Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1585| Fenómenos físicos en el microprocesado de materiales con láser Physical phenomena excited in laser-material processing | |
| RODGER TERENCE EVANS | |
| SANTIAGO CAMACHO LOPEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Ablación láser,Películas delgadas,Biofotónica,Física de plasma | |
| Se presenta un estudio experimental de interacción láser-materia, los experimentos se llevaron a cabo usando una estación de microprocesado láser de materiales construida específicamente para este propósito. Se utilizaron cuatro configuraciones distintas de la estación de microprocesado, las cuales se presentan en la tesis junto con los resultados obtenidos. Se utilizó en este trabajo un láser pulsado de Nd : Y AG, doblado en frecuencia, con una duración por pulso de nanosegundos y miliJoules de energía. Los materiales sujetos a irradiación láser fueron capas delgadas metálicas y modelos de tejido biológico. En el caso de las capas metálicas utilizamos tungsteno (W) y titanio (Ti). Para el tungsteno se consiguió oxidar y cristalizar la capa usando una exposición de apróximadamente 500 pulsos, en un haz enfocado, con una fluencia por pulso de 89J/cm2. En el caso del titanio, utilizando un haz sin enfocar, y fluencia por pulso de 0.25J/cm2, se consiguió el efecto de oxidación y cristalización. Además surgió un efecto nuevo de gran interés, la formación de una rejilla constituida de franjas de titanio y de dióxido de titanio; la periodicidad de esta rejilla es del orden de la longitud de onda (532nm), y su orientación está determinada por la polarización de la luz láser utilizada en el procesado. En el caso de modelos de tejido biológico usamos gel de agar, y soluciones de agua con algunas sales, además de un colorante. Usando dos pulsos de nanosegundos a las longitudes de onda fundamental (1064nm) y del segundo armónico (532nm), se llevaron a cabo experimentos de bombeo-sonda con haces altamente enfocados tanto en gel de agar como en soluciones acuosas. Con la técnica conocida como laser-flash shadowgraphy se obtuvieron imágenes de la formación de burbujas de cavitación y ondas de choque. Se determinó el origen de estos dos eventos en la producción de plasma (material-ionizado) debido a la alta intensidad de los pulsos láser utilizados. Se llevó a cabo un estudio detallado de la creación y evolución del plasma, en combinación con otros efectos como la absorción óptica lineal y no lineal del medio. Se encontró que los resultados sobre el plasma se pueden explicar a través del mecanismo de la fuerza ponderomotiva que ejerce el pulso láser sobre la nube de plasma In this thesis I present an experimental study of laser-material interaction, where the experiments were performed on a laser-microprecessing system designed and built specially for the study. Several distinct configurations of the microprocessing system were used, and are presented along with the results obtained. This work was performed with a pair of Nd : Y AG nanosecond lasers that were used both in their fundamental 1064nm wavelength, and frequency doubled 532nm, with pulse energies up to twenty milliJouls per pulse. The materials that were exposed to the laser were metallic thin films, and biological tissue phantoms. For the metallic thin films, titanium (Ti) and tungsten (W) were used. Tungsten showed evidence of becoming oxidized, and that oxide becoming crystalized after exposure of 500 pulses with a per-pulse fluence of 89J/cm2. Titanium was exposed with up to 4000 pulses of unfocused laser irradiation at a per-pulse fluence of 0.25J/cm2. From this exposure the titanium showed evidence of becoming oxidized and crystalized; similar to the tungsten. The oxide formation on the titanium formed a surface grating the alternated between titanium dioxide and metallic titanium. The spacing of the grating was on the order of the 532nm wavelength for the irradiating light, and the orientation of the fringes was parallel to the polarization of the incident light field. The biological tissue phantoms were agar gel, distilled water, and distilled water with salts and coloured dyes in solution. For these exposures, we used the two Nd : Y AG lasers both in the fundamental, 1064nm and second harmonic 532nm wavelengths, in a pump-probe (laser-flash shadowgraph) system; the infrared 1064nm laser beam was the probe beam (laser-flash), and the green 532nm laser was the pump beam. The laser was tightly focused inside the liquids/gel. The focal region of the pump beam was imaged onto a CCD where the laser-producedplasma (LPP), and the shadowgraph IR laser were captured. The images allowed the observation of the laser produced plasma, the formation of a cavitation bubble and the accompanying shock wave. A theoretical study is presented of the creation and evolution of the laser-produced plasma, which includes other effects such as nonlinearoptical absorption, and the saturation of linear absorption. Results from these studies led to the conclusion that the observed LPP created cannot be explained without the used of the ponderomotive-force to alter the plasma density in the laser focus. | |
| CICESE | |
| 2009 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Evans, R.2009.Fenómenos físicos en el microprocesado de materiales con láser.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 114 pp | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 180351.pdf | Versión completa de la tesis | 27.39 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |