纳秒激光诱导铜箔喷射机制的研究

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纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究

纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究

纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究李威;王志新;史莉【摘要】Plasma synthetic jet control is a new type active flow control technology. Because of its simple structure, quick response, wide frequency band and strong injection, it has become the focus of current research. In order to improve the efficiency, the temperature information of the spark discharge plasma in the chamber is obtained by uti⁃lizing plasma emission spectrum. So it is necessary to research on the emission spectrum of the spark discharge un⁃der a nanosecond⁃pulse voltage, including the influence of voltage excitation and ambient pressure. In terms of volt⁃age excitation parameters, there are four factors:voltage polarity, voltage amplitude, repetition frequency, and the leading edge time and width of a single voltage pulse. By fitting and calculating the spectrum, the electron tempera⁃ture in different conditions can be obtained. Finally, we combine the variation rules of the electron temperature to offer the data for optimizing the synthetic jet performance and increasing the energy efficiency. According to the re⁃sult of experiment and calculation, it is concluded that a negative, high amplitude, repetition rate between 20 to 1kHz, fast leading edge and narrow width voltage waveform can produce a plasma synthetic jet with high electron temperature. Moreover, when the pressure is between 50kPa to 60kPa, it is wise to change the voltage excitation parameters to maintain the stability of electron temperature, so that the plasma synthetic jet can be stable.%等离子体合成射流控制作为一种新型的主动流场控制技术,具有激励器结构简单、响应快、无运动部件、工作频带宽、喷射强度高等优点,已为业界所关注。

激光诱导电化学技术的理论与实践

激光诱导电化学技术的理论与实践

设计与研究激光诱导电化学技术的理论与实践大连理工大学 廖月明 周锦进摘 要 探讨激光在诱导电化学工艺中的新应用,介绍了该复合工艺的关键技术 工艺参数和物理化学条件的合理选择,指出其应用场合。

关键词 激光 电化学 诱导激光是本世纪最重要的发现之一,它在加工、制造领域的应用以其极大的优越性得到了越来越广泛的普及。

在传统的打孔、切割、焊接、热处理等方面,由于科研工作者的大力投入而较为成熟,但探索激光新的应用领域显得非常重要和必需。

与此同时,电化学加工在应用中也存在着许多难题,腐蚀和污染的问题伴随着电化学的存在而存在,对加工很细的窄缝、小孔以及棱角很尖的表面比较困难,跟机加工和激光加工相比,其效率还是不高,因此有必要探寻改善电化学加工的方法。

1 激光诱导电化学复合工艺的立论依据1.1 有关激光加工的一些结果激光加工的机理是材料吸收光能导致加热作用,激光加工深度h、直径d的孔所需能量为:E= d2hL p/4式中 d 光斑直径L p 与材料的密度 、熔解热L、收稿日期:1998-07-07 比热C和熔点T m有关的量由上式可得到以下几点:(1)加工深度为h和孔径为d的孔所需能量E若全部由激光束提供,由于随着所需加工功率的增大,激光器复杂庞大,价格高,光束性能差,因而阻碍了生产的推广和应用;(2)激光器的输出功率增大时,导致振荡模式的增加和发散角变大。

这样不仅造成加工区域增大,还降低了光束的功率密度,从而单纯由增大输出功率所得到的加工深度受到限制;(3)由于加工中使激光束聚焦,必然造成加工的锥度,且透镜焦距越小,所产生的锥度越大;加工孔越深,由偏离焦点所造成的孔径随深度的变化越大。

因此,对于激光加工而言,通过提高激光的功率来提高去除率,是以提高成本(激光加工机)和牺牲激光的某些加工性能为代价的,特别是大功率激光器价格昂贵,阻碍了在生产中的普及。

因此,既充分利用激光的优良加工特性,又降低对激光输出功率的要求,采用其它辅助工艺改善综合加工的效能,是一个非常有意义的课题。

纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究

纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究

出, 形成 高速 高 能 的合 成 射 流 。喷 射 出 的合 成 射 流
能够 广泛 应用 于工 业 、 生物 医学 和航空 航天 等领 域 。
已经 成为 目前 研究_ 的热 点和 焦点 J 。 随着 航空 领域 中亚音 速 和超音 速 飞行器 的应 用
这 四个 因素 ; 然后 利 用 光谱 图进 行 谱线 的拟 合 计 算
Vo 1 . 3 5,No . 11 NO V .2 01 6
纳 秒 脉 冲 火 花 放 电等 离子 体 发 射 光 谱 特 性研 究
李 威 , 王 志 新 ,史 莉
( 1 .上 海 交通 大学 电子信 息与 电气工程 学院 ,上 海 2 0 0 2 4 0; 2 .上 海纳 杰 电气成套 有 限公 司 , 上海 2 0 1 1 1 1 )
第3 5卷 第 Байду номын сангаас 1期
2 0 1 6年 1 1月
电 工 电 能 新 技 术
Ad v a n c e d Te c h n o l o g y o f El e c t r i c a l En g i n e e r i n g a n d En e r g y
单 个脉 冲前 沿时 间及脉 宽 等。利 用光谱 图谱 线 的拟 合 计算 得到 各 种 条件 下 电子 的温 度 , 获得 放 电 过程 中电子 温度 的 变化规 律 。理 论 计 算与 实验 结 果表 明 , 负极性 、 高幅 值 、 2 0~1 0 0 0 H z重复 频 率 、
快前 沿 、 窄脉 宽 电压波形 能 够 产 生微 观 上 电子 温度 较 高 的等 离子 体 合 成 射 流 ; 气压 在 5 0~6 0 k P a
胀, 腔 内气 体 压 强 迅 速 升 高 , 气 体 在 出 口处 高 速 喷

纳秒紫外激光空气电离及等离子体导电实验研究

纳秒紫外激光空气电离及等离子体导电实验研究

1 500 63 /
5 500 63 /
10 500 63 / 10
15 500 60 /
20 500 60 /
20
20 700 39 0. 92
1 500 54 0. 45
5 500 54 0. 45
5 10 500 54 0. 45
15 500 51 0. 45
20 500 125 0. 14
1 500 153 /
第 32卷 第 3期
陈德章 纳秒紫外激光空气电离及等离子体导电实验研究
263
激光与实验室空气非线性相互作用 ,获得了相应的激 光电离击穿阈值 ,对激光等离子体导电通道的建立作 了初步尝试 ,并在激光等离子体“光导线 ”上实现了电 传输 ,取得了较好结果 ,验证了纳秒紫外激光大气等离 子体“光导线 ”技术的可行性 。
Table 1 The experiment results about visible spark method
F / cm
f /Hz
E /mJ
T
power threshold P /W
spot area S / cm2
the density of power threshold P s / (W ·cm - 2 )
1
66
/
2. 64 ×106
9. 8 ×10 - 4
2. 69 ×109
5
66
/
20
10
66
/
2. 64 ×106 2. 64 ×106
9. 8 ×10 - 4 9. 8 ×10 - 4
2. 69 ×109 2. 69 ×109
15
66
/
2. 64 ×106

