激光羽流烧蚀(LPA)光学诊断导论

典型的LPA设置

用…技术从固体表面去除材料激光消融在先进的微加工，外科手术，x射线激光产生，生物分子质谱，艺术清洁/修复和基础物理研究等各种应用中变得bob综合app官网登录越来越重要。事实上现在激光烧蚀沉积的一种行之有效的技术范围广泛的材料以薄膜形式和许多不同的材料已经使用这种技术发展尤其是高温超导体,类金刚石碳(DLC),铁电体和宽的带隙半导体。

激光羽毛消融

LPA允许通过使用单个目标沉积多组分材料，也可以安装在旋转支架上加载多个目标，可以将不同的目标暴露在激光束下，从而实现异质结构的原位生长。这些激光产生的等离子体羽流的形成和演化的基本过程仍然没有被完全理解，是深入研究的重点。诊断技术，如光学发射光谱、激光诱导荧光、吸收光谱和快速成像正被用来描述等离子体在真空或环境大气中膨胀时的特征。

消融羽毛

激光消融的基本思想非常简单。高功率脉冲激光聚焦到目标材料上，当激光器流量超过材料的消融阈值时，将化学键破裂，并且将材料裂缝到能量片段中，通常是中性原子，分子和离子的混合物。由于材料使反应区作为能量等离子体，气体和固体碎屑混合物，消融过程类似于爆炸性蒸发材料。消融过程的独特性质是，大多数吸收能量沉积在喷射材料中，因此对周围的目标材料几乎没有热损坏。

的等离子体羽流因此，在冷凝合适的基材上（在材料沉积的情况下）之前，产生在真空或反应气氛中的真空或反应气氛中的膨胀。以这种方式生产的薄膜的性质随后取决于基板温度，激光器流量/功率密度，靶向底物距离，沉积室中反应气体的性质和压力，以及当然是目标材料。

目前，在这些瞬态等离子体内发生的物理和化学过程尚不清楚，因此每种材料的沉积条件经验优化。如果研究人员可以理解这些等离子体中发生的基本进程，那么它不仅可以是纯粹的科学兴趣，也可以是商业兴趣，因为它可以使沉积条件的优化更有效。为了实现这一目标，需要复杂的诊断技术。

通常，通过激光脉冲实现消融，该激光脉冲流量为几个J / cm2和FS到NS范围的持续时间。Plume成分通过紫外线，可见和靠近光谱的近距离的X射线发光，这取决于血浆条件。根据环境环境（真空或气体），羽流发射可以持续1到10秒的微秒。光可以成像到加剧了CCD (ICCD)通过镜片用于研究羽流动力学，因为烧蚀材料从靶向沉积基板输送到沉积基板。这种分辨率和空间解决的信息非常有用，因为沉积的薄膜性能和质量可以取决于羽流成分的动力学能量。

在膨胀到几毫米的距离后，激光烧蚀羽流可以发射出丰富的原子、分子和离子线。这种光可以通过透镜/纤维耦合到摄谱仪上iccd.作为检测器。通过这种方式，人们可以从光谱、时间甚至空间上获得羽流成分的信息，如原子、离子、分子、星团和粒子及其状态。人们还可以推断出当地的种群、温度和羽流物种的飞行时间。

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