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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2018| Caracterización de la ablación láser en metales y en PMMA con pulsos cortos (ns) y ultra cortos (fs) Characterization of the laser ablation in metals and PMMA with short (ns) and ultra short (fs) pulses | |
| Rodrigo Javier Maisterrena Epstein | |
| SANTIAGO CAMACHO LOPEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Ablación láser,Fluencia por impulso,Fluencia integrada,Microprocesado de materiales,Oxidación láser | |
| En este trabajo se presenta la caracterización del efecto de ablación láser con pulsosde ns y fs en muestras metálicas (Cu, Al, Acero y Bronce) y en el polímero transparentePolimetil Metacrilato (PMMA). El primero de los objetivos de este estudio es caracterizar ycomprender el fenómeno de ablación láser para dos tipos de materiales con propiedadestanto físicas como ópticas completamente distintas: metales y dieléctricos. El segundoobjetivo es establecer las principales diferencias de ablación láser de estos materialescuando se usan pulsos láser con duración de nanosegundos y femtosegundos. En nuestrosexperimentos se empleó un láser Nd:YAG de conmutación Q, a la longitud de onda delsegundo armónico (532 nm) y pulsos de 5 nanosegundos de duración; además de un láserde Ti:Zafiro de modos amarrados, con emisión centrada en 803 nm y una duración delpulso de 80 femtosegundos. Este trabajo de tesis presenta resultados de las característicasde ablación de los materiales arriba mencionados. Los resultados incluyen: ladeterminación de la fluencia umbral de ablación para todos los materiales (en los dosregímenes: ns y fs); la razón de ablación por pulso como función de la fluencia y la razónde ablación por pulso como función de la profundidad del canal que resulta del proceso deablación. Las muestras sujetas a ablación fueron analizadas con un microscopio óptico yposteriormente con un microscopio electrónico de barrido (SEM). En el caso de losmetales, pudimos identificar un cambio significativo en la textura y en la coloración delmaterial en el área de interacción y en su vecindad. Debido a que realizamos nuestrosexperimentos bajo condiciones ambientales normales, en la superficie de la muestra selleva a cabo un proceso de oxidación del metal cuando este es expuesto a la radiaciónóptica, generándose una capa delgada de óxido del metal. Presentamos resultados delcambio estequiométrico, que tiene lugar en la superficie del metal como función de lafluencia láser suministrada. Dicho cambio estequiométrico es identificado y cuantificadomediante la técnica de Espectrometría de Rayos X Dispersados (EDS). Las muestrasirradiadas fueron analizadas además con la técnica espectroscópica de micro-Raman paradeterminar si el proceso de oxidación es acompañado por un cambio de fase del metal,como ocurre en películas metálicas delgadas expuestas a un incremento de temperatura. Semuestran resultados preliminares que indican un cambio de fase en los metales sometidosal proceso de ablación láser con pulsos de nanosegundos. In this work we present the characterization of the laser ablation effect using ns and fslaser pulses on both bulk metals (Cu, Al, Stainless Steel and Bronze) and PolymetylMethacrylate (PMMA), a transparent polymer. The first goal in this study is to characterizeand to understand the laser ablation effect in two materials of distinctive physical andoptical properties, i.e. metals and dielectrics. The second goal is to establish the differenceson the basic laser ablation features for chosen material (either metal or dielectric) whenlaser pulses of nanosecond and femtosecond duration are used for the ablation. In ourexperiments we used two different laser sources: a Q-switch Nd:YAG laser, at the SHwavelength (532 nm) and a pulse duration of 5 nanosecond; also a Ti:Saphire mode-lockedlaser, with its wavelength centered at 803 nm and a pulse duration of 80 femtosecond. Wepresent results of the laser ablation characteristics of the materials listed above. Thoseresults include: laser ablation threshold fluence determination for the whole set of materials(for both ns and fs regimes); laser ablation rates as a function of fluence and as function ofchannel depth. The laser ablated targets were analyzed by optical microscopy and also byscanning electron microscopy (SEM). For the case of metal targets, we clearly identifiedsignificant texture and color changes on the surface on the interaction and surroundingarea. Further investigation of this effect proved that an oxidation process takes place on themetal surface, this due to the fact that the experiments were carried out under ambient airconditions. We present measurements of the stoichiometry changes on the metal surface asa function of the delivered laser fluence. These measurements were obtained by EnergyDispersive Spectrometry (EDS). The irradiated targets were also analyzed through micro-Raman Spectroscopy in order to determine if the oxidation process is followed by amaterial phase change, as it occurs for thin metallic films when exposed to a thermal ramp.We show preliminary results that indicate the development of material phase changes as aresult of the pulse laser irradiation. | |
| CICESE | |
| 2006 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Maisterrena Epstein, R.J.2006.Caracterización de la ablación láser en metales y en PMMA con pulsos cortos (ns) y ultra cortos (fs).Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.91 pp | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| 174251.pdf | Versión completa de la tesis | 8.66 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |