浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展
飞秒激光烧蚀研究进展
域上非常之短，单脉冲烧蚀深度较 长脉冲时浅。因此飞秒激光烧蚀材 料可实现逐层微加工。
如ｊ：所述，飞秒激光加工材料 具有这些独特的优点，就需要相应 的理论对这种超强超快过程进行 描述。 ３理论研究
早在飞秒激光烧蚀的实验研 究之前，刊沦工作者就已经对超强 脉冲激光与材料相互作崩过程进 行了研究。１９７５苏联学者ｓ．Ｉ Ａｎｉｓｉｍｏｖ等提出烧蚀金属材料的 双温模型…】。该模刑从一维非稳态 热导方程出发，考虑到超短脉冲时 光子与电子及电子‘』晶格两种不 同的相互作用过程，给出了电子与 晶格的温度变化微分力‘程组，即双 温方程：
激光诱导烧蚀过程的建立需 要一定的时间且与激光场强度有 关。对给定激光脉宽，只有当激光 场强超过一定值时，等离子体密度 才能达到发生不可逆损伤时的阈 值。该临界值通常以激光能流闯值 来表示。研究表明：从连续波到脉 冲宽度几十个皮秒，烧蚀过程是离 子雪崩，始于内部电子。在该脉宽 范同，烧蚀能流密度阈值与脉宽的 平方根成比例。同时，从事超短脉 宽烧蚀阈值的研究也在进行…ｍ，并 发现偏离了脉冲宽度平方根法则。 更为重要的是，对长脉冲，能量在 很大范围内变动均可引起烧蚀，而 当使用超短激光脉冲时，情形发生 了巨大改变。如图４所示：烧蚀阈 值的波动限制在很小区域内，也就
飞秒激光烧蚀就是利用其非 常高的脉冲功率密度与物质相互 作用，达到烧蚀日的。２０ｔ咕纪９０年 代初，飞秒激光器开始应用到加Ｊ二 领域【”。同时，一些研究学者从理 论上对飞秒激光烧蚀过程进行研 究㈦”ｊ。由于１￡秒激光的高脉冲功 率密度，在激光微细加工中具有独 特的优越性。
激光烧蚀陶瓷基复合材料
激光烧蚀陶瓷基复合材料
激光烧蚀技术是一种高效的表面处理方法，已在多个领域得到广泛应用。陶瓷基复合材料作为一种性能优异的材料，在航空航天、汽车工业、生物医学等领域具有重要的应用前景。本文将探讨激光烧蚀对陶瓷基复合材料的影响及其机理。
陶瓷基复合材料由于其高强度、耐磨性、耐高温等优异性能，在高端领域有着广泛的应用。然而，由于其制备工艺复杂、加工难度大等限制，陶瓷基复合材料的表面质量和性能往往无法满足实际需求。激光烧蚀技术作为一种绿色、高效的表面加工方法，可以通过激光的高能量浓缩作用，实现对复合材料表面的精细加工，提高其表面质量和性能。
激光烧蚀对陶瓷基复合材料的作用机理主要包括热效应、机械效应和化学效应三个方面。首先是热效应，激光束照射表面时会产生高温，使表面材料瞬间融化、汽化或者氧化；其次是机械效应，激光束的高能量作用下会产生大的热应力和热应变，导致材料的表面剥落和脱落；最后是化学效应，激光在材料表面的作用下可以产生化学反应，改变表面组分和结构。
研究表明，激光烧蚀可以显著改善陶瓷基复合材料的表面质量和性能。首先，在表面粗糙度方面，激光烧蚀可以实现对复合材料表面的微观加工，减小表面粗糙度，提高表面的光洁度和平整度；其次，在表面组分和结构方面，激光的高能量作用下可以改变表面的组分和结构，提高材料的耐磨性、
耐腐蚀性和耐高温性能；最后，在界面结合强度方面，激光烧蚀可以改善复合材料的界面结合强度，增强材料的抗拉伸和抗剪切性能。
然而，激光烧蚀技术在陶瓷基复合材料加工中仍面临一些挑战。首先
是激光参数的选择，不同的陶瓷基复合材料对激光参数的要求不同，需要对激光功率、频率、扫描速度等参数进行优化；其次是激光加工过程中的热应力和应变问题，激光的高能量作用下容易导致材料表面的热应力和应变，影响加工质量和速率；最后是激光烧蚀对材料性能的影响，虽然激光烧蚀可以改善材料表面的性能，但也可能造成材料的内部损伤，降低其整体性能。
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
引言：
脉冲激光是一种高能量、短脉冲宽度的激光，具有很高的能量密度和较强的穿透能力。液体中脉冲激光烧蚀是一种利用脉冲激光对液体材料进行加工的方法。本文将探讨液体中脉冲激光烧蚀的作用及其应用领域。
