不同的纳秒激光烧蚀沉积钨,硼和白平衡₂由于光学特性/ B复合

文摘

第一次尝试世行的沉积₃电影使用纳秒Nd: YAG激光显示沉积超硬涂层。然而,他们有很高的粗糙度。沉积薄膜主要由液滴。因此,在目前的工作中,这一现象的解释。交互的Nd: YAG纳秒激光脉冲与钨、硼和白平衡₂/ B在消融研究目标。根本差异的研究显示这些材料的消融。钨的消融是热,只发生由于蒸发。在相同的条件下,硼在消融,阶段和/或爆炸碎片由于反冲压力。沉积薄膜有重大贡献大的碎片,有不规则的形状。在世行₂/ B复合,消融是明显不同的。爆轰的消融似乎是液相。沉积机制相关的主要目标的机械运输材料液滴的形式,而气相发挥边际作用。差异的主要来源是研究材料的光学性质。方法估算阶段基于材料数据爆炸发生临界温度等热扩散率和光学性质。此外,激光波长的影响在消融过程和沉积薄膜的质量进行了探讨。

1。介绍

近年来,越来越多的兴趣ultraincompressible和超硬材料已被观察到。钨triboride世行₃是一种最有前途的廉价ultraincompressible候选人,超硬材料(1,2]。即使以薄膜的形式,它具有超硬度的特性(3,4),在未来,可能是一种硬涂层,如呈DLC或立方氮化硼(c-BN)。获得世行的最有前途的方法之一₃电影是脉冲激光沉积(骑士),因为它非常适合几乎可熔的金属沉积,如钨(5]。脉冲激光沉积技术在脉冲激光光束聚焦在一个真空室达成目标的物质沉积。这种材料是熔化的从目标,形成等离子体羽流,随后存款作为衬底的薄膜。把电影可能有厚度从几纳米到几个微米。沉积高质量的电影需要知识的脉冲激光沉积过程的第一步,这是激光消融。目标消融过程中影响等离子体羽流组成,例如,蒸汽纳米微粒比例。

钨硼化的确切结构仍然是一个激烈的辩论在文献中。最近,人们已经发现,前面实验认为世行₄事实上是defect-containing世行吗₃(2,5]。第一次尝试世行的沉积₃电影使用纳秒Nd: YAG激光显示沉积超硬涂层;然而,他们有很高的粗糙度5]。此外,沉积碎屑常规圆形像水滴。沉积在衬底表面的水滴的机制可以解释为凝结在等离子体羽流6,7]。纳秒激光辐照引起的消融羽毛提供条件,非常适合于发光机制的形成。高饱和度比率和电离的存在导致相当高的成核率和小的临界半径。在凝结的情况下,只有集群5-50纳米的范围内可以生产6- - - - - -8),它是一百倍以上小于液滴尺寸存入世行₃电影(5]。此外,能谱研究表明,沉积膜的成分接近目标。是不可能得到这样的结果的凝结。这些现象表明,薄膜沉积主要来自水滴从爆发的目标。这是一个特点的过程非常多孔消融的目标(9]。然而,在这种情况下,目标是可以忽略不计的孔隙度5]。

简单的烧蚀机制由三个阶段组成。在激光与材料的相互作用,目标是加热温度超过其沸点和有时也它的临界温度。在第二阶段,材料蒸发从浓密的羽流的目标形成一个薄层,由电子、离子和中性色。这种等离子体羽流吸收激光的能量(光化电离和逆轫致辐射)和它的温度和压力增加。由此产生的压力梯度加速羽高速度垂直于目标。在接下来的时间步骤,激光脉冲和等离子体羽流扩展绝热地终止10,11]。然而,相当大的一部分等离子体的能量是核能和耦合到目标,也影响等离子体羽流的动力学(12]。这种消融模式可以使用到极限的影响还没有爆炸阶段(11,13]。假设温度超过0.9时的爆炸开始沸腾的临界温度11]。这种类型的烧蚀导致的外观纳米和微粒子在等离子体羽流。沉积的碎片的大小和形状取决于材料性能和烧蚀过程中时间步。地下过热在激光脉冲和随后爆发(13导致沉积的蒸气的混合物,不规则的碎片,水滴。戒烟后的激光脉冲,沸腾热扩散和随后的爆炸是一个潜在的机制。过热液体将会经历一个过渡到蒸汽的混合物和液体滴,紧随其后的是延迟爆炸沸腾liquid-vapour混合的14,15]。陆等人证明了单晶硅的消融和功率密度2×10¹⁰W /厘米²、大型(微米大小的)液滴从目标被驱逐后的300 - 400 ns冲动停止(14]。在沉积世行₃从世界银行₂/ B,功率密度约为10⁹W /厘米²(5]。根据前面提出的理论(14),这样的功率密度不足以获得液滴直径几微米。因此,的原因,提出了在5),骑士过程必须在消融过程中各个组件的SPS烧结WB₂/ B的目标。

