Ученые готовы усовершенствовать технологию лазерного производства

Разработчики обнаружили особенности в поведении ультрабыстрых лазерных импульсов, которые способны привести к новым применениям в производстве, диагностике и других видах исследований.

Ультрабыстрый лазерный импульс используется для создания особенностей и поверхностных текстур металлов, керамики и других материалов для применения в разных областях, включая производство солнечных батарей и биодатчиков.

Лазерные импульсы продолжительностью 100 фемтосекунд или квадриллионную долю секунды, стимулируют электроны нагреваться до температуры свыше 60000 градусов по Цельсию за время импульса. Пульсация создает точные шаблоны в ходе так называемой холодной абляции, превращающей материал в плазму из заряженных частиц.

Изображения, полученные с помощью скоростной камеры, показали крошечные атомные грибы, внешне похожие на созданные ядерным взрывом. Облака расширяются наружу со скоростью в 100-1000 раз большей, чем скорость звука, всего за одну наносекунду. Однако новые результаты показали, что наиболее раннее облако формируется еще до атомного гриба, и эта ранняя плазма сталкивается с лазерными импульсами, препятствуя работе, сказала профессор Юнь Шин из университета Пурдю.

Нахождение способа устранения помех, вызванных ранней плазмой, может открыть новые применения в производстве, материалах и химической обработке, механической обработке, куда входит плазменная и лазерная резка, и продвинутых датчиках для мониторинга состава, а также химические и атомные реакции в беспрецедентном масштабе.

Результаты исследования опубликованы в издании Physics of Plasmas.

«В ходе экспериментов мы установили, что ранняя плазма в существенной степени относится к использованию ультракоротких лазерных импульсов, поскольку частично блокирует лазерный луч», сказала Шин в заключение. «Ранняя плазма изменяет оптические свойства воздуха, однако механизм все еще в значительной степени остается неизвестным».

Ученые исследовали раннюю плазму, отслеживая движения миллионов отдельных атомов в плазме. Они наблюдали, как лазерный луч путешествует в пространстве и взаимодействует с плазмой, а также использовали рентгенографию лазерной помпы — технологию, с которой один лазер аблирует материал, производя раннюю плазму, а второй лазер выстреливает перпендикулярно первому. Данная технология учитывает применения ряда оптических элементов и зеркал.

20.12.2011