本文關(guān)鍵詞：飛秒激光誘導(dǎo)鈦金屬表面周期性結(jié)構(gòu)的研究

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【摘要】：脈沖激光誘導(dǎo)材料表面周期性結(jié)構(gòu)的研究一直是熱點問題,最近飛秒激光在金屬表面制備周期性結(jié)構(gòu)以其廣泛的潛在應(yīng)用價值而被關(guān)注。在金屬表面通過飛秒激光輻照誘導(dǎo)出微納米條紋結(jié)構(gòu)可以修改其表面功能特性:如增加表面光吸收率,發(fā)射率或增強(qiáng)生物兼容性等,這些金屬表面功能特性使其在能源、軍事及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用價值。本文利用聚焦飛秒激光直接在金屬鈦表面進(jìn)行定點式輻照,以單個脈沖累積輻照和雙脈沖(脈沖延時在皮秒量級)兩種方式對微納米周期結(jié)構(gòu)制備進(jìn)行研究。實驗結(jié)果表明,通過飛秒激光輻照后的鈦樣品表面會出現(xiàn)有納米結(jié)構(gòu)覆蓋的亞波長條紋結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的形成與激光能量密度、脈沖數(shù)及脈沖延時都有著密切關(guān)系。特別的通過優(yōu)化兩飛秒光脈沖間的延時,鈦表面結(jié)構(gòu)的清晰度會得到改善,實驗發(fā)現(xiàn)在脈沖延時大于5ps后可以觀察到條紋(周期為500nm)明顯變得清晰。這一發(fā)現(xiàn)對表面形貌優(yōu)化和應(yīng)有著重要的作用。同時進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),改變延時后激光作用表面產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)覆蓋范圍也會有所改變,即隨著延時的增加微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的面積逐漸減小,這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對雙脈沖誘導(dǎo)大面積亞波長條紋結(jié)構(gòu)時,選擇掃描參數(shù)有著重要的意義。進(jìn)一步通過采用雙溫方程數(shù)值模擬,對雙脈沖作用金屬表面過程中電子和晶格的超快熱力學(xué)過程進(jìn)行了研究,結(jié)合數(shù)值計算結(jié)果對實驗中的現(xiàn)象進(jìn)行了分析和解釋。另一方面,本文還開展了雙脈沖飛秒激光作用鋁的研究,發(fā)現(xiàn)采用鋁材料時,其形成的條紋清晰度較鈦的情況要降低很多。
【關(guān)鍵詞】：飛秒激光 鈦 表面微納結(jié)構(gòu) 周期結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG178;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 引言7-9
• 1.2 飛秒激光誘導(dǎo)材料表面周期性結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展9-12
• 1.2.1 國外研究進(jìn)展9-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展10-12
• 1.3 本課題研究內(nèi)容12-14
• 第二章 單脈沖飛秒激光誘導(dǎo)金屬鈦(Ti)表面周期結(jié)構(gòu)14-20
• 2.1 實驗裝置與方法14-15
• 2.2 激光能量密度對鈦金屬表面形貌的影響15-17
• 2.3 激光輻照脈沖數(shù)對鈦金屬表面周期結(jié)構(gòu)的影響17-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 雙脈沖飛秒激光誘導(dǎo)金屬鈦（Ti）表面周期結(jié)構(gòu)20-34
• 3.1 實驗裝置與方法20-22
• 3.2 雙脈沖延時對金屬鈦表面周期結(jié)構(gòu)形貌的影響22-23
• 3.3 雙溫方程模擬23-30
• 3.4 延時對鈦金屬表面形成微結(jié)構(gòu)面積的影響30-32
• 3.5 對比單、雙脈沖條件下脈沖數(shù)對表面形貌的影響32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 飛秒激光誘導(dǎo)鋁金屬（Al）表面周期結(jié)構(gòu)34-40
• 4.1 激光能量密度、脈沖數(shù)對金屬鋁表面微結(jié)構(gòu)形貌的影響34-36
• 4.2 雙脈沖延時對金屬鋁表面周期結(jié)構(gòu)形貌的影響36
• 4.3 雙脈沖延時對金屬鋁表面形成微結(jié)構(gòu)面積的影響36-38
• 4.4 本章小結(jié)38-40
• 總結(jié)40
• 展望40-41
• 致謝41-42
• 參考文獻(xiàn)42-43

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本文編號：595360