除了功能薄膜的沉积含硼(3,16)或钨(4),应用程序中使用的激光烧蚀也如微加工(17)、清洁(18),以及制造的微/纳米结构(19]。钨是一种很少可能的材料在船舶组件前瞻性热核反应堆。因此,任何调查它的属性和行为是非常重要的,特别是其蒸发过程的描述需要托卡马克室的内壁(20.]。尽管众多应用,激光烧蚀过程的物理还没有彻底理解。它不仅取决于材料的性质也激光脉冲持续时间等参数,频率(17),影响13),和波长(21]。

因此,激光流等离子体动力学的详细知识和理解的烧蚀机制是必要的优化工艺流程新材料的沉积,促进成本的强大与纳秒激光脉冲持续时间在行业中使用。

本文的主要目的是硼的比较分析,钨和白平衡₂/ B复合消融过程引起的纳秒激光辐射在真空。世行的不寻常的烧蚀机理₂/ B目标和世行的沉积₃电影解释道。此外,激光波长的影响在消融过程和沉积硼和钨电影的质量进行了探讨。

2。材料和实验方法

辐照的硼钨和目标进行了使用一个Nd: YAG激光(Quantel 981 E)室疏散到1×10的剩余压力⁻⁵Pa。激光束(10)ns的半最大值宽度是聚焦光斑大小的0.055毫米²影响的10 J /厘米²。从目标到衬底是4厘米的距离。薄膜沉积在硅(100)抛光基板供应(SPI)的环境温度。在沉积过程中,目标是旋转,以避免陨石坑的形成。脉冲沉积时间是30分钟(18000)为每个实验。所有消融参数是相同的理论模型。这两个谐波水平极化。空间和时间的高斯激光束。激光点的面积是由注册的光斑大小ICCD相机衰减后的激光束,0.075毫米²在1064纳米和0.053毫米²在355纳米波长。激光光束的入射角是45°表面正常。用于计算激光点的直径等于椭圆直径的平均值。高质量的目标,从库尔特·j·Lesker硼(2.35克/厘米³质量密度,从库尔特·j·Lesker 99.5%纯度)和钨(19.35克/厘米³99.95%纯度),使用。白平衡₂从硼/ B目标是捏造(~ 625目,纯度99.7%,西格玛奥德里奇)和钨(12μ米,99.9%的纯度,西格玛奥德里奇)。元素都是研磨和混合的摩尔比4.5:1 (3,5]。的白平衡₂/ B目标是在火花等离子烧结过程(SPS)。Mersen(卡洛林)工具被放置在炉烧结室的惠普D 25-3。在真空烧结过程进行了烧结温度为1600°C,和压实下50 MPa的压力。升温速率是50°C /分钟和烧结时间为2.5分钟。一个电流脉冲的持续时间等于15女士,女士和脉冲之间的间隔持续了3。圆柱形样本与直径20毫米。

激光沉积薄膜表面,在扫描电子显微镜下检查:JEOL地产- 6010 + / LV InTouchScope™。此外,EDS微量分析是用来研究和钨硼元素分布的目标,把电影。陨石坑的形状后50冲动和共焦显微镜测量:日本基恩士Vk -×100。等离子体羽流的图像和ICCD相机的使用登记。等离子体成像在相机焦距镜头使用180厘米。图像增强器是封闭的曝光时间5 ns,而激光脉冲之间的延迟时间和脉冲触发图像增强器逐渐被改变。

3所示。理论/计算

理论模型,描述了目标加热、等离子体的形成,及其扩张,以前在22,23]。本研究的主要目的是世行的烧蚀机理的比较分析₂/ B、硼和目标和钨的影响这一现象对等离子体的组成不同的激光波长。应该强调,激光的吸收主要取决于材料的光学性质,如穿透深度和反射率。计算了两个波长的Nd: YAG激光:355 nm和1064 nm。用高斯激光束概要(10 ns应用聚焦光斑大小的0.055毫米²影响的10 J /厘米²。假设硼或钨柱扩大到环境空气的压力10⁻³Pa。