一、液体中脉冲激光烧蚀的基本原理
液体中脉冲激光烧蚀是通过将脉冲激光聚焦到液体表面，使其产生高温和高压，从而使液体材料发生热膨胀、汽化和燃烧等物理化学过程，最终达到去除或改变液体表面的目的。液体中脉冲激光烧蚀具有以下特点：
1. 高能量密度：脉冲激光具有很高的能量密度，能够将液体材料加热到高温状态，使其发生热膨胀和汽化。
2. 快速作用：脉冲激光的脉冲宽度非常短，通常为纳秒级别，能够在极短的时间内将液体表面加热并蒸发，实现快速烧蚀。
3. 较强穿透能力：脉冲激光具有较高的穿透能力，能够深入液体材料内部进行加工。
二、液体中脉冲激光烧蚀的作用
液体中脉冲激光烧蚀可以实现以下作用：
1. 去除杂质：液体中常常存在着各种杂质，如氧化物、硅胶等。脉冲激光烧蚀能够将这些杂质迅速烧蚀，从而净化液体并提高其质量。
2. 改变表面性质：脉冲激光烧蚀还能够改变液体表面的性质，如增加表面粗糙度、改善液体的润湿性等，从而影响液体的流动性和附着性。
3. 制造微细结构：通过控制脉冲激光的能量和聚焦点位置，可以在液体表面制造出微细的凹凸结构，用于制备微流控芯片、微电极等微纳加工领域。
三、液体中脉冲激光烧蚀的应用领域
液体中脉冲激光烧蚀具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 化学工业：液体中脉冲激光烧蚀可以用于液体催化剂的制备和改性，提高催化剂的反应活性和选择性。
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。
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。
高强度脉冲激光对金属材料仲裁区烧蚀特性研究
高强度脉冲激光对金属材料仲裁区烧蚀
特性研究
随着科技的不断进步，激光技术也被广泛应用于各个领域，其
中包括对金属材料的加工与研究。其中，高强度脉冲激光技术因
其能量密度高、作用时间短、能够对材料进行高精度加工等优势，成为研究者们关注的焦点。本文旨在探究高强度脉冲激光对金属
材料仲裁区烧蚀特性，并分析其潜在的应用价值。
首先，仲裁区在金属材料中具有重要的作用。在加工过程中，
仲裁区被定义为位于加工件表面和熔池之间的区域。脉冲激光通
过向材料表面提供高能量密度，将其加热到等离子体的温度，然
后在较短的时间内降温，从而使材料发生烧蚀。
高强度脉冲激光对金属材料的仲裁区烧蚀特性研究是重要的，
因为烧蚀现象对材料性能和激光加工效果都有很大影响。烧蚀会
导致材料表面的形貌和性质发生改变，进而影响激光加工件的精
度和质量。同时，烧蚀还可能引起材料的毁灭性破坏，降低材料
的强度和韧性。
研究发现，高强度脉冲激光产生的烧蚀主要是通过两个机制实
现的：表面蒸发和材料烧蚀。在表面蒸发机制下，激光的能量直
接作用于材料表面，将其加热并蒸发。而在材料烧蚀机制下，激光能量被吸收并转化为热能，使材料内部发生化学反应和燃烧。
针对高强度脉冲激光对金属材料仲裁区烧蚀特性的研究，我们应重点关注以下几个方面。
首先，需要研究激光参数对烧蚀特性的影响。激光参数包括脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等。这些参数的变化会直接影响烧蚀的程度和形式。通过对不同激光参数的实验研究，可以了解到不同条件下烧蚀的机制和规律，从而为实际应用中的激光加工提供参考。
其次，需要研究不同金属材料的烧蚀特性差异。不同的金属材料在高强度脉冲激光作用下，其烧蚀的程度和形式可能会有所不同。通过对多种金属材料的实验研究，可以获取不同材料间的烧蚀规律，为选择合适的激光加工材料提供依据。
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 Laser
CHENG 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.