纳秒光纤激光诱导等离子体沉积铜的研究

纳秒光纤激光诱导等离子体沉积铜的研究
Keywords:lasertechnique;laserinducedplasmadeposition;nanosecondfiberlaser;copperdepositionlayer;copper pattern
引 言
激光具有亮度高、方向性好、峰值功率高、光斑尺 寸小等优点,在科学研究和工业生产中发挥了十分重 要的作用,被 称 为 “解 决 问 题 的 工 具 ”[1]。 近 年 来,随 着激光设备与技术的快速发展,激光诱导沉积技术得
YANGKai,QINZhongli,AIJun,LIUJianguo,ZENGXiaoyan
(FunctionalLaboratoryofLaserandTerahertzTechnology,WuhanNationalLaboratoryforOptoelectronics,HuazhongUniversity ofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)
摘要:为了实现玻璃表面的金属化,运用激光诱导等离子体沉积技术,选用廉价易维护且波长为 1064nm的红外纳 秒光纤激光和 T2铜靶材,在透明材料普通硅酸盐玻璃表面直接沉积出了金属铜,并对其进行了光学显微镜和扫描电镜 表征。结果表明,在一定的激光能量密度范围内(沉积阈值能量密度 12.50J/cm2 ~激光器所能达到的最大能量密度 27.13J/cm2),随着激光能量密度的增加,沉积在玻璃表面的铜颗粒数量增加;而在激光能量密度一定(27.13J/cm2)的条 件下,若保持激光光斑的横向和纵向搭接率一致,当光斑搭接率不小于 50%时,由于玻璃对激光的强烈吸收,导致铜沉 积失败;当光斑搭接率在 -20% ~50%变化时,沉积在玻璃表面的铜颗粒数量呈现先增加后减小的变化趋势。激光诱导 等离子体沉积技术是一种可实现透明衬底材料表面金属化的便捷技术。

强激光诱导材料表面周期微纳米化的方法及其装置[发明专利]

强激光诱导材料表面周期微纳米化的方法及其装置[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 1944687A [43]公开日2007年4月11日[21]申请号200610041573.4[22]申请日2006.09.15[21]申请号200610041573.4[71]申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市丹徒路301号江苏大学内[72]发明人周明 朱向群 李保家 戴起勋 蔡兰 [74]专利代理机构南京知识律师事务所代理人汪旭东[51]Int.CI.C21D 1/00 (2006.01)C23C 14/34 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页[54]发明名称强激光诱导材料表面周期微纳米化的方法及其装置[57]摘要本发明属于微纳米材料制备和激光微加工技术领域,加工时先将金属靶材研磨抛光,把86-1专用黑色涂料平铺于靶材表面,黑色涂料厚度控制在30-40μm,保持黑色涂料自然风干,随后在干化的黑色涂料表面滴加硅油,在硅油上压附光学玻璃,通过压板将涂有黑色涂料并滴加了硅油的金属靶材和光学玻璃固紧在专用靶材装夹器上。

开启纳秒脉冲激光器,调好光路,使由纳秒脉冲激光器输出的激光经凸透镜聚焦到金属靶材表面,然后对纳秒脉冲激光进行单次发射操作从而实现金属靶材的单脉冲激光加载,最终使得金属靶材表面的晶粒微纳米化。

本发明处理效率高,可达性好,适用范围广,处理得到的晶层光亮平整,少无疲劳源,且一次加载即可实现材料表面微纳米化。

200610041573.4权 利 要 求 书第1/1页 1.强激光诱导材料表面周期微纳米化的方法,其特征是先将金属靶材研磨抛光,把86-1专用黑色涂料平铺于靶材表面,黑色涂料厚度控制在30-40μm,将其放置一段时间使靶材表面的黑色涂料自然风干,随后在干化的黑色涂料表面滴加硅油,在黑色涂料和硅油上压附光学玻璃,通过压板将涂有黑色涂料并滴加了硅油的金属靶材和光学玻璃固紧在专用靶材装夹器上;开启纳秒脉冲激光器,调好光路,使由纳秒脉冲激光器输出的激光经凸透镜聚焦到金属靶材表面,然后对纳秒脉冲激光进行单次发射操作从而实现金属靶材的单脉冲激光加载,最终使得金属靶材表面的晶粒微纳米化。