激光束的强度达到目标表面使用的形式适合激光脉冲的形状用于我们的实验: 在哪里= 0.098×10⁻³m和= 6.0056×10⁻⁹s是高斯参数,激光能量密度,激光脉冲持续时间,等离子体吸收系数,和径向和轴向坐标,分别集成在梁的路程。数值的因素结果正常化;的时间抵消梁最大强度。(第一部分1)描述了激光强度的演化和第二激光能量分布,最后考虑了衰减指数组件的激光点在等离子体。45°入射角被乘以考虑激光方式的因素。

从表面反射的激光辐射的目标是包括在内。由于反射,能量方程的源组件在等离子体的情况下为目标。指数部分考虑了衰减激光的关键的目标。因为脉冲期间终止,等离子体羽流体积小,与目标,激光入射角的变化从正常到45度并没有减少吸收激光的能量。相对的,(通过扩展方式的因素)增加吸收能量。

使用消融模型由两部分组成。第一部分,解决由于激光辐照与传导方程与能量来源(22,24),负责确定除温度分布和质量的目标。在第二部分中,欧拉方程组的连续性和扩散方程(22,24解决了等离子体。

迭代求解方程组。目标温度进行了计算,然后去除颗粒的流是决定最终克努森层。这些条件作为入口条件羽扩张。接下来,激光辐射的吸收在发展中等离子体羽决心和目标温度重新根据实际激光强度在目标表面。新目标温度是用于确定条件的克努森层,随后被用作入口条件羽扩张。等离子体系统的其他边界条件方程如下。硼的流或钨蒸汽直接垂直地到目标表面。在墙上,noslip边界和固定的温度条件。流出边界,压力出口边界条件(24使用,需要规范的静态压力出口边界。这个静态压力值是相对于操作压力。轴边界条件采用轴对称几何中心线的(24]。

的边界条件的地方激光攻击目标的表面 在哪里是经济衰退速度由Hertz-Knudsen方程(13,25),汽化潜热,是单位向量垂直于表面。最后一个部分(2)描述目标由于等离子体辐射加热。表面的热辐射的能量损失目标相比非常小,其他条款和被忽视了。

描述的所有材料钨和硼的函数(22),取决于温度、压力、和质量分数。白平衡₂目标属性也取决于温度和如下:在室温下热容J / kgK和熔点J / kgK [26在室温下,热导率W /可在熔点W /可[27),密度公斤/米³(26),和熔化温度K (26]。因为缺乏数据世行的沸点₂,ZrB₂数据采用;也就是说,沸腾的温度= 2400 K下背景压力= 2×10⁻³Pa和汽化潜热千卡每摩尔(28]。事故等。29日)确定蒸发的蒸汽压力和加热十四难熔化合物其中TiB₂,ZrB₂,CrB₂,铝青铜₁₂。汽化潜热的硼化20%以上并无不同。因为白平衡₂也属于耐火材料硼化集团,对其沸点参数假设似乎是正确的。白平衡₃目标吸收系数α和反射率1.7×10⁵米⁻¹和0.55个波长355纳米的激光波长为1.0×10⁵米⁻¹分别为0.73和1064 nm激光波长(30.]。介绍了等离子体的吸收和发射系数(25]。

等离子体,计算域m和60×200 m与非均匀网格节点。最小的计算细胞50×0.1的尺寸μ在蒸汽入口。在目标的情况下,计算域m和分别与130×500个节点。而最小的计算细胞尺寸12×0.004μ米在目标表面,细胞尺寸是适合出现梯度后初步计算。接下来,检查,进一步降低的细胞尺寸没有改变结果。时间步被调整至最小的细胞。这两种情况下时间,解决了在轴对称几何。在等离子体的情况下,系统方程是解决density-based(耦合)解算器24)与二阶空间离散化流。默认设置(24)申请目标。

4所示。结果与讨论

4.1。消融机制

在激光与材料的相互作用,目标是加热到温度超过其沸点,有时其临界温度(11,13]。假设一个常数影响,消融可能发生的不同机制取决于临界温度。如果温度低于目标,主要是发生蒸发。炸药沸腾开始超过这个限制。这种现象导致纳米颗粒和微粒子目标成分出现在等离子体羽流,除了预期的电子、离子和中性色。这两个模型可以观察到在钨和硼的消融,这取决于激光影响。由于高临界温度(14778 K (31日4.4×10])和高吸收系数⁷(反射率%)和8.9×10⁷1 / m(反射率(%)32),分别为1064 nm和355 nm激光波长,钨材料的蒸发主要发生激光强度低于6×10¹⁰W /厘米²(33]。图1显示了在梁中心表面温度的演化激光波长1064 nm和355 nm激光影响钨和硼10 J /厘米²。钨和第一个谐波的Nd: YAG激光器,最高表面温度为11700 K和13700 K(图。第三1(一))。在这两种情况下,达到最高表面温度在16个ns。在接下来的时间步骤,温度突然降低由于吸收的激光等离子体。