激光烧蚀光谱-电感耦合等离子体质谱联用技术应用进展
激 光 烧 蚀 光 谱一 电感 耦 合等 离 子体 质 谱 联 用 技 术 应 用 进 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谭 靖 郭 冬 发 张彦 辉
（ 工 业北京 地质研 究院分析 测试 研 究所 ， 核 北京 １ ０ ２ ） ０ ０ ９
摘 要 激 光 烧 蚀 光 谱 （ Ａ ） 析技 术 是 一 种 全 光 谱 分 析 技 术 ， 有 分 析 速 度 快 、 样 简 单 、 本 低 、 Ｌ Ｓ分 具 制 成 设
Ｒｅ ｉｗ ｎ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｓ ｒ Ａｂ ａ ｉ ｎ Ｓ ｅ ｔ０ ｃ ｐ （ ｖ ｅ ｏ ｐ ｉ ｔｏ ｆＬａ ｅ ｌ ｔ ｐ ｃ ｒ ｓ ０ ｙ ＬＡＳ ｃ ｏ ）
Ｃｏ ｐ ｅ ｔ ｎ ｕ ｔｖ ｌ ｕ ｌ ｄ Ｐｌ ｓ ａ Ｍ ａ ｓ ｕ ｌ ｄ ｗｉｈ Ｉ ｄ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｃｏ ｐ ｅ ａ ｍ ｓ
备 紧 凑 、 远 程 、 时在 线 监 测 的特 点 ， 对 痕 量 元 素 分 析 能 力 不 足 。 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 （Ｃ — ） 可 实 但 Ｉ ＰＭＳ
分 析 技 术 则 具 有 灵 敏度 高 和 多元 素 及 同 位 素 分 析 能力 ， 对 基 体 元 素 分 析 存 在 困 难 。将 Ｌ Ｓ和 Ｉ Ｐ 但 Ａ Ｃ—
Ｓ ｅ ｔｏ ｔｙ ＣＰ Ｍ Ｓ ｐ ｃ ｒ ｍｅ ｒ （Ｉ — ）
ＴＡＮ ｉｇ， Ｊｎ ＧＵ Ｏ ｎ ｆ ， Ｄｏ ｇ ａ ＺＨＡＮＧ ｎ ｕ Ｙａ ｈ ｉ
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。
脉冲激光烧蚀技术的研究现状及进展
引
士 石
ｌｓｒａ ｌｔ ｎ，ＩＡ） 是 一种 最 近发 展起 来 制 备 纳 ａｅ ｂａｉ Ｐ 就 ｏ
米粒子、 纳米粉 和 纳米 薄膜 的高 端技 术 。 正是 由于 脉
自１ ６ ９ ０年第 一 台激光 器 问世 以来 ， 们 对激 光 人
的特 性进 行 了研究 ， 于激光具 有 高能 量密 度 、 由 高单
２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年代 初 ， 人们 就发 现 了激光 与 物质 的
收 稿 日期 ：０ ６０・ ０ ２ ０ —１１
基金项 目： 浙江省 自然科学基 金青 年科技人 才培养资助项 目（ ０ ０ １ ； Ｒ４ ５ ３ ） 浙江省教育 厅专项任务 （ ０ ５４ １ ； ２ ０ １ ４ ） 浙江 省留 学 回 国 基 金 资 助 项 目 （ ０ １ ２０ ） Ｚ １ ０ ０ １ 作者简介 ： 徐 兵 （ ９ ２ ）男 ， 士 研 究 生 。主 要 从 事 脉 冲 激 光 烧 蚀 制 备 纳 米 材 料 研 究 工 作 。 １８ 一 ， 硕 宋 仁 国 （ ９ ５ ）男 ， 士 ， 授 。 主要 从 事 纳 米 复 合 材 料 等 材 料 工 程 研 究 。 １６ 一 ， 博 教 戴 丽 娜 （９ ２ ） 女 ， 士 研 究 生 。 主要 从 事 电 子 封 装 技 术 研 究 工 作 。 １ ８一 ， 硕
关键 词 ： 冲 激光烧 蚀 ； 脉 现状 ； 景 前 中图分 类号 ： Ｎ２ Ｔ ４ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ８ Ｘ（０ ６ ０ —１ ８０ ０ ５４ ８ ２ ０ ） ２０ ３ —５
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。
浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展
高 新 技 术
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科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 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
浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展
