Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।
प्रत्यक्ष लेजर हस्तक्षेप (DLIP) लेजर-प्रेरित आवधिक सतह संरचना (LIPSS) सँग मिलाएर विभिन्न सामग्रीहरूको लागि कार्यात्मक सतहहरू सिर्जना गर्न अनुमति दिन्छ।प्रक्रियाको थ्रुपुट सामान्यतया उच्च औसत लेजर पावर प्रयोग गरेर बढाइन्छ।यद्यपि, यसले तातोको संचयलाई निम्त्याउँछ, जसले नतिजा सतहको ढाँचाको नरमपन र आकारलाई असर गर्छ।तसर्थ, निर्मित तत्वहरूको आकारविज्ञानमा सब्सट्रेट तापमानको प्रभावलाई विस्तृत रूपमा अध्ययन गर्न आवश्यक छ।यस अध्ययनमा, इस्पात सतह 532 एनएममा ps-DLIP सँग लाइन-प्याटर्न गरिएको थियो।परिणामस्वरूप टोपोग्राफीमा सब्सट्रेट तापक्रमको प्रभावको अनुसन्धान गर्न, तापक्रम नियन्त्रण गर्न तताउने प्लेट प्रयोग गरिएको थियो।250 \(^{\circ }\)С मा तताउँदा 2.33 देखि 1.06 μm सम्म बनेको संरचनाहरूको गहिराइमा उल्लेखनीय कमी आयो।कमी सब्सट्रेट अनाज र लेजर-प्रेरित सतह ओक्सीकरण को अभिविन्यास मा निर्भर LIPSS को विभिन्न प्रकार को उपस्थिति संग सम्बन्धित थियो।यस अध्ययनले सब्सट्रेट तापक्रमको बलियो प्रभाव देखाउँदछ, जुन सतहको उपचार उच्च औसत लेजर पावरमा गर्मी संचय प्रभावहरू सिर्जना गर्नको लागि गरिन्छ जब पनि अपेक्षित हुन्छ।
अल्ट्राशर्ट पल्स लेजर विकिरणमा आधारित सतह उपचार विधिहरू सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण सान्दर्भिक सामग्रीको सतह गुणहरू सुधार गर्ने क्षमताको कारणले विज्ञान र उद्योगको अगाडि छन्।विशेष गरी, लेजर-प्रेरित अनुकूलन सतह कार्यक्षमता औद्योगिक क्षेत्रहरू र अनुप्रयोग परिदृश्यहरू 1,2,3 को एक विस्तृत श्रृंखलामा अत्याधुनिक छ।उदाहरण को लागी, Vercillo et al।लेजर-प्रेरित सुपरहाइड्रोफोबिसिटीमा आधारित एयरोस्पेस अनुप्रयोगहरूको लागि टाइटेनियम मिश्र धातुहरूमा एन्टी-आइसिंग गुणहरू प्रदर्शन गरिएको छ।Epperlein et al ले रिपोर्ट गरेको छ कि लेजर सतह संरचना द्वारा उत्पादित nanosized सुविधाहरू इस्पात नमूनाहरूमा biofilm वृद्धि वा अवरोधलाई प्रभाव पार्न सक्छ।साथै, Guai et al।जैविक सौर्य कोशिकाहरूको अप्टिकल गुणहरूमा पनि सुधार भयो।6 यसरी, लेजर संरचनाले सतह सामग्रीको नियन्त्रित पृथकीकरणद्वारा उच्च-रिजोल्युसन संरचनात्मक तत्वहरूको उत्पादनलाई अनुमति दिन्छ।
यस्तो आवधिक सतह संरचनाहरू उत्पादन गर्नको लागि उपयुक्त लेजर संरचना प्रविधि प्रत्यक्ष लेजर हस्तक्षेप आकार (DLIP) हो।DLIP माइक्रोमिटर र न्यानोमिटर दायरा मा विशेषताहरु संग ढाँचा सतहहरु बनाउन को लागी दुई वा बढी लेजर बीम को नजिकैको सतह हस्तक्षेप मा आधारित छ।लेजर बीमहरूको संख्या र ध्रुवीकरणमा निर्भर गर्दै, DLIP ले टोपोग्राफिक सतह संरचनाहरूको विस्तृत विविधता डिजाइन र सिर्जना गर्न सक्छ।जटिल संरचनात्मक पदानुक्रम ८,९,१०,११,१२ सँग सतह टोपोग्राफी सिर्जना गर्न लेजर-प्रेरित आवधिक सतह संरचनाहरू (LIPSS) सँग DLIP संरचनाहरू संयोजन गर्नु एक आशाजनक दृष्टिकोण हो।प्रकृतिमा, यी पदानुक्रमहरू एकल-स्केल मोडेलहरू भन्दा पनि राम्रो प्रदर्शन प्रदान गर्न देखाइएको छ।
LIPSS प्रकार्य विकिरण तीव्रता वितरणको बढ्दो नजिकको सतह मोड्युलेसनमा आधारित सेल्फ-एम्प्लीफाइङ प्रक्रिया (सकारात्मक प्रतिक्रिया) को अधीनमा छ।यो लागू गरिएको लेजर पल्सको संख्या 14, 15, 16 बढेको कारणले नैनोरोफनेसमा भएको वृद्धिको कारण हो। मोड्युलेसन मुख्यतया विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रसँग उत्सर्जित तरंगको हस्तक्षेपको कारणले हुन्छ15,17,18,19,20,21 अपवर्तित र छरिएका तरंग कम्पोनेन्टहरू वा सतह प्लाज्मनहरू।LIPSS को गठन पनि दालको समय 22,23 द्वारा प्रभावित हुन्छ।विशेष गरी, उच्च औसत लेजर शक्तिहरू उच्च उत्पादकता सतह उपचारको लागि अपरिहार्य छन्।यो सामान्यतया उच्च पुनरावृत्ति दर को उपयोग को आवश्यकता छ, जस्तै MHz दायरामा।फलस्वरूप, लेजर पल्सहरू बीचको समय दूरी छोटो छ, जसले तातो संचय प्रभावहरू 23, 24, 25, 26 निम्त्याउँछ। यो प्रभावले सतहको तापक्रममा समग्र वृद्धि निम्त्याउँछ, जसले लेजर पृथकताको समयमा ढाँचाको संयन्त्रलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्न सक्छ।
अघिल्लो काम मा, Rudenko et al।र Tzibidis et al।संवहनी संरचनाहरूको गठनको लागि एक संयन्त्र छलफल गरिएको छ, जुन तातो संचय बढ्दै जाँदा बढ्दो महत्त्वपूर्ण हुनुपर्दछ 19,27।थप रूपमा, Bauer et al।माइक्रोन सतह संरचनाहरु संग गर्मी संचय को महत्वपूर्ण मात्रा को सम्बन्ध।यस थर्मली प्रेरित संरचना निर्माण प्रक्रियाको बावजुद, यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि प्रक्रियाको उत्पादकता पुनरावृत्ति दर बढाएर मात्र सुधार गर्न सकिन्छ।यद्यपि यो, बारीमा, गर्मी भण्डारणमा उल्लेखनीय वृद्धि बिना प्राप्त गर्न सकिँदैन।तसर्थ, बहुस्तरीय टोपोलोजी प्रदान गर्ने प्रक्रिया रणनीतिहरू प्रक्रिया गतिविज्ञान र संरचना गठन ९,१२ परिवर्तन नगरी उच्च पुनरावृत्ति दरहरूमा पोर्टेबल नहुन सक्छ।यस सन्दर्भमा, सब्सट्रेट तापक्रमले DLIP गठन प्रक्रियालाई कसरी असर गर्छ भनेर अनुसन्धान गर्न धेरै महत्त्वपूर्ण छ, विशेष गरी जब LIPSS को एकै साथ गठनको कारणले स्तरित सतह ढाँचाहरू बनाउँछ।