激光烧蚀机制不同的硼。对激光谐波,最高气温超过临界温度(图1 (b)),这是大约10000 K (31日]。在这种情况下,爆炸发生沸腾,导致的电影有不同的大小形状不规则的污染物(数字2(一个)和2 (b))。

碎片的数量和大小主要取决于硼的光学特性。在的情况下海里,吸收系数为1.3×10⁶米⁻¹(反射率(%)34)和23倍低于355纳米(反射率%)。低吸收系数结果在更厚层加热材料和进一步超过临界温度(图3)。

结果是增加的数量较大的碎片目标在沉积膜。只获得1064海里的最高温度22 ns。由于少量的蒸发材料,几乎没有等离子体吸收。最高温度高~ 19000 K是失败的结果模型忽视了爆炸性的沸腾现象。温度均衡的速度与距离的增加是由热扩散率的系数。熔点以上,它假定热性能和密度不变化,扩散系数的值是2.58×10⁻⁵和1.48×10⁻⁶米²分别对钨/ s和硼。这个参数的大小表明地下经济过热的目标是平衡的硼比钨的更慢。此外,在钨中,与更大的吸收系数,激光束穿透目标到一个较低的深度。这两种现象导致最高温度位于表面的烧蚀过程主要由蒸发表面。因此,沉积钨表面的电影是平滑(数字2 (c)和2 (d))。

这种现象是完全不同的从表面蒸发导致硼最大温度放置在一定的深度。早些时候达到临界温度低于表面。目标表面喷发的高压力。在1064纳米的情况下,大量的能量积累的深度约1μm。硼的热扩散率降低导致目标冷却时间的增加(图1 (b))。非金属材料的烧蚀的研究表明,过程应该进行一个足够低的影响,以避免爆炸阶段(11,13]。然而,在硼消融与第一谐波的情况下,这样一个过程可能导致温度下降低于关键但同时可能导致缺乏消融。计算和实验的比较坑钨(由355海里辐射)呈现在图4。示例坑是由50个激光在钨的目标。

坑一个脉冲的计算深度确定Hertz-Knudsen方程的基础上(13所述蒸发率随着时间的推移,集成和半径。火山口的计算深度为75.8 nm /脉冲,是在良好的协议与实验测量值在我们的实验室和斯皮罗et al。35)(nm /脉冲)。实验在类似的条件都是在理论模型中实现。火山口的截面后与波长1064纳米硼靶的50个激光脉冲呈现在图5。坑的深度约为3μ每脉冲m,远比表面的距离,达到临界温度(图3)。形成深坑中硼的消融不能单独解释为易爆沸腾蒸发。

现有的模型应该辅以附加质量删除过程。实验证据表明,这可能是机械力产生的反冲压力(36]。书中建议的那样(36),反冲压力表面的目标产生压缩波传播深入材料。它已经表明,纵向压缩波会导致分裂。考虑坑的深度和不规则的轮廓和形状和尺寸的碎片在目标表面上沉积,是非常可能的烧蚀机理。提出了模型在36是小说,应该检查在未来不同的材料。在硼,目前是不可能因为缺乏材料所需的计算参数。

4.2。硼的消融对世行的沉积₃电影

因为它是部分所示4.1后,超过阈值的影响,消融的硼有爆炸的性格。这将影响复合材料的烧蚀过程包含硼如世行₂/ B。图6(一)显示了世行₃电影从SPS烧结世行骑士沉积法₂目标[/ B5]。实验为355纳米波长的Nd: YAG激光和影响~ 6 J×厘米⁻²。的白平衡₃薄膜沉积在硅衬底(SPI)供应在600°C的温度在真空(2×10⁻⁴Pa) [5]。

沉积一层主要由不同大小的水滴。元素的丰度(从三个独立的斑点)沉积膜%钨,%硼,%的氧气(重量百分比),图6 (c)。把电影中的B / W比约为4.8,这是非常接近的起始物料比为4.5的目标。明显的差异可能导致碳的峰重叠峰的硼附近的0.25 keV(图6 (b))。如果有利的贡献碳峰将减去从硼峰,到达可能甚至比4.5。

