧蚀原理的应用技术

激光烧蚀原理的应用技术1. 激光烧蚀原理简介激光烧蚀技术是一种利用激光束对材料进行烧蚀的方法。

当激光束照射到材料表面时，激光能量被吸收并转化为热能，导致材料局部被加热并蒸发、熔融或气化。

通过精确控制激光参数和烧蚀过程，可以实现对材料的切割、打孔、雕刻等加工操作。

2. 激光烧蚀技术的优势•高精度加工：激光烧蚀技术可以实现微米级的精度，对于需要高精度加工的领域非常适用。

•非接触加工：激光加工过程中不需要直接接触材料，减少了机械损伤风险，并且避免了材料表面残余应力的产生。

•可加工各种材料：激光烧蚀技术能够加工金属、非金属和复合材料等多种材料，具有广泛的应用领域。

•灵活性高：可以通过调整激光参数和扫描路径来实现多种形状、尺寸和图案的加工需求。

3. 激光烧蚀应用领域激光烧蚀技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用领域：3.1 制造业•激光切割：通过激光束对金属板材进行切割，可以实现高效、精确和快速的切割操作。

•激光打标：利用激光束对产品表面进行打标，可实现高精度的标记，适用于标识、追溯和防伪等需求。

•激光焊接：激光烧蚀技术可以实现高温局部加热，用于金属件的焊接操作。

3.2 电子工业•PCB加工：激光烧蚀技术可以用于PCB板上的组件打孔和图案绘制，提高了制造工艺的精度和效率。

•3D打印：激光烧蚀技术与3D打印技术结合，可以实现复杂结构的零件加工和定制。

3.3 生物医学•激光手术：利用激光烧蚀技术进行手术切割、焊接和烧灼操作，可以实现精确控制和无血创的治疗效果。

3.4 光纤通信•光纤连接：激光烧蚀技术可以用于光纤的连接和调整，提高光纤通信的稳定性和可靠性。

4. 激光烧蚀技术的发展趋势随着科技的不断进步和需求的不断增长，激光烧蚀技术也在不断发展和创新。

以下是一些激光烧蚀技术的发展趋势：•高功率激光：随着激光技术的发展，高功率激光系统的应用越来越广泛，能够实现更高速、更深入的加工操作。

•超快激光：超快激光可以实现飞秒级别的加工速度，对于微细结构和高精度加工具有重要价值。

《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》

《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》一、引言随着微纳制造技术的飞速发展，飞秒激光刻蚀技术在石英玻璃微加工领域的应用日益广泛。

该技术以其高精度、高效率、低损伤等优点，在光学、光电子学、微机械等领域展现出了巨大的应用潜力。

本文将就飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术的研究现状、原理、实验方法、结果以及展望等方面进行详细介绍。

二、飞秒激光刻蚀技术原理飞秒激光刻蚀技术是一种利用飞秒激光器产生的高能量、高精度的激光脉冲对材料进行微纳加工的技术。

其原理是利用激光的超高能量和超快脉冲宽度，使石英玻璃材料在极短时间内发生非线性吸收、多光子电离等物理过程，从而达到局部快速熔化、汽化、烧蚀的效果，实现材料的高精度微加工。

三、石英玻璃微加工技术研究现状石英玻璃作为一种重要的光学材料，具有优良的物理化学性能和光学性能，广泛应用于光学仪器、光电子器件、传感器等领域。

然而，石英玻璃硬度高、脆性大，传统的机械加工方法难以实现高精度、低损伤的加工。

因此，飞秒激光刻蚀技术在石英玻璃微加工领域的应用成为了研究热点。

目前，国内外学者在飞秒激光刻蚀石英玻璃的加工工艺、加工质量、加工效率等方面进行了大量研究，取得了一系列重要成果。

四、实验方法与步骤1. 实验材料与设备：选用高纯度石英玻璃作为实验材料，采用飞秒激光器作为加工设备。

2. 实验设计：根据实际需求，设计合理的激光参数（如激光脉冲能量、频率、扫描速度等）和加工路径。

3. 实验步骤：将设计好的加工路径导入飞秒激光器控制系统，启动激光器进行加工。

通过观察和记录实验过程中的现象和数据，分析飞秒激光刻蚀石英玻璃的加工特性。

五、实验结果与分析1. 加工质量：飞秒激光刻蚀石英玻璃具有高精度、低损伤的特点，可实现微米级别的加工精度。

通过优化激光参数和加工路径，可以提高加工质量，降低表面粗糙度。

2. 加工效率：飞秒激光刻蚀技术具有高效率的优点，可以在短时间内完成复杂的微纳加工任务。

然而，过高的激光能量可能导致加工速度降低，需根据实际需求合理调整激光参数。

液体中激光烧蚀法制备纳米材料

液体中激光烧蚀法制备纳米材料液体中激光烧蚀法制备纳米材料是一种先进的材料合成方法，通过高能密度激光束直接作用于液体中的材料，使其瞬间升温并蒸发，生成纳米尺度的颗粒或纳米材料。