激光与金属铜相互作用产生的等离子体的实验测量

激光与金属铜相互作用产生的等离子体的实验测量

激光与金属铜相互作用产生的等离子体的实验测量过去的几十年中,关于飞秒激光和等离子体的相互作用的研究非常的热门。

特别是使用飞秒激光诱导的击穿光谱(LIBS)和等离子体的相互作用关系的问题大家讨论地最多。

本论文的工作就是在标准的大气压中,使用激光诱导的击穿光谱对纳秒激光诱导的金属铜等离子体发射光谱进行测量研究,探索了不同能量的激光对金属铜等离子体发射的光谱强度和金属铜等离子体的温度以及电子的密度随时间的变化关系。

通过实验,我们得出了随着时间地增大,相同的激光能量下,金属铜等离子体发射的谱线强度会逐渐地下降,特别是在0.8ms到1.8ms时,谱线强度下降地比较快,然后下降的速度会变缓并慢慢地降到零;电子密度的变化情况和谱线强度的变化相一致;等离子体温度却是随着时间增加,慢慢地下降。

关键词:纳秒激光;等离子体;光谱;温度和电子密度;时间演化第一章绪论1.1 激光诱导击穿光谱简介最近20年来,有关激光诱导等离子体(Laser-induced plasma)的研究工作特别的热,而激光诱导等离子体发射光谱(激光诱导击穿光谱)是一种探究激光与材料相互作用非常有效的方法,所以在最近的十几年中里该方法倍受大家的关注。

使用激光诱导击穿光谱能够很快的得到激光诱导的等离子体的很多特性,比如说等离子体温度、等离子体中电子数密度、等离子体中原子和离子个数。

另外,激光诱导的击穿光谱在元素的分析过程中更是有其着其独一无二的优势。

第一,这种方法是通过分析元素的特征光谱来分析此样品,这种方法可以对任何一种的元素进行分析研究,被研究的物质能够是固体、液体或者说气体,用另一句话说就是说这种分析技术对待分析样品的物理状态是没有要求的。

第二,这个分析研究是一个光学分析的物理过程,只要让激光和被待检测的样品相互接触,这样使得远距离的分析和很快安全的对那些不知危险的样品的分析研究变得更加简单。

第三,纳米激光诱导的击穿光谱分析技术只要将纳米激光聚焦在特别小的面积上之后,最小的聚焦面积可以达到平方微米的量级,这样的话,只要有特少的待测样品就能够进行分,也就是说分析的精度特别高。

金属纳秒激光焊接工艺介绍

金属纳秒激光焊接工艺介绍

金属纳秒激光焊接工艺介绍下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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光伏topcon工艺激光诱导原理