यस अध्ययनको उद्देश्य पीएस दालहरू प्रयोग गरेर स्टेनलेस स्टीलको DLIP प्रशोधनको क्रममा परिणामस्वरूप सतह टोपोग्राफीमा सब्सट्रेट तापमानको प्रभावको मूल्याङ्कन गर्नु थियो।लेजर प्रशोधन गर्दा, नमूना सब्सट्रेटको तापक्रम तताउने प्लेट प्रयोग गरेर २५० \(^\circ\)C सम्म ल्याइएको थियो।नतिजा सतह संरचनाहरू कन्फोकल माइक्रोस्कोपी, स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी, र ऊर्जा-डिस्पर्सिभ एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग गरेर चित्रण गरिएको थियो।
प्रयोगहरूको पहिलो शृङ्खलामा, स्टिल सब्सट्रेटलाई दुई-बीम DLIP कन्फिगरेसनको प्रयोग गरी 4.5 µm को स्थानिक अवधि र \(T_{\mathrm {s}}\) २१ \(^{\circ) को सब्सट्रेट तापमान प्रयोग गरी प्रशोधन गरिएको थियो। }\)C, यसपछि "unheated» सतहको रूपमा उल्लेख गरिएको छ।यस अवस्थामा, पल्स ओभरल्याप \(o_{\mathrm {p}}\) स्पट साइजको प्रकार्यको रूपमा दुई पल्सहरू बीचको दूरी हो।यो 99.0% (100 पल्स प्रति स्थिति) देखि 99.67% (300 पल्स प्रति स्थिति) मा भिन्न हुन्छ।सबै अवस्थामा, शिखर ऊर्जा घनत्व \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (हस्तक्षेप बिना गाउसियन बराबरको लागि) र पुनरावृत्ति आवृत्ति f = 200 kHz प्रयोग गरियो।लेजर बीमको ध्रुवीकरणको दिशा स्थिति तालिका (चित्र 1a)) को गतिसँग समानान्तर छ, जुन दुई-बीम हस्तक्षेप ढाँचाद्वारा सिर्जना गरिएको रैखिक ज्यामितिको दिशासँग समानान्तर छ।स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM) प्रयोग गरेर प्राप्त संरचनाहरूको प्रतिनिधि छविहरू चित्रमा देखाइएको छ।1a-c।टोपोग्राफीको सन्दर्भमा SEM छविहरूको विश्लेषणलाई समर्थन गर्न, फोरियर रूपान्तरणहरू (FFTs, गाढा इनसेटहरूमा देखाइएको) मूल्याङ्कन गरिएका संरचनाहरूमा प्रदर्शन गरिएको थियो।सबै अवस्थामा, परिणामस्वरूप DLIP ज्यामिति 4.5 µm को स्थानिक अवधि संग देखिन्थ्यो।
केसको लागि \(o_{\mathrm {p}}\) = ९९.०% चित्रको गाढा क्षेत्रमा।1a, हस्तक्षेप अधिकतम को स्थिति संगत, एक सानो समानान्तर संरचना समावेश ग्रूभ्स अवलोकन गर्न सक्नुहुन्छ।तिनीहरू न्यानोपार्टिकल-जस्तो टोपोग्राफीमा कभर उज्यालो ब्यान्डहरूसँग वैकल्पिक हुन्छन्।किनभने ग्रूभहरू बीचको समानान्तर संरचना लेजर किरणको ध्रुवीकरणको लागि लम्बवत देखिन्छ र \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) 418\(\pm 65\) nm को अवधि हुन्छ, थोरै लेजरको तरंगदैर्ध्य भन्दा कम \(\lambda\) (532 nm) लाई कम स्थानिय फ्रिक्वेन्सी (LSFL-I) 15,18 संग LIPSS भन्न सकिन्छ।LSFL-I ले FFT, “s” scattering15,20 मा तथाकथित s-प्रकार संकेत उत्पादन गर्छ।तसर्थ, सिग्नल बलियो केन्द्रीय ठाडो तत्वमा लम्ब हुन्छ, जुन DLIP संरचना (\(\Lambda _{\mathrm {DLIP}}\) \(\approx\) 4.5 µm) द्वारा उत्पन्न हुन्छ।FFT छविमा DLIP ढाँचाको रैखिक संरचनाद्वारा उत्पन्न संकेतलाई "DLIP-प्रकार" भनिन्छ।
DLIP प्रयोग गरी सिर्जना गरिएको सतह संरचनाहरूको SEM छविहरू।शिखर ऊर्जा घनत्व \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (नो-आवाज गाउसियन बराबरको लागि) र पुनरावृत्ति दर f = 200 kHz हो।छविहरूले नमूना तापमान, ध्रुवीकरण र ओभरले देखाउँछन्।स्थानीयकरण चरणको आन्दोलन (a) मा कालो तीरले चिन्ह लगाइएको छ।कालो इनसेटले 37.25\(\times\)37.25 µm SEM छविबाट प्राप्त गरिएको संगत FFT देखाउँछ (वेभभेक्टर \(\vec {k}\cdot (2\pi)^ {-1}\) = 200 नहुँदासम्म देखाइन्छ। nm)।प्रक्रिया प्यारामिटरहरू प्रत्येक चित्रमा संकेत गरिएको छ।
चित्र १ मा थप हेर्दा, तपाईँले देख्न सक्नुहुन्छ कि \(o_{\mathrm {p}}\) ओभरल्याप बढ्दै जाँदा, सिग्मोइड संकेत FFT को x-अक्ष तिर बढी केन्द्रित हुन्छ।LSFL-I को बाँकी अधिक समानांतर हुन जान्छ।थप रूपमा, s-प्रकार संकेतको सापेक्ष तीव्रता घट्यो र DLIP-प्रकार संकेतको तीव्रता बढ्यो।यो बढि ओभरल्याप संग बढ्दो उच्चारण खाई को कारण हो।साथै, प्रकार s र केन्द्र बीचको x-अक्ष संकेत LSFL-I को समान अभिविन्यास भएको तर लामो अवधि (\(\Lambda _\mathrm {b}\) \(\approx \ ) 1.4 ± 0.2 µm) चित्र 1c मा देखाइएको रूपमा)।त्यसकारण, यो मानिन्छ कि तिनीहरूको गठन खाडलको बीचमा खाडलहरूको ढाँचा हो।नयाँ सुविधा उच्च फ्रिक्वेन्सी दायरा (ठूलो तरंग संख्या) मा पनि देखिन्छ।सङ्केत खाडलको ढलानहरूमा समानान्तर लहरहरूबाट आउँछ, सम्भवतः घटनाको हस्तक्षेप र ढलानहरूमा अगाडि-प्रतिबिम्बित प्रकाशको कारणले गर्दा 9,14।निम्नमा, यी लहरहरूलाई LSFL \ (_ \ mathrm {edge} \), र तिनीहरूका संकेतहरू - प्रकार -s \ (_ {\mathrm {p)) \) द्वारा जनाइएको छ।