管、 纳米壁等 ， 还・ ｔ Ｊ 刈丰 ｝ 成 矧 的 多种 材 ｛ 料 进 行 激 光加 工 戎 焊 接 。 徉 液 相 中激 光烧 与 制 备纳 米 结 构和 团 族 中 的 应 用 或 进 高 助 率 的 脉 冲 激 光 束 存 材 料 表 面 的汇 蚀 主 要 用 来 对 材 料 的 表 面 进 行 改 造 ， 町对 材 行 微 纳 米 颗 粒 的 制 备 。 等领 域 ； 电 感 耦 合 等 离子 体 质 谱 （ Ｉ Ｃ Ｐ ２ ＭＳ ） 聚 可以 存 瞬 产 生 非 常 高 的温 度 ， 比 如 进 行 表 面修 分析 技 术 是 一种 公 认 的 高 灵 敏 度 、 强 有 力 料 表 面 的 性 能 进 行 修 改 ， 饰、 切割 、 打孔等 ， 特 别 是 随 着 激 光 器 性 能 ３ 结语 的、 多 元素 及 间位 素 分析 技 术 。 激 光烧 蚀 技 术 是 ． 『 】 综 合 固体物 理 、 生 １． ２ 激光 烧 蚀技 术在 微 纳米 材 料 制备 中的 的 不 断 提 商 ， 激 光 用 于材 料 加 工 受 到 了 国
１ 激光烧蚀技术 的应 用
１ ． １激光烧蚀 光谱 （ Ｌ Ａ Ｓ 、Ｌ ｌ Ｂ ｓ ） 技术 的应用 近年 来光谱领 域发展迅 速 ， 其 中 激 光
所表 现 ｝ ｉ ｝ 来的 优 点 主要 体 现 在 以 下 几 个方
泛注意 。
激光烧蚀机制及其超快动力学研究
激光烧蚀机制及其超快动力学研究
激光烧蚀是一种常见的材料加工方式，其机制涉及到激光与材料相互作用、能量转换和传递等物理过程。近年来，随着超快激光技术的发展，研究人员开始探究激光烧蚀的超快动力学过程，以期对其机制和应用进行深入理解和探索。
超快激光烧蚀的研究主要集中于激光与材料相互作用的过程，其中包括激光引起的电子和离子的产生、传输和复合等过程，以及这些过程对材料的影响和响应。通过超快飞秒激光等技术手段，研究人员可以观察到这些过程的快速动态变化，获得更加准确的实验数据和信息。
超快动力学研究为激光烧蚀的应用提供了新的思路和方法，例如通过控制激光参数和材料性质来实现高精度的加工和制备，以及开发新型材料和器件等。未来，超快激光烧蚀技术有望成为材料加工和制备领域的重要手段和工具。
- 1 -
激光烧蚀法制备纳米粉的现状及前景
1064
γ- Al2O3 和 Cu 混合纳米粒子 , ～12nm
Ar/ H2
粒子的形貌和成分
Si 片和 Zn Te 烧
结靶〔14〕
Ar F
193
1104/ 0174
Si 和 Zn Te 纳米粒子 ,10～20nm
N2/ He
靶材 - 基板距离对粒径和 分布的影响
SiC/ SiO2 压 制 混合粉末〔15〕
的制备或者产率太低 ,或者难以实现〔2〕。 激光热蒸发法是用激光作为热源 ,直接将靶材加
热到沸点以上 ,蒸发出的大量靶材原子 、离子或原子簇 (clusters) ,然后在一定的惰性气体或活性反应气体环 境下迅速冷凝 ,形成纳米粉末的工艺 。该工艺制备的 粉体范围广 ,粒径较细 。但于由激光热蒸发法使用的 功率密度偏低 (103 ～104 W/ cm2) 、加热时间偏长 (数秒 至数十秒) ,难以用于制备金属和合金等导热性能较好 材料的纳米粉末 。另外 ,粉末的产率也比较低 。
空气
烧蚀后基体形貌 、成分和结 构
5
具有纳米团族和纳米晶的薄膜 , 1～5nm
Ar
基体 - 靶距离对粒径的影 响
10
《激光杂志》2002 年第 23 卷第 2 期 LASER J OU RNAL (Vol. 23. No. 2. 2002)
31212 国内现状
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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。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。
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
[1] 姜劲锋，徐鸿志，郭伟，等.粉末压饼LA2ICP2MS测定土壤样品中微量元素[J].分析试验室，2007，26（1）：20～24.
[2] 王建伟，张娜珍，侯可勇，等.LIBS技术在土壤重金属污染快速测量中的应用[J].化学进展，2008，20（7/8）：1165-1171.
[3] 李修乾，何国强，王军，等.水滴烧蚀激光推进性能测试[J].强激光与离子束，2006，18（3）：353-356.
[4] 姚宏林，窦志国，王军，等.CO2脉冲激光与气体相互作用实验[J].推进技术，2007，28（5）：481-484.