光伏topcon工艺激光诱导原理

光伏topcon工艺激光诱导原理
电感也称自感系数,是表示电感原件自感应能力的一种物理量。

当通过一个线圈的磁通发生变化时,线圈中便会产生电势,这是电磁感应现象。

所产生的电势称感应电动势,电动势大小正比于磁通变化的速度和线圈匝数。

电感量的基本单位为H(亨),还有毫亨(mH),微亨(μH)。

1H=10^3mH=10^6μH。

电感是闭合回路的一种属性,是一个物理量。

电感是自感和互感的总称,通常提到电感是指电感线圈,它对外表现的最直观,最简单的特性就是通直流,隔交流。

纳秒激光制备超级材料技术的研究

纳秒激光制备超级材料技术的研究

纳秒激光制备超级材料技术的研究材料科学一直是现代工业的重要组成部分。

随着科技不断发展,新的材料研究技术也层出不穷。

其中,纳秒激光制备超级材料技术是最近几年备受瞩目的研究方向之一。

纳秒激光制备超级材料是一种基于激光与材料相互作用的纳米级加工技术。

其原理是利用高能量的纳秒激光脉冲对材料进行微米或纳米级的加工和调制,从而形成具有特殊物理、化学和光学性能的新型材料。

这种新型材料具有超强硬度、高导热性、优异的导电性、光学非线性效应等特性,广泛应用于高端光学、电子、能源等领域。

纳秒激光制备超级材料技术的核心在于制备过程的控制,而控制需要依赖于高精度的光学系统和先进的计算机模拟技术。

通常来说,纳秒激光制备超级材料技术的制备步骤包括激光加工、特性表征和应用研究三个阶段。

在激光加工阶段,纳秒激光通过高精度的光路系统聚焦到材料表面,形成高密度区域。

在此区域内,光子能量和材料分子之间的相互作用会引起局部化学与物理特性的变化。

通过控制激光的强度、持续时间和频率,可以实现对材料的精密加工和调制。

在特性表征阶段,需要通过各种先进仪器对制备的材料进行表征。

例如,扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等可以用于表征纳米级结构。

拉曼光谱、X射线衍射等技术可以用于分析化学成分和结晶结构。

在应用研究阶段,需要深入研究这些纳米级特性如何作用于材料的最终性能。

例如,怎么利用制备出的超级材料提高太阳能电池的能量转化效率,如何提高储能材料的能量密度等。

纳秒激光制备超级材料技术的研究还存在一些问题和挑战。

例如,目前制备的材料大多是单个结构,如何实现多结构组装仍是一个难题。

另外,在材料制备的过程中,也需要考虑对环境的影响和材料制备的可持续性。

总的来说,纳秒激光制备超级材料技术是未来材料研究的重要方向之一,其所制备的材料具有超强性能和广泛的应用前景。

在技术不断进步和掌握的基础上,相信在不久的将来,我们将看到更多优秀的材料问世,为人类社会的发展做出更大的贡献。

激光诱导精密沉积铜箔实验

激光诱导精密沉积铜箔实验

激光诱导精密沉积铜箔实验黄志刚;李洪辉;印四华;郭钟宁【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2016(027)022【摘要】通过改变激光脉冲能量和激光聚焦位置,进行了激光诱导向前转移铜箔的实验,并通过超景深三维显微镜和扫描电子显微镜对基片和约束层上沉积的铜箔进行了观察,探讨了激光脉冲能量和激光聚焦位置对铜沉积效果所产生的影响,在此基础上研究了激光诱导向前转移的机理。

研究结果表明,在石英玻璃基片上沉积的铜箔直径最小可达10μm,远小于激光光斑直径;在约束层上也沉积有铜箔,即同时出现了激光诱导向后转移的现象;光脉冲能量增大,石英玻璃上沉积的铜箔逐渐分散,尺寸逐渐增大,而且呈环形分布;通过调节靶材离焦点距离,可以使环形消失,并使沉积尺寸降到激光光斑尺寸以下。

最后成功实现了微细阵列的激光诱导沉积。

【总页数】5页(P2990-2993,2994)【作者】黄志刚;李洪辉;印四华;郭钟宁【作者单位】广东工业大学特种能场加工实验室,广州,510006;广东工业大学特种能场加工实验室,广州,510006;广东工业大学特种能场加工实验室,广州,510006;广东工业大学特种能场加工实验室,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】TN249【相关文献】1.基于PMAC的激光诱导化学液相沉积实验系统研究 [J], 宋丹路;陈维闯;杨玲玲;师晓2.U形高筋整体壁板激光诱导精密成形实验研究 [J], 李彩玲;赖小明;王博;张玉良;崔超;沈晓宇;王少华;付守冲;王伟3.电沉积通孔铜箔数值模拟与实验研究 [J], 费翔昱;宫本奎;董志超;冯锐;孙玉梅;聂继伟4.激光诱导环氧树脂表面液相化学局域增强沉积镍的实验研究 [J], 黄妙良;林建明;林煜5.电沉积铜箔的制造方法和电沉积铜箔 [J],因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

纳秒激光脉冲去除金属基底油漆研究

纳秒激光脉冲去除金属基底油漆研究

纳秒激光脉冲去除金属基底油漆研究李世文;刘泽民;杨洁;刘全喜【期刊名称】《激光杂志》【年(卷),期】2013(34)4【摘要】激光除漆具有操作方便、效率高、成本低、污染小等优势,具有广泛的应用潜力。