अर्को प्रयोगमा, नमूनाको तापक्रम तथाकथित "तातो" सतह अन्तर्गत २५० डिग्री सेल्सियससम्म ल्याइयो।संरचना अघिल्लो खण्ड (चित्र 1a–1c) मा उल्लेख गरिएका प्रयोगहरू जस्तै प्रशोधन रणनीति अनुसार गरिएको थियो।SEM छविहरूले चित्र 1d–f मा देखाइए अनुसार परिणाम स्वरूप टोपोग्राफी चित्रण गर्दछ।नमूनालाई 250 C मा तताउँदा LSFL को उपस्थितिमा वृद्धि हुन्छ, जसको दिशा लेजर ध्रुवीकरणसँग समानान्तर हुन्छ।यी संरचनाहरूलाई LSFL-II को रूपमा चित्रण गर्न सकिन्छ र 247 ± 35 nm को एक स्थानिय अवधि \(\Lambda _\mathrm {LSFL-II}\) हुन्छ।उच्च मोड फ्रिक्वेन्सीको कारणले FFT मा LSFL-II सिग्नल प्रदर्शित हुँदैन।जसरी \(o_{\mathrm {p}}\) ९९.० बाट ९९.६७\(\%\) (चित्र १d–e) बढ्यो, उज्यालो ब्यान्ड क्षेत्रको चौडाइ बढ्यो, जसले DLIP संकेत देखायो। उच्च आवृत्तिहरू भन्दा बढीको लागि।तरंग संख्याहरू (तल्लो फ्रिक्वेन्सीहरू) र यसरी FFT को केन्द्र तिर सर्नुहोस्।चित्र 1d मा खाडलका पङ्क्तिहरू LSFL-I22,27 को लम्बवत रूपमा बनाइएका तथाकथित ग्रूभहरूको अग्रगामी हुन सक्छन्।थप रूपमा, LSFL-II छोटो र अनियमित आकार भएको देखिन्छ।यो पनि ध्यान दिनुहोस् कि न्यानोग्रेन मोर्फोलोजीको साथ उज्यालो ब्यान्डहरूको औसत आकार यस अवस्थामा सानो छ।थप रूपमा, यी न्यानोकणहरूको आकार वितरण तताउन बिना कम फैलिएको (वा कम कण समूहको नेतृत्वमा) भयो।गुणात्मक रूपमा, यो क्रमशः 1a, d वा b, e, अंकहरू तुलना गरेर मूल्याङ्कन गर्न सकिन्छ।
ओभरल्याप \(o_{\mathrm {p}}\) बढेर 99.67% (चित्र 1f), बढ्दो स्पष्ट फरोहरूका कारण बिस्तारै छुट्टै टोपोग्राफी देखा पर्यो।यद्यपि, चित्र 1c को तुलनामा यी ग्रुभहरू कम क्रमबद्ध र कम गहिरो देखिन्छन्।छविको उज्यालो र अँध्यारो क्षेत्रहरू बीचको कम कन्ट्रास्ट गुणस्तरमा देखिन्छ।यी नतिजाहरूलाई FFT ordinate को कमजोर र अधिक छरिएको संकेतले Fig. 1f मा c मा FFT को तुलनामा समर्थन गर्दछ।फिगर 1b र e को तुलना गर्दा तताउने मा साना स्ट्राइहरू पनि स्पष्ट थिए, जुन पछि कन्फोकल माइक्रोस्कोपी द्वारा पुष्टि गरिएको थियो।
अघिल्लो प्रयोगको अतिरिक्त, लेजर बीमको ध्रुवीकरण 90 \(^{\circ}\) द्वारा घुमाइएको थियो, जसले ध्रुवीकरण दिशालाई स्थिति प्लेटफर्ममा सीधा सार्नको कारण बनायो।अंजीर मा।2a-c ले संरचना निर्माणको प्रारम्भिक चरणहरू देखाउँछ, \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0% तातो नभएको (a), तातो (b) र तातो 90\(^{\ circ }\) - केस घुम्ने ध्रुवीकरण (c) संग।संरचनाहरूको न्यानोटोग्राफी कल्पना गर्न, रंगीन वर्गहरूले चिन्ह लगाइएका क्षेत्रहरूलाई चित्रमा देखाइएको छ।2d, विस्तारित स्केलमा।
DLIP प्रयोग गरी सिर्जना गरिएको सतह संरचनाहरूको SEM छविहरू।प्रक्रिया प्यारामिटरहरू चित्र १ मा जस्तै छन्।छविले नमूना तापमान \(T_s\), ध्रुवीकरण र पल्स ओभरल्याप \(o_\mathrm {p}\) देखाउँछ।कालो इनसेटले फेरि सम्बन्धित फोरियर रूपान्तरण देखाउँछ।(d)-(i) मा चित्रहरू (a)-(c) मा चिन्हित क्षेत्रहरूको म्याग्निफिकेसन हुन्।
यस अवस्थामा, यो देख्न सकिन्छ कि चित्र 2b,c को गाढा क्षेत्रहरूमा संरचनाहरू ध्रुवीकरण संवेदनशील छन् र त्यसैले LSFL-II14, 20, 29, 30 लेबल गरिएको छ। उल्लेखनीय रूपमा, LSFL-I को अभिमुखीकरण पनि घुमाइएको छ ( Fig. 2g, i), जुन सम्बन्धित FFT मा s-प्रकार संकेतको अभिमुखीकरणबाट देख्न सकिन्छ।LSFL-I अवधिको ब्यान्डविथ अवधि b को तुलनामा ठूलो देखिन्छ, र यसको दायरा चित्र 2c मा साना अवधिहरूमा सारिएको छ, जस्तै अधिक व्यापक s-प्रकार संकेतले संकेत गरेको छ।यसरी, निम्न LSFL स्थानिक अवधि नमूनामा विभिन्न तापक्रममा अवलोकन गर्न सकिन्छ: \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 418\(\pm 65\) nm 21 ^{ \circ मा }\ )C (चित्र 2a), \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 445\(~\pm\) 67 nm र \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-II }} \) = 247 ± 35 nm 250°C मा (चित्र 2b) s ध्रुवीकरणको लागि।यसको विपरित, p-ध्रुवीकरण र 250 \(^{\circ }\)C को स्थानिय अवधि \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I))\) = 390\(\pm 55\) बराबर छ। ) nm र \(\ Lambda_{\mathrm{LSFL-II}}\) = 265±35 nm (चित्र 2c)।