沉积膜的成分接近目标。这表明,电影可能沉积主要来自融化碎片目标但不是由于等离子体羽流的凝结。此外,高饱和度比率和电离的存在导致相当高的成核率和小的临界半径。在凝结的情况下,只有集群5-50纳米的范围内可以生产6,7),它是一百倍以上小于液滴尺寸存入世行₃电影(5]。

创建的层沉积的结果只滴不是骑士的一个标准特性,应该讨论。在图7(一)世行的扫描电镜图像₂消融后/ B目标表面。它显示了融化表面有很多漏洞。

孔的起源可以与目标提出了图的结构7 (b)。纯硼的黑暗领域主要包括(5]。硼表面升温速度远远超过了世界银行₂表面。这是由于激光辐射的高反射率为世行和较高的温度均衡₂。在钨硼化的情况下,这些值%,米²/ s,分别为硼,28.5%和1.48×10⁻⁶米²分别/ s。由于硼,更快的加热蒸发,然后达到临界温度时,其余的材料只是融化了。本文由温度分布确认目标轴世行₂分别和B(图8)。在消融的情况下使用355纳米硼已经在9日纳秒脉冲持续时间、临界温度(~ 10000 K)。与此同时,对于纯粹的白平衡的目标₂,最高温度不超过4000 K。考虑到世行的熔化温度₂(2833 K [26]),液相的最大深度达到约0.07μ在9日ns(数据8和9在下次步骤0.6)和增加μm。停止后的激光脉冲,热扩散和随后的爆炸沸腾液滴形成的潜在机制(14,15]。过热液体将会经历一个过渡到蒸汽的混合物和液体滴,紧随其后的是延迟爆炸liquid-vapour混合的沸腾。

由于缺乏适当的白平衡₂材料属性,是不可能计算出临界半径和时间球对称泡沫过热液体体积(15]。然而,我们可以看到在图9100纳秒之后,融化材料的深度不超过0.6μm。与此同时,最高温度低于沸点的世行的这两个组件₂/ B。这个不包括沸腾延迟爆炸的可能性和喷射液滴的大小几微米。应该注意的是,计算融化深度在一个令人满意的符合实验结果5]。

因此,爆炸释放的硼和相关“液相爆炸”可以解释衬底上大滴。在激光加热,硼的压力正在增长。由于Hertz-Knudsen方程(13),实现蒸汽压力约为3×10⁸当温度接近临界。突然增长的温度和压力引起的爆轰波(37,38]。接下来,传播冲击造成压缩的液体WB₂。当两个或两个以上的波之间的压力足够大来平衡世行的力量与表面张力有关₂液滴的喷射。在硼岛屿之间的距离的地方太高(图7 (b)),蒸发(22],分裂[36),和沸腾的爆炸15,36)消融的可能机制。的比较消融机制示意图描述图10。应该注意的是,在所有情况下消融参数变化的只有物质的目标都是相同的。

在激光与材料的相互作用,目标是加热温度超过其沸点。蒸发压力比时发生在克努森层KL低于统一,表示对KL和压力饱和压力。材料蒸发从浓密的羽流的目标形成一个薄层,包括电子、离子和中性色(图10 ())。假设爆炸沸腾开始当目标温度超过临界温度(图0.910 (b))。这种类型的烧蚀导致过热的外观颗粒在等离子体羽流。在图10 (c)上面所描述的那样,“在液相爆炸”。由于这样的烧蚀机制,很明显,沉积膜的主要成分是大量的水滴从爆炸。然而,小水滴也可以由气相冷凝(39]。不改变整体形态与激光能量密度(2.5 - -10 J /厘米²),研究了激光波长。

应该注意的是,所述的烧蚀机制是一个特例与特定的目标和不能通用,但有可能在目标与硼过量。

XRD研究和沉积nanoindentation层显示附加效应发生在激光烧蚀目标WB₂/ B。从世行相变的影响₂世界银行/ B₃(5]。它发生最有可能由于一个非常大的梯度温度和压力的目标和随后的等离子体。