这种方法具有操作简单、高效、灵活性强等优点，逐渐成为材料制备领域的研究热点。

液体中激光烧蚀法主要包括以下几个步骤：首先，选择适合的溶剂和溶质，将其组成溶液；然后，将激光束对准溶液表面，通过调节激光参数，使其能够较快地加热和蒸发；最后，通过物理或化学方法，将生成的纳米颗粒从溶液中分离提取出来。

在液体中激光烧蚀法制备纳米材料中，激光参数对生成的纳米颗粒的形状和尺寸有着重要影响。

激光功率、激光脉冲宽度和重复频率等参数的调节，能够控制纳米颗粒的大小和形貌。

此外，溶液的组成和浓度也会影响纳米颗粒的形成。

通过调节这些参数，可以实现对纳米颗粒的精确控制。

液体中激光烧蚀法制备纳米材料具有许多优势。

首先，这种方法可以制备出高纯度的纳米材料。

由于激光束的能量非常集中，只会对溶液表面的材料起作用，减少了杂质的产生。

其次，激光能量的高度集中使得材料瞬时加热并蒸发，避免了与其他材料的不良反应。

此外，液体中烧蚀法还具有制备样品尺寸可控、操作简单、生产效率高等优点。

液体中激光烧蚀法制备纳米材料的应用领域非常广泛。

在能源领域，利用这种方法制备纳米材料可以提高材料的比表面积，进而提高材料的催化活性和电极反应速率。

在材料科学领域，这种方法可以制备各种纳米颗粒，如金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒等，用于制备新型材料和观察纳米材料的特殊性质。

在医学领域，纳米材料可作为药物传递系统和生物标记物，用于诊疗和生物成像。

此外，液体中激光烧蚀法还有着许多其他的应用，如纳米传感器、纳米电子器件等。

虽然液体中激光烧蚀法制备纳米材料具有许多优点，但也面临一些挑战。

首先，对激光参数的精确调节需要一定的技术。

其次，溶液的选择和浓度的控制对纳米颗粒的制备也有一定的影响。

此外，对于有机溶液，激光烧蚀过程易引发材料的燃烧，需要特殊处理。

模具激光蚀纹技术原理及应用

以模具激光蚀纹技术原理为基础，探讨其在模具表面加工中的优点和发展趋势。

使用激光束在模具表面刻蚀出精确的图案和纹理，通过对其在汽车、电子设备和医疗器械等领域的实际应用分析，验证了激光蚀纹技术可显著提高产品表面质量和性能，提高生产效率，同时具备环境保护的特点。

1序言模具是工业生产中不可或缺的一种重要工具，广泛应用于家电、汽车、电子设备和医疗器械等领域。

模具表面的纹理和图案对产品的质量和外观起着至关重要的作用。

随着消费者消费水平的提高，传统的模具蚀纹加工方法存在一定的局限性，无法满足高端产品对纹理精细度和复杂度的要求。

模具激光蚀纹技术的出现，为模具表面处理带来了全新的可能性。

2模具蚀纹工艺对比传统的蚀纹非常依赖手工工艺，可重复性低。

而且由于工艺难度比较大，蚀刻工厂一般只提供标准的纹理供客户选择，产品缺乏个性，对于许多纹理无能为力，即使使用合适的光化学膜，皱痕也难以避免，必须进行精细的、昂贵的后续处理S此外，蚀刻技术中使用的原料及加工废弃物都对环境造成极大的污染。

激光蚀纹技术将高度数字化的纹理设计和高精度五轴激光加工设备进行结合,使传统蚀纹技术不能实现的外观纹路成为可能。

从纹路的电脑数字化设计到生成加工程序，可以使任何复杂图形纹理的还原度得以保证，再导入高精度的激光设备，利用激光进行超精细加工，实现产品外观设计与众不同。

激光蚀纹技术是一项相对较新的加工工艺，激光加工纹理图案和雕刻时，只会产生一些能被真空吸尘器吸走的金属粉末，不会制造出液体、泥浆或碎屑等废弃物。

可以进行高效和可重复的纹理加工、雕刻及微结构化处理，并对物体作复杂的二维或三维标记。

由于化学蚀刻只能加工3-5个层次，而激光加工技术可以加工超过10个层次的纹理图案，因此激光技术能够加工出更多层次、更好和更精细的表面质量⑶。

模具激光蚀纹加工如图1所示网。

图1模具激光蚀纹加工目前，模具激光蚀纹行业正处于快速发展阶段。

激光蚀纹技术通过使用激光束在模具表面刻蚀出精确的图案和纹理，为产品赋予更高的附加价值和美感。

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浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展
作者：宫琳琳李爽
来源：《科技资讯》2014年第04期
摘要：随着激光技术的发展，当今社会激光烧蚀技术越来越受到了人们的关注。

本文主要介绍了几种激光烧蚀技术的不同应用，以及对激光烧蚀技术的进展做了简单的研究。

关键词：烧蚀等离子体聚合物
中图分类号：O657.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0019-01
激光烧蚀技术是通过飞秒-纳秒量级的脉冲激光来将材料表面烧蚀，已经被广泛应用于微加工、外科手术、X射线激光、生物分子质谱以及一些艺术品修复/清洁等领域；对激光烧蚀产生的等离子体的光学/光谱诊断是研究等离子体动力学的主要方法之一。