उल्लेखनीय रूपमा, नतिजाहरूले देखाउँछन् कि नमूना तापक्रम बढाएर मात्र, सतह आकारविज्ञानले दुई चरम सीमाहरू बीच स्विच गर्न सक्छ, जसमा (i) LSFL-I तत्वहरू मात्र समावेश भएको सतह र (ii) LSFL-II ले ढाकिएको क्षेत्र।किनभने धातु सतहहरूमा यस विशेष प्रकारको LIPSS को गठन सतह अक्साइड तहहरूसँग सम्बन्धित छ, ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे विश्लेषण (EDX) गरिएको थियो।तालिका 1 ले प्राप्त नतिजाहरूको सारांश दिन्छ।प्रत्येक निर्धारण प्रक्रिया गरिएको नमूनाको सतहमा विभिन्न स्थानहरूमा कम्तिमा चार स्पेक्ट्राको औसत गरेर गरिन्छ।मापन विभिन्न नमूना तापमान \(T_\mathrm{s}\) र असंरचित वा संरचित क्षेत्रहरू समावेश नमूना सतहको विभिन्न स्थानहरूमा गरिन्छ।मापनले गहिरो अनअक्सिडाइज्ड तहहरूको बारेमा जानकारी पनि समावेश गर्दछ जुन सिधै उपचार गरिएको पग्लिएको क्षेत्रको तल हुन्छ, तर EDX विश्लेषणको इलेक्ट्रोन प्रवेश गहिराइ भित्र।यद्यपि, यो ध्यान दिनु पर्छ कि EDX अक्सिजन सामग्री को मात्रा मापन गर्न को लागी क्षमता मा सीमित छ, त्यसैले यहाँ यी मानहरु मात्र एक गुणात्मक मूल्याङ्कन दिन सक्छ।
नमूनाहरूको उपचार नगरिएका भागहरूले सबै अपरेटिङ तापमानहरूमा अक्सिजनको महत्त्वपूर्ण मात्रा देखाउँदैन।लेजर उपचार पछि, सबै अवस्थामा अक्सिजन स्तर बढ्यो31।दुई उपचार नगरिएका नमूनाहरू बीचको मौलिक संरचनामा भिन्नता व्यावसायिक स्टिल नमूनाहरूको लागि अपेक्षित थियो, र हाइड्रोकार्बन प्रदूषणको कारण AISI 304 स्टिलको लागि निर्माताको डाटा पानाको तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा उच्च कार्बन मानहरू फेला पर्यो।
ग्रूभ एबलेशन गहिराईमा कमी र LSFL-I बाट LSFL-II मा संक्रमणको सम्भावित कारणहरू छलफल गर्नु अघि, पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (PSD) र उचाइ प्रोफाइलहरू प्रयोग गरिन्छ।
(i) सतहको अर्ध-दुई-आयामी सामान्यीकृत पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (Q2D-PSD) लाई चित्र 1 र 2. 1 र 2 मा SEM छविहरूको रूपमा देखाइएको छ। PSD सामान्यीकृत भएकोले, योग संकेतमा कमी हुनुपर्छ। स्थिर भाग (k \(\le\) ०.७ µm\(^{-1}\), देखाइएको छैन), अर्थात् स्मूथनेसको वृद्धिको रूपमा बुझिन्छ।(ii) संगत औसत सतह उचाइ प्रोफाइल।नमूना तापमान \(T_s\), ओभरल्याप \(o_{\mathrm {p}}\), र लेजर ध्रुवीकरण E स्थिति निर्धारण प्लेटफर्म आन्दोलनको अभिमुखीकरण \(\vec {v}\) सापेक्ष सबै प्लटहरूमा देखाइएको छ।
SEM छविहरूको छाप मापन गर्न, x वा y दिशामा सबै एक-आयामी (1D) पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (PSDs) को औसत गरेर सेट गरिएको प्रत्येक प्यारामिटरको लागि कम्तिमा तीन SEM छविहरूबाट औसत सामान्यीकृत पावर स्पेक्ट्रम उत्पन्न गरिएको थियो।सङ्केतको फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट र स्पेक्ट्रममा यसको सापेक्ष योगदान देखाउँदै चित्र 3i मा सम्बन्धित ग्राफ देखाइएको छ।
अंजीर मा।3ia, c, e, DLIP शिखर \(k_{\mathrm {DLIP}}~=~2\pi\) (4.5 µm)\(^{-1}\) = 1.4 µm \ (^{-) नजिक बढ्छ 1}\) वा ओभरल्याप बढ्दै जाँदा सम्बन्धित उच्च हार्मोनिक्स \(o_{\mathrm {p))\)।आधारभूत आयाममा वृद्धि LRIB संरचनाको बलियो विकाससँग सम्बन्धित थियो।उच्च हार्मोनिक्सको आयाम ढलानको ठाडोपन संग बढ्छ।सीमित केसहरूको रूपमा आयताकार प्रकार्यहरूका लागि, अनुमानलाई फ्रिक्वेन्सीको सबैभन्दा ठूलो संख्या चाहिन्छ।तसर्थ, PSD मा 1.4 µm\(^{-1}\) वरिपरिको चुचुरो र सम्बन्धित हार्मोनिक्सलाई ग्रूभको आकारको लागि गुणस्तर मापदण्डको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
यसको विपरित, चित्र 3(i)b,d,f मा देखाइए अनुसार, तातो नमूनाको PSD ले सम्बन्धित हर्मोनिक्समा कम संकेतका साथ कमजोर र फराकिलो चुचुराहरू देखाउँछ।यसको अतिरिक्त, अंजीर मा।3(i)f ले दोस्रो हार्मोनिक संकेतले आधारभूत संकेतलाई पनि नाघ्छ भनेर देखाउँछ।यसले तातो नमूनाको अधिक अनियमित र कम स्पष्ट DLIP संरचना प्रतिबिम्बित गर्दछ (\(T_s\) = 21\(^\circ\)C को तुलनामा)।अर्को विशेषता यो हो कि ओभरल्याप \(o_{\mathrm {p}}\) बढ्दै जाँदा, परिणामस्वरूप LSFL-I सिग्नल सानो तरंग संख्या (लामो अवधि) तिर सर्छ।यो DLIP मोडको किनाराहरूको बढेको खडापन र घटनाको कोणमा सम्बन्धित स्थानीय वृद्धि 14,33 द्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ।यस प्रवृत्तिलाई पछ्याउँदै, LSFL-I संकेतको विस्तारलाई पनि व्याख्या गर्न सकिन्छ।ठाडो ढलानहरूका अतिरिक्त, DLIP संरचनाको तल र माथिको समतल क्षेत्रहरू पनि छन्, जसले LSFL-I अवधिहरूको फराकिलो दायराको लागि अनुमति दिन्छ।अत्यधिक शोषक सामग्रीहरूको लागि, LSFL-I अवधि सामान्यतया अनुमान गरिएको छ:
जहाँ \(\theta\) घटनाको कोण हो, र सबस्क्रिप्टहरू s र p ले विभिन्न ध्रुवीकरणहरूलाई जनाउँछ।