4.3。等离子体

等离子体的温度和速度是负责电影的沉积速率和附着力。此外,由于等离子体的吸收和辐射屏蔽效应可能影响消融。所有这些参数都是依赖于激光波长。等离子体温度和密度的分布计算100 ns的扩张(图11)表明,等离子体温度较高的1064海里,但密度和压力较高的355海里,这是在协议与实验结果40]。小的穿透深度和反射系数在355 nm导致更高的目标表面温度,因此更大的烧蚀率。更大的烧蚀率结果在较大的烧灼羽流的质量密度,因此,在更高的压力。额外的结果更高的消融速度放缓扩张和小尺寸的等离子体羽流。较高的等离子体温度在1064 nm低密度和更强的等离子体吸收的结果。在100纳秒激光脉冲的开始后,三次谐波的最高温度是2倍低于第一次谐波激光辐照和大约是45000 K。降低密度由于扩张和强化吸收激光的能量会导致温度和速度的快速增长。100 ns之后,去除尘土355海里的速度是14850米/秒,而去除尘土1064海里的速度达到20750 m / s。

相比较而言,研究了等离子体羽流传播由光学成像在80 - 400 ns延时后的激光枪。钨等离子的画面延迟时间100年,200年,300年,400 ns 355 nm和1064 nm数字12(一个)和12 (b),分别。

对于等离子体羽流的每一个图像,half-Lorentzian阴谋被安装在一个轴强度。相比较而言,数据12 (c)和12 (d)显示ICCD硼和世行的图像₂/ B等离子体中形成消融波长为355 nm。硼的等离子体羽远远大于钨柱和44×10的速度移动³m / s,[中给出的结果是一致的22]。在世行₂/ B血浆,总速度类似于等离子体钨(18500 m / s)。值得注意的是,与纯硼和纯钨的羽流以不同的速度(数字12(一个)和12 (c)在世行₂/ B血浆,组件混合和移动的速度相同。

洛伦兹情节的立场是等离子体羽流的最大强度,应用等离子体水平扩张。

图13介绍了钨等离子体位置和洛伦兹情节上等离子体强度分布的应用。等离子体的基础上传播和扩张,血浆置换和扩张速度计算,分别。等离子体的总速度面前被定义为速度上面提到的总和。研究的结果发表在表1。

定量实验等离子体形状与理论结果的比较是困难的,因为图像显示等离子体辐射,这都取决于等离子体密度和温度。然而,等离子体尺寸是相似的;例如,100纳秒之后,钨等离子体直径约2毫米。前面的速度从实验获得等离子体图像中只有10%低于计算模型。相比之下,图12 (c)显示了ICCD的序列图像的硼在烧蚀等离子体形成的波长为355 nm。硼的等离子体羽远远大于钨柱和44×10的速度移动³m / s,[中给出的结果是一致的22]。

影响10 J /厘米²的总吸收激光等离子体羽流的6%在355 nm辐射和大约3.5%的1064海里。在这种情况下,由于少量的吸收能量,等离子体辐射不影响目标加热。

5。总结

摘要交互的Nd: YAG纳秒激光与世行₂期间/ B、钨和硼目标诱导烧蚀等离子体进行了研究。调查了两个波长的Nd: YAG激光- 355 nm和1064 nm和影响10 J /厘米²。的基础上从理论模型和实验研究结果,结论如下:(1)世行的研究显示消融的基本差异₂硼/ B、钨和世行的目标用于沉积₃超硬的电影。钨,材料是由等离子体形成的蒸发,因此吸收系数。稠密等离子体羽流可以阻止激光辐射,并限制能量转移的激光材料。硼,爆炸性的消融是观察。这种行为是影响地下加热和过渡到超临界状态。在1064纳米波长的情况下,由高放大激光的穿透深度。消融的爆炸性质的硼对世行消融的一个至关重要的影响₂/ B复合。硼的快速加热与世行相比₂,目前,硼超过临界温度时,其余的材料只是融化了。硼的激光束导致更快的加热比钨二硼化物。因此,硼超过临界温度,当剩下的材料只是融化了。它导致世行的爆炸在液相和沉积₃电影主要来自水滴嵌入在连续矩阵。创建的层的沉积主要来自滴不是骑士的一个标准特性。因此,在陶瓷目标与硼过量(1,5,41),可能会有不良现象影响沉积膜的质量。(2)硼的消融与激光波长1064 nm,越高的主要原因的碎片表面的沉积薄膜的低吸收系数(1.3×10⁶米⁻¹)。它会导致更多材料的加热和后期超过临界温度和深度大于355纳米。应该注意的是,到目前为止所描述的情况下(21),使用1064纳米波长的沉积导致电影明显比355海里平滑相同的影响。(3)用更短的波长(355海里)的吸收系数越高导致更快的加热的目标,从而消融率较高。(4)方法估算阶段基于材料数据爆炸发生临界温度等热扩散率和光学性质。