主要研究了纳秒激光脉冲烧蚀金属基底表面油漆时热力学过程。

研究表明,纳秒激光辐照下,油漆与金属基底都会产生温升,金属基底的温升可达3000K,但是对于金属基底上厚度较薄的油漆层来说,温升仅大约为200K。

在这种条件下,仅仅靠激光烧蚀效应,油漆不会完全去除。

但由于基底温度极高,将会产生极高温度和压强的极高等离子体。

等离子体产生的冲击波会向外膨胀,这样就会有效去除金属基底上的油漆;形貌研究也表明,金属去除主要是基于激光等离子体的膨胀效应,而不是直接的烧蚀去除。

【总页数】2页(P59-60)【关键词】激光除漆;激光等离子体;冲击波;热力学分析【作者】李世文;刘泽民;杨洁;刘全喜【作者单位】攀枝花学院数学与计算机学院,四川攀枝花617000;四川大学,电子信息学院,成都610064;西南技术物理研究所,成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.飞秒-纳秒脉冲激光烧蚀金属热效应分析 [J], 邓素辉;陶向阳;刘明萍;周彩玉2.纳秒脉冲激光对金属丝电爆炸过程的瞬态测量方法研究 [J], 位永辉; 王石语; 吴梦瑶; 蔡德芳; 过振3.纳秒激光耦合金属靶辐射电磁脉冲的实验研究 [J], 杨燕飞;李廷帅4.金属铝靶在纳秒脉冲激光与连续激光组合辐照下的温度特性研究 [J], 巫晓莉5.纳秒激光脉冲泵浦大孔径液芯波导产生纳秒超连续宽频带光源 [J], 张干生;周建英;李庆行;余振新因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于纳秒激光冲击波效应的金属表面形貌与性能研究的开题报告

基于纳秒激光冲击波效应的金属表面形貌与性能研究的开题报告

基于纳秒激光冲击波效应的金属表面形貌与性能研究的开题报告一、选题的背景和意义纳秒激光冲击波对于金属材料的表面形貌和性能有着重要的影响,大大拓展了金属材料的应用领域。