यो ध्यान दिनुपर्छ कि DLIP सेटअपको लागि घटनाको विमान सामान्यतया स्थिति प्लेटफर्मको आन्दोलनमा लम्ब हुन्छ, चित्र 4 मा देखाइएको छ (सामग्री र विधिहरू खण्ड हेर्नुहोस्)।तसर्थ, s-ध्रुवीकरण, एक नियमको रूपमा, चरणको आन्दोलनसँग समानान्तर छ, र p-ध्रुवीकरण यसको लागि लम्ब हुन्छ।समीकरण अनुसार।(1), s-ध्रुवीकरणको लागि, LSFL-I सिग्नलको फैलावट र साना तरंग संख्याहरू तर्फ शिफ्ट हुने अपेक्षा गरिन्छ।यो \(\theta\) र कोणीय दायरा \(\theta \pm \delta \theta\) मा बढेको कारणले खाडलको गहिराई बढ्छ।यो चित्र 3ia,c,e मा LSFL-I शिखरहरू तुलना गरेर देख्न सकिन्छ।
चित्रमा देखाइएको नतिजा अनुसार।1c, LSFL\(_\mathrm {edge}\) चित्रमा सम्बन्धित PSD मा पनि देखिन्छ।३ अर्थात्।अंजीर मा।3ig,h ले p-ध्रुवीकरणको लागि PSD देखाउँछ।DLIP चुचुराहरूमा भिन्नता तातो र तातो नगरिएका नमूनाहरू बीच बढी स्पष्ट हुन्छ।यस अवस्थामा, LSFL-I बाट सिग्नलले DLIP शिखरको उच्च हार्मोनिक्ससँग ओभरल्याप गर्छ, लेसिङ तरंग लम्बाइ नजिकको संकेतमा थप्छ।
नतिजाहरू थप विस्तारमा छलफल गर्न, चित्र 3ii मा विभिन्न तापमानहरूमा DLIP रैखिक उचाइ वितरणको पल्सहरू बीचको संरचनात्मक गहिराइ र ओभरल्याप देखाउँछ।सतहको ठाडो उचाइ प्रोफाइल DLIP संरचनाको केन्द्र वरिपरि दस व्यक्तिगत ऊर्ध्वाधर उचाइ प्रोफाइलहरू औसत द्वारा प्राप्त गरिएको थियो।प्रत्येक लागू गरिएको तापक्रमको लागि, संरचनाको गहिराइ बढ्दो पल्स ओभरल्यापको साथ बढ्छ।तातो नमूनाको प्रोफाइलले s-ध्रुवीकरणको लागि 0.87 µm र p-ध्रुवीकरणको लागि 1.06 µm को औसत पीक-टू-पीक (pvp) मानहरूको साथ ग्रूभहरू देखाउँछ।यसको विपरित, तातो नभएको नमूनाको s-ध्रुवीकरण र p-ध्रुवीकरणले क्रमशः 1.75 µm र 2.33 µm को pvp देखाउँछ।सम्बन्धित pvp लाई फिगमा उचाइ प्रोफाइलमा चित्रण गरिएको छ।3ii।प्रत्येक PvP औसत आठ एकल PvPs को औसत द्वारा गणना गरिन्छ।
यसको अतिरिक्त, अंजीर मा।3iig,h ले स्थिति प्रणाली र नाली आन्दोलनमा पी-ध्रुवीकरण उचाइ वितरण लम्बवत देखाउँछ।p-ध्रुवीकरणको दिशाले नालीको गहिराइमा सकारात्मक प्रभाव पार्छ किनभने यसले 1.75 µm pvp मा s-ध्रुवीकरणको तुलनामा 2.33 µm मा अलिकति उच्च pvp मा परिणाम दिन्छ।यो बारीमा पोजिशनिङ प्लेटफर्म प्रणालीको ग्रूभ्स र आन्दोलनसँग मेल खान्छ।यो प्रभाव p-ध्रुवीकरणको मामलाको तुलनामा s-ध्रुवीकरणको मामलामा सानो संरचनाको कारणले हुन सक्छ (चित्र 2f,h हेर्नुहोस्), जसलाई अर्को खण्डमा थप छलफल गरिनेछ।
छलफलको उद्देश्य तातो नमूनाहरूको मामलामा मुख्य LIPS वर्ग (LSFL-I देखि LSFL-II) मा परिवर्तनको कारण नालीको गहिराईमा भएको कमीलाई व्याख्या गर्नु हो।त्यसैले निम्न प्रश्नहरूको जवाफ दिनुहोस्:
पहिलो प्रश्नको जवाफ दिन, यो पृथक मा कमी को लागी जिम्मेवार संयन्त्र विचार गर्न आवश्यक छ।सामान्य घटनामा एकल पल्सको लागि, पृथक गहिराईलाई निम्न रूपमा वर्णन गर्न सकिन्छ:
जहाँ \(\delta _{\mathrm {E}}\) ऊर्जा प्रवेश गहिराइ हो, \(\Phi\) र \(\Phi _{\mathrm {th}}\) अवशोषण प्रवाह र एब्लेसन फ्ल्युन्स हुन्। थ्रेसहोल्ड, क्रमशः 34।
गणितीय रूपमा, ऊर्जा प्रवेशको गहिराइले पृथकताको गहिराइमा गुणनात्मक प्रभाव पार्छ, जबकि ऊर्जामा परिवर्तनको लॉगरिदमिक प्रभाव हुन्छ।त्यसैले प्रवाह परिवर्तनले \(\Delta z\) लाई प्रभाव पार्दैन जबसम्म \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\)।यद्यपि, बलियो अक्सिडेशन (उदाहरणका लागि, क्रोमियम अक्साइडको गठनको कारणले) सीआर-सीआर बन्डहरूको तुलनामा बलियो Cr-O35 बन्डहरू निम्त्याउँछ, जसले गर्दा पृथक थ्रेसहोल्ड बढ्छ।फलस्वरूप, \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\) अब सन्तुष्ट छैन, जसले घट्दो ऊर्जा प्रवाह घनत्वको साथ पृथक गहिराईमा द्रुत रूपमा घटाउँछ।थप रूपमा, ओक्सीकरण अवस्था र LSFL-II को अवधि बीचको सम्बन्ध ज्ञात छ, जुन नैनोस्ट्रक्चरमा परिवर्तनहरू र सतहको ओक्सीकरणको कारणले सतहको अप्टिकल गुणहरू 30,35 द्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ।त्यसकारण, अवशोषण प्रवाह \(\Phi\) को सही सतह वितरण संरचनात्मक अवधि र अक्साइड तहको मोटाई बीचको अन्तरक्रियाको जटिल गतिशीलताको कारण हो।अवधिमा निर्भर गर्दै, न्यानोस्ट्रक्चरले क्षेत्रमा तीव्र वृद्धि, सतह प्लाज्मनको उत्तेजना, असाधारण प्रकाश स्थानान्तरण वा 17,19,20,21 स्क्याटरिङको कारणले अवशोषित ऊर्जा प्रवाहको वितरणलाई कडा प्रभाव पार्छ।तसर्थ, \(\Phi\) सतहको छेउमा बलियो रूपमा असंगत छ, र \(\delta _ {E}\) अब एक अवशोषण गुणांकसँग सम्भव छैन \(\alpha = \delta _{\mathrm {opt}}। ^ { -1} \approx \delta _{\mathrm {E}}^{-1}\) सम्पूर्ण नजिकको सतहको भोल्युमको लागि।अक्साइड फिल्मको मोटाई धेरै हदसम्म ठोसीकरण समय [26] मा निर्भर गर्दछ, नामकरण प्रभाव नमूना तापमानमा निर्भर गर्दछ।पूरक सामग्रीमा चित्र S1 मा देखाइएको अप्टिकल माइक्रोग्राफहरूले अप्टिकल गुणहरूमा परिवर्तनहरू संकेत गर्दछ।
यी प्रभावहरूले आंशिक रूपमा चित्र 1d, e र 2b,c र 3(ii) b,d,f मा साना सतह संरचनाहरूको मामलामा उथलिएको खाडल गहिराइको व्याख्या गर्दछ।