附加分

(1)水滴在小说的起源,超硬白平衡₃薄膜光学和材料特性的基础上。(2)激光波长的影响在PLA /骑士的钨和硼进行了研究。(3)消融的新机理提出了“液相爆炸”。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由美国国家科学中心(波兰)和研究项目:UMO-2012/05 / D / ST8/03052。作者希望感谢Jacek霍夫曼博士和硕士Justyna Chrzanowska实质性讨论,建议,帮助实验。

引用

1. r·穆罕默a·t·莱赫·m·谢et al .,“四硼化钨,便宜的超硬材料,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷108,不。27日,10958 - 10962年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. 傅y, z, x元,s . Wang钟z和w·张,“意外从世行软化₃世界银行₄”,Europhysics字母,卷98,不。6、文章ID 66004, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. j . v .劳a . Latini r . Teghil et al .,“四硼化超硬钨电影由脉冲激光沉积方法,”ACS应用材料和接口,3卷,不。9日,第3743 - 3738页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. d . Dellasega g·梅洛,孔蒂,c, e . Bottani和m . Passoni“纳米和amorphous-like钨电影增加了脉冲激光沉积,”应用物理杂志,卷112,不。2012年8篇文章ID 084328。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. t . Moscicki j . Radziejewska j·霍夫曼et al .,”世行₂世界银行₃相变过程中活性火花等离子烧结和脉冲激光烧蚀/沉积过程,”陶瓷国际第41卷。。7,8273 - 8281年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. t . Scholza和k . Dickmann”调查粒子在激光烧蚀过程中形成高的辐射,“物理Procedia5卷,第316 - 311页,2010年。视图:谷歌学术搜索
7. m . s . Tillack、d . w .布莱尔和s . s . Harilal”电离的影响在集群形成激光消融的羽毛,“纳米技术,15卷,不。3、390 - 403年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. m . y . Cheng Shigeta、s . Choi和t .渡边,“硼化钛纳米粒子的形成机理射频感应热等离子体,“化学工程杂志卷,183年,第491 - 483页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. 'Alessio l . D, D .铁诉马洛塔,a . Santagata r . Teghil和m . Zaccagnino”激光烧蚀沉积的生物玻璃®45 s5薄膜,”应用表面科学,卷183,不。1 - 2,- 17,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r·k·辛格和j·纳”,脉冲激光沉积的薄膜蒸发技术:物理和理论模型,”物理评论B第41卷。。13日,8843 - 8859年,1990页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. r·凯利和a . Miotello“评价炸药激光溅射,机制”应用表面科学卷,96 - 98,205 - 215年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. n·m·Bulgakova a . b . Evtushenko y . g . Shukhov s i Kudryashov和a . v .布尔加科夫”激光等离子体在超深水钻井材料的纳秒激光脉冲,”应用表面科学,卷257,不。24日,第10882 - 10876页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. n . m . Bulgakova和a . v .布尔加科夫”脉冲激光烧蚀固体:从正常蒸发阶段过渡爆炸,”应用物理,材料科学和处理,卷73,不。2、199 - 208年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. 问:陆,s . s .毛泽东,毛x,和r·e·鲁索“延迟相爆炸在大功率硅的纳秒激光消融,“应用物理快报,卷80,不。17日,第3074 - 3072页,2002年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. j . h . Yoo s . h .宋x l .毛r·格雷夫和r·e·鲁索”证据phase-explosion和一代的大颗粒在大功率硅的纳秒激光消融,“应用物理快报,卷76,不。6,783 - 785年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. t·a·弗里德曼k·f·麦卡蒂,e·j·克劳斯et al .,“BN的脉冲激光沉积在硅(100)基板在600°C,”薄固体电影卷。237年,48-56,1994页。视图:谷歌学术搜索
17. n·m·Bulgakova v . p .茹科夫,a·r·柯林斯d . Rostohar J.-Y。Derrien, t . Mocek”如何优化超短脉冲激光与玻璃表面切割政权吗?”应用表面科学卷,336年,第374 - 364页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. m . Afif j . p . Girardeau-Montaut c·托马斯et al .,“原位表面清洗的纯和植入钨光电阴极脉冲激光照射,”应用表面科学卷,96 - 98,469 - 473年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. J.-W。Yoon和k . b .垫片”增长的晶体硼纳米线由脉冲激光烧蚀”陶瓷加工研究杂志》上,12卷,不。2、199 - 201年,2011页。视图:谷歌学术搜索