随着激光技术的不断发展以及材料研究的深入,对于纳秒激光冲击波效应的研究也越来越深入。

本课题将通过对纳秒激光冲击波效应对金属表面形貌和性能的影响进行研究,深入了解其物理原理、作用机理及优化控制方法,以提高金属材料的性能和应用价值。

二、研究目标和内容目标:1. 掌握纳秒激光冲击波效应的物理原理和作用机理。

2. 研究纳秒激光冲击波对金属表面形貌和性能的影响,分析其变化规律和影响因素。

3. 探索优化控制纳秒激光冲击波对金属表面形貌和性能的影响,实现金属材料性能的提升和应用的拓展。

内容:1. 研究纳秒激光冲击波效应的物理原理和作用机理。

2. 通过激光测量等手段对纳秒激光冲击波的能量、波长、重复频率以及作用时间等参数进行测量和分析。

3. 采用SEM和TEM等表征手段,对金属表面形貌和微观结构进行分析,研究纳秒激光冲击波对金属表面形貌和畸变的影响。

4. 通过硬度测试、拉伸试验和磨损实验等方法,研究纳秒激光冲击波对金属材料力学性能和耐磨性能的影响。

5. 基于研究结果,探索优化控制纳秒激光冲击波对金属表面形貌和性能的影响的方法,提高金属材料的性能和应用价值。

三、研究方法和技术路线研究方法:实验研究法、数学建模法、理论分析法。

技术路线:1. 实验室准备:研究所需的实验材料、设备以及实验条件准备。

2. 参数测量与分析:使用激光测量等手段对纳秒激光冲击波的能量、波长、重复频率以及作用时间等参数进行测量和分析。

3. 表面形貌和微观结构分析:采用SEM和TEM等表征手段,对金属表面形貌和微观结构进行分析,研究纳秒激光冲击波对金属表面形貌和畸变的影响。

4. 力学性能和耐磨性能测试:通过硬度测试、拉伸试验和磨损实验等方法,研究纳秒激光冲击波对金属材料力学性能和耐磨性能的影响。

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Abstract: Laser induced ejection mechanism of micron thick copper film was studied using nanosecond Nd:YAG laser pulses. By carrying out the experiments with different energy of laser pulses 10 -500 μJ, three different ejection regimes were revealed: no ejection, stable ejection and sputtering. In the stable ejection regime, the forward and backward ejection were found to be simultaneously induced by a single laser shot. This phenomenon opened a way to the fabrication of microstructures on both the receiving and the donor substrate. The temperature field and the phase transition in the copper film were analyzed using the finite element method, which revealed that the laser -induced ejection was mainly caused by the hydrodynamics behavior of the molten and the evaporated material. The laser energy thresholds for stable ejection were characterized based on the thermodynamics calculations. The laser induced hydrodynamics behavior (bubble dynamics) was well described by the Rayleigh-Plesset equation, and which was solved numerically in the paper. It was discovered that rapid bubble expansion and collapse were the main
Email: huangzg@
0206003-1
第2期
红外与激光工程
第 48 卷
causes of the forward and backward ejections, respectively. Based on the experimental and numerical findings, the controlling schemes of the laser pulse parameters for the stable ejections were introduced. Key words: laser-induced forward transfer; ejection mechanism; numerical simulation;
摘 要: 使用纳秒 Nd:YAG 脉冲激光进行了微米厚铜箔的激光诱导喷射机制研究。通过控制激光脉 冲能量 10~500 μJ,揭示了三种不同的喷射现象:无喷射、稳定喷射和溅射。在稳定喷射模式中,发现 了由单一脉冲同时引发的向前和向后喷射现象,可同时在接收层与靶材层方向制备出微细结构。用 有限元方法对激光辐照产生的温度场和铜箔相变进行了计算,揭示了纳秒激光诱导喷射主要是由气 相膨胀所带动的流体动力学所引起,并界定了发生稳定喷射所需的激光能量阈值。采用 RayleighPlesset 方程对激光诱导的汽泡动力学进行了计算,分析认为汽泡的迅速扩张和收缩,是分别引起向前 和向后喷射的主要原因。根据实验和仿真结果,提出了通过控制激光参数实现稳定喷射的方法。 关键词: 激光诱导向前转移; 喷射机制; 数值仿真; 激光诱导空化 中 图 分 类 号 : TN249 文 献 标 志 码 : A DOI: 10.3788/IRLA201948.0206003
收 稿 日 期 :2018-09-12 ; 修 订 日 期 :2018-10-26 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金(11172072,51175091) 作 者 简 介 :黄 亚 军(1991-),男 ,硕 士 生 ,主 要 从 事 纳 秒 激 光 诱 导 加 工 方 面 的 研 究 。 Email: 604616986@ 导 师 简 介 :黄 志 刚(1975-),男 ,教 授 ,硕 士 生 导 师 ,博 士 ,主 要 从 事 微 观 与 多 尺 度 计 算 及 其 在 微 细 加 工 过 程 仿 真 方 面 的 研 究 。
Study on ejection Nhomakorabeaechanism of copper film induced by nanosecond laser
Huang Yajun1,2, Cai Wenlai1,2, Chen Yinghuai1,2 Huang Zhigang1,2
(1. School of Electro-mechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2. Guangzhou Key Laboratory of Nontraditional Machining and Equipment, Guangzhou 510006, China)
第 48 卷第 2 期 Vol.48 No.2
红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering
2019 年 2 月 Feb. 2019
纳秒激光诱导铜箔喷射机制的研究
黄亚军 1,2,蔡文莱 1,2,陈英怀 1,2,黄志刚 1,2
(1. 广东工业大学 机电工程学院,广东 广州 510006; 2. 广州市非传统制造技术及装备重点实验室,广东 广州 510006)
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