LSFL-II अर्धचालकहरू, डाइलेक्ट्रिकहरू, र अक्सीकरणको खतरामा पर्ने सामग्रीहरूमा बन्न जानिन्छ 14,29,30,36,37।पछिल्लो अवस्थामा, सतह ओक्साइड तह को मोटाई विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ 30।EDX विश्लेषणले संरचित सतहमा सतह अक्साइडको गठन प्रकट गर्यो।तसर्थ, तातो नगरिएका नमूनाहरूको लागि, परिवेश अक्सिजनले ग्यास कणहरूको आंशिक गठन र आंशिक रूपमा सतह अक्साइडहरूको गठनमा योगदान गरेको देखिन्छ।दुबै घटनाहरूले यस प्रक्रियामा महत्त्वपूर्ण योगदान पुर्याउँछन्।यसको विपरित, तातो नमूनाहरूको लागि, विभिन्न अक्सीकरण अवस्थाहरूको धातु अक्साइडहरू (SiO\(_{\mathrm {2}}\), Cr\(_{\mathrm {n}} \)O\(_{\mathrm { m}}\ ), Fe\(_{\mathrm {n}}\)O\(_{\mathrm {m}}\), NiO, etc.) पक्षमा स्पष्ट 38 छन्।आवश्यक अक्साइड तहको अतिरिक्त, सबवेभलेन्थ रफनेसको उपस्थिति, मुख्यतया उच्च स्थानिय फ्रिक्वेन्सी LIPSS (HSFL), आवश्यक सबवेभलेन्थ (d-प्रकार) तीव्रता मोडहरू 14,30 बनाउन आवश्यक छ।अन्तिम LSFL-II तीव्रता मोड HSFL आयाम र अक्साइड मोटाई को एक प्रकार्य हो।यस मोडको कारण HSFL द्वारा छरिएको प्रकाशको टाढा-फिल्ड हस्तक्षेप हो र प्रकाश सामग्रीमा अपवर्तित हुन्छ र सतह डाइलेक्ट्रिक सामग्री 20,29,30 भित्र फैलिन्छ।पूरक सामग्री खण्डमा चित्र S2 मा सतह ढाँचाको किनाराको SEM छविहरू पूर्व-अवस्थित HSFL को सूचक हुन्।यो बाहिरी क्षेत्र कमजोर रूपमा तीव्रता वितरणको परिधिबाट प्रभावित छ, जसले HSFL को गठनलाई अनुमति दिन्छ।तीव्रता वितरणको सममितिको कारणले गर्दा, यो प्रभाव स्क्यानिङ दिशामा पनि हुन्छ।
नमूना तापले LSFL-II गठन प्रक्रियालाई धेरै तरिकामा असर गर्छ।एकातिर, नमूना तापक्रममा वृद्धि \(T_\mathrm{s}\) ले पग्लिएको तहको मोटाई भन्दा ठोसीकरण र शीतलनको दरमा धेरै प्रभाव पार्छ।तसर्थ, तातो नमूनाको तरल इन्टरफेस लामो समयको लागि परिवेश अक्सिजनको सम्पर्कमा रहन्छ।थप रूपमा, ढिलाइ भएको ठोसीकरणले जटिल संवहनी प्रक्रियाहरूको विकासलाई अनुमति दिन्छ जसले तरल स्टील26 सँग अक्सिजन र अक्साइडको मिश्रणलाई बढाउँछ।यो केवल प्रसार (\(\Lambda _\mathrm {diff}=\sqrt{D~\times ~t_\mathrm {s}}~\le ~15\) द्वारा बनेको अक्साइड तहको मोटाई तुलना गरेर प्रदर्शन गर्न सकिन्छ। nm) संगत जमघट समय \(t_\mathrm {s}~\le ~200\) ns, र प्रसार गुणांक \(D~\le\) 10\(^{-5}\) cm\(^ 2 \ )/s) LSFL-II गठन30 मा उल्लेखनीय रूपमा उच्च मोटाई अवलोकन वा आवश्यक थियो।अर्कोतर्फ, तापले HSFL को गठनलाई पनि असर गर्छ र यसैले LSFL-II d-प्रकार तीव्रता मोडमा ट्रान्जिसन गर्न आवश्यक छरिएका वस्तुहरू।सतह मुनि फसेका nanovoids को एक्सपोजर HSFL39 को गठन मा तिनीहरूको संलग्नता सुझाव दिन्छ।यी दोषहरूले आवश्यक उच्च आवृत्ति आवधिक तीव्रता ढाँचाहरू 14,17,19,29 को कारणले HSFL को विद्युत चुम्बकीय मूल प्रतिनिधित्व गर्न सक्छ।थप रूपमा, यी उत्पन्न तीव्रता मोडहरू nanovoids19 को ठूलो संख्याको साथ अधिक समान छन्।यसरी, HSFL को बढ्दो घटनाहरूको कारण क्रिस्टल दोषहरूको गतिशीलतामा परिवर्तन द्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ \(T_\mathrm{s}\) बढ्छ।
यो भर्खरै देखाइएको छ कि सिलिकनको शीतलन दर आन्तरिक इन्टरस्टिसियल सुपरस्याचुरेसनको लागि एक प्रमुख प्यारामिटर हो र यसैले विस्थापनको गठनको साथ बिन्दु दोषहरूको संचयको लागि 40,41।शुद्ध धातुहरूको आणविक गतिशीलता सिमुलेशनले देखाएको छ कि द्रुत पुन: स्थापनाको क्रममा रिक्त स्थानहरू अतिसंवेदनशील हुन्छन्, र यसैले धातुहरूमा रिक्त स्थानहरूको संचय समान रूपमा अगाडि बढ्छ।थप रूपमा, चाँदीको हालैका प्रयोगात्मक अध्ययनहरूले बिन्दु दोषहरूको संचयको कारण भोइड्स र क्लस्टरहरूको गठनको संयन्त्रमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ।तसर्थ, नमूनाको तापक्रममा वृद्धि \(T_\mathrm {s}\) र फलस्वरूप, शीतलन दरमा कमीले HSFL को नाभिकहरू, voids को गठनलाई असर गर्न सक्छ।
यदि रिक्त स्थानहरू गुफाहरूका लागि आवश्यक अग्रदूतहरू हुन् र यसैले HSFL, नमूना तापक्रम \(T_s\) दुई प्रभावहरू हुनुपर्दछ।एकातिर, \(T_s\) ले पुन: स्थापनाको दरलाई असर गर्छ र फलस्वरूप, बढेको क्रिस्टलमा बिन्दु दोषहरूको एकाग्रता (खाली ठाउँ एकाग्रता)।अर्कोतर्फ, यसले ठोसीकरण पछि शीतलन दरलाई पनि असर गर्छ, जसले गर्दा क्रिस्टल 40,41 मा बिन्दु दोषहरूको प्रसारलाई असर गर्छ।थप रूपमा, ठोसीकरण दर क्रिस्टलोग्राफिक अभिमुखीकरणमा निर्भर गर्दछ र यसरी अत्यधिक एनिसोट्रोपिक हुन्छ, जस्तै बिन्दु दोषहरू 42,43 को प्रसार हो।यस आधारका अनुसार, सामग्रीको एनिसोट्रोपिक प्रतिक्रियाको कारण, प्रकाश र पदार्थको अन्तरक्रिया एनिसोट्रोपिक हुन्छ, जसले ऊर्जाको यो नियतात्मक आवधिक रिलीजलाई बढाउँछ।Polycrystalline सामग्री को लागी, यो व्यवहार एकल अन्न को आकार द्वारा सीमित गर्न सकिन्छ।वास्तवमा, LIPSS गठन अनाज अभिविन्यास 46,47 को आधारमा प्रदर्शन गरिएको छ।त्यसकारण, क्रिस्टलाइजेशन दरमा नमूना तापमान \(T_s\) को प्रभाव अनाज अभिमुखीकरणको प्रभाव जत्तिकै बलियो नहुन सक्छ।यसरी, बिभिन्न दानाहरूको विभिन्न क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यासले क्रमशः HSFL वा LSFL-II को शून्यता र एकत्रीकरणमा वृद्धिको लागि सम्भावित व्याख्या प्रदान गर्दछ।