20. a . Suslova o . El-Atwani s s Harilal和a,“物质抛射和表面形态变化在瞬态热载荷的钨plasma-facing组件融合设备,“核聚变,55卷,不。第三条ID 033007, 2015。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 问:陆,s . s .毛泽东,毛x,和r·e·鲁索”理论分析爆炸的硅激光波长的依赖关系的阶段,”应用物理杂志,卷104,不。2008年8篇文章ID 083301。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. t . Moscicki”,扩大laser-ablated双组分羽流与不同的质量,”自然史Scripta T文章ID 014024卷,161年,2014年。视图:谷歌学术搜索
23. j·霍夫曼、t . Moscicki和z西曼斯基,“加速和laser-ablated碳离子分布目标表面附近”物理学学报D辑:应用物理,45卷,不。2、文章ID 025201, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. 有限元分析软件,ANSYS®学术研究,16.0版本,帮助系统,流利的文档美国ANSYS Canonsburg, Pa, 2015。
25. t . Moscicki j·霍夫曼,j . Chrzanowska“钨的吸收和辐射等离子体羽流在纳秒激光消融,“等离子体物理学,22卷,不。2015年10篇文章ID 103303。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. c . l .江z l .贝聿铭y . m . Liu h . Lei j .锣和c .太阳”,确定铝青铜的热性能₂类型白平衡₂”,应用表面科学卷,288年,第330 - 324页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. m . s . Koval 'chenko l . g . Bodrova v . f . Nemchenko和Kolotun诉楼”的一些物理性能更高的钼和钨、硼化”不常见的金属》杂志上,卷67,不。2、357 - 362年,1979页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. j . m . Leitnaker m·g·鲍曼,p . w . Gilles”二硼化锆高温蒸发和热力学性质”,《物理化学》杂志上,36卷,不。2、350 - 358年,1962页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. a . s .事故、t . s . Verkhoglyadova和g . v . Samsonov”某些耐热化合物的蒸汽压和蒸发率在高温真空,”研究研究Izvestiya Akademii SSSR, Otdeleniye Tekhnicheskikh, Metallurgiya我Toplivo1卷,第145 - 142页,1961年。视图:谷歌学术搜索
30. Y.-F。王,Q.-L。夏,y,“第一原理计算电子结构、化学键、弹性和光学性质的小说钨triboride、”中南大学学报,21卷,不。2、500 - 505年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. 布莱尔和m . h . Abbasi“表面张力和液体金属的临界温度之间的相关性,”胶体与界面科学杂志》上,卷304,不。2、549 - 553年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. 公元Rakić,a . b . Djurišićj . m . Elazar和m . l .北京“垂直腔光电设备,光学特性的金属电影”应用光学,37卷,不。22日,第5283 - 5271页,1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. k . Yahiaoui t Kerdja, s .马列”阶段爆炸在钨目标交互Nd: YAG激光频率的三倍,”表面和界面分析,42卷,不。6 - 7,1299 - 1302年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. 盛田昭夫和n . a .山本“硼的光学和电学性质,日本应用物理杂志》上,14卷,不。6日,第825条,1975年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. a·斯皮罗·m·劳,g . Pasmanik”钻速的五种金属皮秒激光脉冲在355年,532年和1064 nm,”应用物理,卷107,不。4、801 - 808年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. j·霍夫曼,消融的反冲压力的影响多晶石墨纳秒激光脉冲,”物理学学报D辑:应用物理,48卷,不。23日,ID 235201条,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. y . b . Zel 'dovich v . b . Librovich g . m . Makhviladze和g . i Sivashinsky”发展的非均匀预热气体爆炸,”宇航学报学报,15卷,不。5 - 6,313 - 321年,1970页。视图:谷歌学术搜索
38. 张,Ed。冲击波科技参考图书馆,卷4:异构爆炸施普林格,2009年。
39. r . Teghil l . D 'Alessio m . Zaccagnino D .铁诉马洛塔,和g . De Maria”TiC TaC由脉冲激光烧蚀沉积:比较的方法,”应用表面科学,卷173,不。3 - 4、233 - 241年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. a·e·侯赛因·k·Diwakar s . s . Harilal和a,“激光波长等离子体生成的作用,扩大消融羽毛在空气中,“应用物理杂志,卷113,不。14日,ID 143305条,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
41. h·h·伊藤,t . Matsudaira纳卡,h . Hamamoto驾和m .大林”形成过程之间的固态反应硼化钨和钨的无定形硼,”材料科学杂志,22卷,不。8,2811 - 2815年,1987页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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