Сверхкритические флюиды. Теория и практика
      Главная    Авторам    Редколлегия    Статьи on-line   Подписка   Контакты

 СКФ-ТП

  Интернет-версия

2016, №2, сс. 14-27

М.Ю. Цветков, В.И. Юсупов, П.С. Тимашев, К.М. Голант, Н.В. Минаев, С.И. Цыпина, В.Н. Баграташвили

О роли сверхкритической воды в процессе жидкостного импульсного лазерного травления стекла

Изучены особенности и определены механизмы процессов формирования микрократеров в оптической пластине из силикатного стекла при быстром нагреве сильно поглощающего водного раствора на границе вода/стекло мощными сфокусированными лазерными импульсами длительностью 5 нс c частотой повторения 1 кГц в широком диапазоне плотностей энергии (Ф) от 4 до 103 Дж/см2. Установлено существование двух различных механизмов лазерного формирования микрократеров: химическое травление сверхкритической водой (СКВ) и кавитация. Показано, что при Ф > 102 Дж/см2 в стекле формируются нерегулярные лазерные кратеры глубиной 1—20 мкм с шероховатыми стенками, вокруг которых образуются отчетливые трещины, свидетельствующие об ударном характере воздействия на стекло в таком «жестком» режиме, обусловленном доминирующей ролью лазероиндуцированной кавитации. При Ф < 50 Дж/см2 в стекле формируются аккуратные лазерные кратеры с гладкими стенками; размеры и форма кратеров хорошо воспроизводимы, трещины не образуются, а область обработки ограничивается зоной лазерного пятна. Показано, что в этом режиме («мягкий режим с активной кавитацией») стимулированная кавитацией микроциркуляция воды, не вызывая нежелательного ударного разрушения стекла, позволяет значительно ускорять процесс его травления СКВ. Это обеспечивается путем быстрого удаления продуктов травления стекла с помощью формируемых микроциркуляций, а также притока «свежего» травителя (СКВ) к поверхности стекла в области формируемого микрократера. Такой режим оптимален для хорошо контролируемого лазерного микроструктурирования стекла и других оптически прозрачных материалов.

Ключевые слова: лазерное жидкостное травление, сверхкритическая вода, кавитация, микроструктурирование

RIS

Полный текст (PDF)

Перевод

Abstract


   © 2006-2007 ЗАО "ШАГ"