यस परिकल्पनाको प्रारम्भिक सङ्केतहरू स्पष्ट गर्न, कच्चा नमूनाहरू सतहको नजिक अन्नको गठन प्रकट गर्न नक्काशी गरिएको थियो।अन्जीरमा अनाजको तुलना।S3 पूरक सामग्रीमा देखाइएको छ।थप रूपमा, LSFL-I र LSFL-II तातो नमूनाहरूमा समूहहरूमा देखा पर्यो।यी क्लस्टरहरूको आकार र ज्यामिति अन्नको आकारसँग मेल खान्छ।
यसबाहेक, HSFL यसको संवहनी उत्पत्ति १९,२९,४८ को कारणले गर्दा कम प्रवाह घनत्वमा साँघुरो दायरामा मात्र हुन्छ।त्यसकारण, प्रयोगहरूमा, यो सम्भवतः बीम प्रोफाइलको परिधिमा मात्र हुन्छ।तसर्थ, HSFL गैर-अक्सिडाइज्ड वा कमजोर रूपमा अक्सिडाइज्ड सतहहरूमा गठन भयो, जुन उपचार गरिएको र उपचार नगरिएका नमूनाहरूको अक्साइड अंशहरू तुलना गर्दा स्पष्ट भयो (टेबल रिफ्ट्याब: उदाहरण हेर्नुहोस्)।यसले अक्साइड तह मुख्यतया लेजर द्वारा प्रेरित छ भन्ने धारणालाई पुष्टि गर्दछ।
LIPSS गठन सामान्यतया इन्टर-पल्स फिडब्याकको कारणले पल्सको संख्यामा निर्भर हुन्छ, HSFLs लाई पल्स ओभरल्याप बढ्दै जाँदा ठूला संरचनाहरूद्वारा प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ।कम नियमित HSFL ले LSFL-II को गठनको लागि आवश्यक कम नियमित तीव्रता ढाँचा (डी-मोड) मा परिणाम दिन्छ।त्यसैले, \(o_\mathrm {p}\) को ओभरल्याप बढ्दै जाँदा (de बाट चित्र १ हेर्नुहोस्), LSFL-II को नियमितता घट्दै जान्छ।
यस अध्ययनले लेजर संरचित DLIP उपचारित स्टेनलेस स्टीलको सतह आकार विज्ञानमा सब्सट्रेट तापमानको प्रभावको अनुसन्धान गर्यो।21 देखि 250 डिग्री सेल्सियस सम्म सब्सट्रेट तताउँदा एस-ध्रुवीकरणमा 1.75 देखि 0.87 µm सम्म र p-ध्रुवीकरणमा 2.33 देखि 1.06 µm सम्म पृथक गहिराईमा कमी आउँछ।यो कमी LSFL-I बाट LSFL-II मा LIPSS प्रकारमा परिवर्तनको कारण हो, जुन उच्च नमूना तापमानमा लेजर-प्रेरित सतह अक्साइड तहसँग सम्बन्धित छ।थप रूपमा, LSFL-II ले ओक्सीकरण बढेको कारण थ्रेसहोल्ड फ्लक्स बढाउन सक्छ।यो मानिन्छ कि उच्च पल्स ओभरल्याप, औसत ऊर्जा घनत्व र औसत पुनरावृत्ति दरको साथ यस प्राविधिक प्रणालीमा, LSFL-II को घटना पनि नमूना तापको कारणले गर्दा विस्थापन गतिशीलतामा परिवर्तनद्वारा निर्धारण गरिन्छ।LSFL-II को एकीकरण अनाज अभिमुखीकरण-निर्भर नानोभाइड गठनको कारणले परिकल्पना गरिएको छ, जसले HSFL लाई LSFL-II को अग्रसरको रूपमा लिन्छ।थप रूपमा, संरचनात्मक अवधिमा ध्रुवीकरणको दिशाको प्रभाव र संरचनात्मक अवधिको ब्यान्डविथ अध्ययन गरिन्छ।यो बाहिर जान्छ कि p-ध्रुवीकरण पृथक गहिराई को मामला मा DLIP प्रक्रिया को लागी अधिक कुशल छ।समग्रमा, यस अध्ययनले अनुकूलित सतह ढाँचाहरू सिर्जना गर्न DLIP पृथकताको गहिराइलाई नियन्त्रण र अनुकूलन गर्न प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको सेट उजागर गर्दछ।अन्तमा, LSFL-I बाट LSFL-II मा ट्रान्जिसन पूर्णतया तातो द्वारा संचालित छ र दोहोरिने दरमा एक सानो वृद्धि गर्मी बिल्डअप24 को कारण स्थिर पल्स ओभरल्याप संग अपेक्षित छ।यी सबै पक्षहरू DLIP प्रक्रिया विस्तार गर्ने आगामी चुनौतीसँग सान्दर्भिक छन्, उदाहरणका लागि बहुभुज स्क्यानिङ प्रणालीको प्रयोगद्वारा ४९।ताप निर्माणलाई न्यूनीकरण गर्न, निम्न रणनीति अनुसरण गर्न सकिन्छ: बहुभुज स्क्यानरको स्क्यानिङ गतिलाई सकेसम्म उच्च राख्नुहोस्, ठूलो लेजर स्पट साइजको फाइदा उठाउँदै, स्क्यानिङ दिशामा अर्थोगोनल, र इष्टतम पृथकीकरण प्रयोग गर्नुहोस्।fluence 28. थप रूपमा, यी विचारहरूले DLIP प्रयोग गरेर उन्नत सतह कार्यात्मककरणको लागि जटिल श्रेणीबद्ध टोपोग्राफी सिर्जना गर्न अनुमति दिन्छ।
यस अध्ययनमा, इलेक्ट्रोपोलिस्ड स्टेनलेस स्टील प्लेटहरू (X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304) 0.8 मिमी बाक्लो प्रयोग गरिएको थियो।सतहबाट कुनै पनि प्रदूषकहरू हटाउन, लेजर उपचार (इथानोलको निरपेक्ष एकाग्रता \(\ge\) ९९.९%) अघि नमूनाहरूलाई सावधानीपूर्वक इथानोलले धोइयो।
DLIP सेटिङ चित्र 4 मा देखाइएको छ। नमूनाहरू 532 nm को तरंग लम्बाइ र 50 MHz को अधिकतम दोहोरिने दरको साथ 12 ps अल्ट्राशर्ट पल्स्ड लेजर स्रोतसँग सुसज्जित DLIP प्रणाली प्रयोग गरी निर्माण गरिएको थियो।बीम ऊर्जाको स्थानिय वितरण गौसियन हो।विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको अप्टिक्सले नमूनामा रैखिक संरचनाहरू सिर्जना गर्न डुअल-बीम इन्टरफेरोमेट्रिक कन्फिगरेसन प्रदान गर्दछ।100 मिमीको फोकल लम्बाइ भएको लेन्सले सतहमा 6.8\(^\circ\) को निश्चित कोणमा दुईवटा अतिरिक्त लेजर बीमहरूलाई सुपरइम्पोज गर्छ, जसले लगभग 4.5 µm को स्थानिय अवधि दिन्छ।प्रयोगात्मक सेटअपमा थप जानकारी अन्यत्र पाउन सकिन्छ 50।