1 激光烧蚀技术的应用
1.1 激光烧蚀光谱（LAS、LIBS）技术的应用
近年来光谱领域发展迅速，其中激光烧蚀光谱技术是其中一种比较崭新的分析手段。

该技术主要是通过聚焦强激光束激发样品靶面，产生高温等离子体，通过测定等离子体冷却过程中发射光谱的波长与强度来进行定量分析、元素定性。

激光烧蚀光谱技术虽然对于痕量元素的分析能力不足，但是该技术并不需要对样品进行繁琐的化学处理，具有破坏性小，具有快速、实时、可远程监测等特点，被广泛应用于地质、冶金、核工业、材料、燃料能源、生物医药等领域；电感耦合等离子体质谱（ICP2MS）
分析技术是一种公认的高灵敏度、强有力的、多元素及同位素分析技术。

1.2 激光烧蚀技术在微纳米材料制备中的应用
激光与靶材相互作用后，周围的物理空间便可粗略的分为高温高压等离子体聚集区、液相区和固相区三个区域，如图1所示。

等离子体聚集区是由离子、电子以及未电离的中性粒子集合组成，整体呈现电中性，该区域对激光能量的传输障碍比较小。

液相区是靠近等离子聚集区的熔融层，材料处于液态或固-液共存态。

靠近液相区的是固相区，该区域虽然也吸收了激光能量，能使温度升高，但是能量强度不足以使该层进行熔化。

因此，激光烧蚀产生的高温高压等离子体在激光烧蚀技术制备微纳米材料中起着重要的作用。

激光烧蚀技术在微纳米材料制备过程中所表现出来的优点主要体现在以下几个方面：（1）可瞬间提供超高温、超高压等极端环境，有利于特殊纳米结构的形成；（2）反应器壁不参与整个反应，因此对产物无污染，保证了产物的纯度；（3）操作可控性好、便利、易于排除杂质；（4）激光能量可以高度集中，反应区与周围环境之间的温度梯度比较大，有利于成核粒子的快速凝结；（5）反应室与激光器相互分离，产物不会对激光造成污染。

（见图1）
1.3 激光烧烛技术在改变材料表面的性能与制备纳米结构和团族中的应用
高功率的脉冲激光束在材料表面的汇聚可以在瞬间产生非常高的温度，可对材料表面的性能进行修改，比如进行表面修饰、切割、打孔等，特别是随着激光器性能的不断提高，激光用于材料加工受到了国内外研究人员的极大关注。

近年来，采用激光烧烛技术制备微纳米结构与团族随着纳米科学与技术的兴起，成为新材料研究领域的一个非常重要的发展方向，高功率脉冲激光烧烛技术具备超快速的光与物质相互作用的特性，并且其不会引入其他的化学杂质，所以在合成制备微纳米材料的领域具有着显著的优势。

1.4 激光烧蚀聚合物技术的应用
激光烧蚀聚合物技术在微电子学器件的图形加工和医学的显微外科中有着极其广阔的应用前景。

（1）应用于徽电子学。

通过使用着大量的聚合物或主要由聚合物构成的有机材料可以制备集成电路和徽电子学器件。

激光烧蚀聚合物能直接进行图形制作，省去了以往比较繁杂的图形制备工艺。

例如，图形加工过程中的各种光致抗腐蚀剂，可以作为大规模集成电路的钝化膜、绝缘层、封装材料，多层布线工艺的平坦化介质及其多片封装中的电介质材料。

（2）应用于激光外科。

激光显微外科以激光对生物组织烧蚀去除为基础，具有良好的应用前景。

激光束作为一种良好的手术刀，由于他们可以很好的吸收光子，特别是用紫外激光烧蚀可以切割某些组织，高的激光能量可以通过一种成为分子光致离解的非热过程来断裂组织的分子键，而不会残留烧伤现象。

虽然激光显微外科现在还在研究中，还存在很多问题，但是已经引起了人们的广泛注意。

2 激光烧蚀技术的进一步研究
激光烧蚀技术根据材料的制备环境，可以分为气相烧蚀和液相烧蚀。

液相烧蚀技术和气相烧蚀技术在激光与物质的相互作用机理上是类似的，唯一不同的是激光与材料相互作用时所处的反应环境。

在气相烧蚀技术中，主要利用激光烧蚀技术来制备微纳米颗粒、微纳米线和薄
膜、纳米管、纳米壁等，还可对相同或不同的多种材料进行激光加工或焊接。

在液相中激光烧蚀主要用来对材料的表面进行改造，或进行微纳米颗粒的制备。

3 结语
激光烧蚀技术是一门综合固体物理、生物学、微束技术、激光化学等学科的交叉科学，激光烧蚀技术现在发展迅速，与干扰少、灵敏度高的ICP-MS联用，具有更好的性能，称为一种新的技术。

作为一种适用于多种类型固体样品的引入方法，开拓了质谱分析技术的新领域。

因此，更好的发展这门技术还需要对其进行很好的研究探讨。

参考文献
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