लेजर प्रशोधन गर्नु अघि, नमूना एक निश्चित तापमान मा एक तताउने प्लेट मा राखिएको छ।तताउने प्लेटको तापमान 21 र 250 डिग्री सेल्सियसमा सेट गरिएको थियो।सबै प्रयोगहरूमा, अप्टिक्समा धूलो जम्मा रोक्नको लागि निकास उपकरणसँग संयोजनमा कम्प्रेस्ड हावाको ट्रान्सभर्स जेट प्रयोग गरिएको थियो।एक x, y चरण प्रणाली संरचना को समयमा नमूना स्थिति सेट अप गरिएको छ।
क्रमशः 99.0 देखि 99.67 \(\%\) को पल्सहरू बीच ओभरल्याप प्राप्त गर्न स्थिति निर्धारण चरण प्रणालीको गति 66 देखि 200 मिमी/सेकेन्ड सम्म भिन्न थियो।सबै अवस्थामा, दोहोरिने दर 200 kHz मा तय गरिएको थियो, र औसत पावर 4 W थियो, जसले 20 μJ को प्रति पल्स ऊर्जा दियो।DLIP प्रयोगमा प्रयोग गरिएको बीम व्यास लगभग 100 μm छ, र परिणामस्वरूप शिखर लेजर ऊर्जा घनत्व 0.5 J/cm\(^{2}\) हो।प्रति एकाइ क्षेत्रफल जारी गरिएको कुल ऊर्जा ५० J/cm\(^2\) को लागि \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0 \(\%\), 100 J/cm सँग सम्बन्धित शिखर संचयी प्रवाह हो। \(^2\) \(o_{\mathrm {p))\)=99.5\(\%\) र 150 J/cm\(^2\) को लागि \(o_{ \mathrm {p} }\ ) = ९९.६७ \(\%\)।लेजर बीमको ध्रुवीकरण परिवर्तन गर्न \(\lambda\)/2 प्लेट प्रयोग गर्नुहोस्।प्रयोग गरिएका प्यारामिटरहरूको प्रत्येक सेटको लागि, नमूनामा लगभग 35 × 5 mm\(^{2}\) को क्षेत्र बनाइएको छ।सबै संरचित प्रयोगहरू औद्योगिक प्रयोज्यता सुनिश्चित गर्न परिवेश परिस्थिति अन्तर्गत आयोजित गरिएको थियो।
नमूनाहरूको आकारविज्ञान 50x म्याग्निफिकेसन र 170 nm र 3 nm को अप्टिकल र ठाडो रिजोल्युसनको साथ कन्फोकल माइक्रोस्कोप प्रयोग गरेर जाँच गरियो।संकलन गरिएको टोपोग्राफिक डाटालाई सतह विश्लेषण सफ्टवेयर प्रयोग गरेर मूल्याङ्कन गरिएको थियो।ISO 1661051 अनुसार भूभाग डेटाबाट प्रोफाइलहरू निकाल्नुहोस्।
नमूनाहरू पनि 6.0 kV को एक एक्सेलेरेटिङ भोल्टेजमा स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप प्रयोग गरेर चित्रण गरिएको थियो।नमूनाहरूको सतहको रासायनिक संरचनालाई 15 kV को एक्सेलेरेटिङ भोल्टेजमा एनर्जी-डिस्पर्सिभ एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) संलग्नक प्रयोग गरेर मूल्याङ्कन गरिएको थियो।थप रूपमा, नमूनाहरूको सूक्ष्म संरचनाको दानेदार आकारविज्ञान निर्धारण गर्न 50x उद्देश्यको साथ एक अप्टिकल माइक्रोस्कोप प्रयोग गरिएको थियो। त्यसअघि, नमूनाहरू 50 \(^\circ\)C को स्थिर तापक्रममा हाइड्रोक्लोरिक एसिड र 15-20 \(\%\) र 1\(को नाइट्रिक एसिड सांद्रताको साथ स्टेनलेस स्टीलको दागमा पाँच मिनेटको लागि कोरिएको थियो। -<\)५ \(\%\), क्रमशः। त्यसअघि, नमूनाहरू 50 \(^\circ\)C को स्थिर तापक्रममा हाइड्रोक्लोरिक एसिड र 15-20 \(\%\) र 1\(को नाइट्रिक एसिड सांद्रताको साथ स्टेनलेस स्टीलको दागमा पाँच मिनेटको लागि कोरिएको थियो। -<\)५ \(\%\), क्रमशः। Перед этим образцы травили при постоянной температуре 50 \(^\circ\)С в течение пяти минут в краске из нержавеайной температуре лотами концентрацией 15-20 \(\%\) र 1\( -<\)5 \( \%\) соответственно। त्यो भन्दा पहिले, नमूनाहरू 50 \(^\circ\)C को स्थिर तापक्रममा 15-20 \(\%\) र 1\( को एकाग्रतामा हाइड्रोक्लोरिक र नाइट्रिक एसिडको साथ स्टेनलेस स्टीलको रंगमा पाँच मिनेटको लागि कोरिएको थियो। -<\)5 \( \%\) क्रमशः।在此之前，样品在不锈钢染色液中以50 \(^\circ\)C 的恒温蚀刻五分钟，盐酸刻五分钟，盐酸和分钟，盐酸和硝酒 %(%1\ 度 2) \)५ \ (\%\), 分别।在此之前,样品在不锈钢染色液中以50 \(^\circ\)C (\%\), 分别।त्यो भन्दा पहिले, नमूनाहरूलाई 50 \(^\circ\)C को स्थिर तापक्रममा 15-20 \(\%\) र 1 हाइड्रोक्लोरिक र नाइट्रिक एसिडको एकाग्रताको साथ स्टेनलेस स्टीलको स्टेनिङ समाधानमा पाँच मिनेटको लागि अचार गरिएको थियो। \।(-<\)5 \ (\%\) соответственно। (-<\)5 \ (\%\) क्रमशः।
दुई-बीम DLIP सेटअपको प्रयोगात्मक सेटअपको योजनाबद्ध रेखाचित्र, जसमा (1) लेजर बीम, (2) a \(\lambda\)/2 प्लेट, (3) निश्चित अप्टिकल कन्फिगरेसन भएको DLIP हेड, (4) ) तातो प्लेट, (५) क्रस-फ्लुइडिक , (६) x,y पोजिशनिङ स्टेप्स र (७) स्टेनलेस स्टीलका नमूनाहरू।दुईवटा सुपरइम्पोज गरिएका बीमहरू, बायाँमा रातोमा घेरामा, \(2\theta\) कोणहरूमा (s- र p-ध्रुवीकरण दुवै सहित) नमूनामा रैखिक संरचनाहरू सिर्जना गर्नुहोस्।
हालको अध्ययनमा प्रयोग गरिएका र/वा विश्लेषण गरिएका डाटासेटहरू उचित अनुरोधमा सम्बन्धित लेखकहरूबाट उपलब्ध छन्।
पोस्ट समय: जनवरी-07-2023