Теплова історія при лазерному нагріві поверхні твердого тіла
Анотація
За допомогою кінцевого інтегрального перетворення по декартових координатах в площині поверхні отримано аналітичний вираз для розподілу температури Т(x,y,z) в зразку, що займає напівпростір z<0. Проведені чисельні розрахунки показали, що в більш глибоких шарах значення температури досягається пізніше, ніж на поверхні, оскільки нижніх шарів теплова хвиля досягає пізніше. Швидкість охолодження нижніх шарів менша, ніж верхніх. Крім того, чисельні розрахунки показали, що максимальна температура на заданій глибині слабко залежить від форми розподілу інтенсивності в лазерному пучку. Отримані результати якісно співпадають з експериментальними даними.
Посилання
Aktag A., Michalski S., Yue L., Roger D.K., Liou Sy-H. Formation of an anisotropy lattice in Co/Pt multilayers by direct laser interference patterning // J. Appl. Phys. – 2006. – V. 99, N 7. – P. 093901.
Semchuk O.Yu., Semioshko V.N., Grechko L.G., Willander M., Karlsteen M. Laser ablation lithography on thermoelectric semiconductor // Appl. Surf. Sci. – 2006. – V. 252. – P. 4759–4762.
John F.R. Industrial Applications of Lasers. – Academic Press, 1997. – 300 p.
Lasagni A., Mucklich F. Study of the multilayer metallic films topography modified by laser interference irradiation // Appl. Surf. Sci. – 2005. – V. 240. – P. 214–221.
Daniel C., Balk T.J., Wubben T., Muklich F. Bio-mimetic scaling of mechanical behavior of thin films, coatings, and surfaces by laser interference metallurgy // Adv. Eng. Materials. – 2005. – V. 7, N 9. – P. 823–826.
Lasagni A., Holzapfed C., Muklich F. Periodic pattern formation of intermetallic phases with long range order by laser interference metallurgy // Adv. Eng. Materials. – 2005. – V.7, N 5. – P. 487–492.
Muklich F., Lasagni A., Daniel C. Laser interference metallurgy – periodic surface pattering and formation of intermetalics // Intermetalics. – 2005. – V. 13. – P. 437–442.
Lasagni A., Holpzapfer C., Weirich T., Muklish F. Laser interference metallurgy: a new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films // Appl. Surf. Sci. – 2007. – V. 253, N 19. – P. 8070–8074.
Wochnowski C., Cheng Y., Meteva K., Sugioka K., Midorikawa K., Metev S. Femtosecond laser induced formation of grating structures in planar polymer substrates // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2005. – V. 7, N 9. – P. 493–500.
Liy Y., Barther J., Zhong J.X. Interference pattern from an array of coherent laser beams // J. Vac. Sci. Technol. – 2002. – V. B 20 , N 6. – P.2602 – 2605.
Mafune F., Kohno J., Takeda Y., Kondow T., Sawabe H. Structure and stability of silver nanoparticles in aqueous solution produced by laser ablation // J. Phys. Chem. B. – 2000. – V. 104. – P. 8333–8337.
Chem Y.H., Yet C.S. A new approach for the formation of alloy nanoparticles: laser synthesis of gold-silver alloy from gold-silver colloidal mixtures // Chem. Commun. – 2001. – V 4, N 1. – P. 371–372.
Liang C.H., Shimizu Y., Sasak T., Koshizaki N. Photoluminescence of ZnO nanoparticles prepared by laser ablation in different surfactant solutions // J. Phys. Chem B. – 2005. – V. 109, N 1. – P. 120–124.
El-Adavi M.K., El-Shehawey E.F. Heating a slab induced by a time-dependent laser irradiance. An exact solution // J. Appl. Phys. – 1986. – V. 60, N 7. – P. 2250–2255.
Hassan A.F., El-Nicklawy M.M., El-Adavi M.K. Heating effects induced by pulsed laser in semi-infinite target in view of the theory of linear systems // Opt. Laser. Tech. – 1996. – V. 28, N 5. – P. 337–343.
Rantala T.T., Levoska J.A. A numerical simulation method for the laser-induced temperature distribution // J. Appl. Phys. – 1989. – V. 65, N 12. – P. 4475–4479.
Amon E., Zving V., Soldan A. Metal drilling with CO2 laser beam // J. Appl. Phys. – 1989. – V. 65, N 12. – P. 4995–5002.
Rar A., Mazumber J. Two-dimensional model for material damage due to melting and vaporization during laser irradiation // J. Appl. Phys. – 1990. – V. 68. – P. 3884–3891.
Conde J.C., Lusquinos F., Gonzalez P. Temperature distribution an a material heated by laser radiation: modeling and application // Vacuum. – 2002. – V. 64. – P. 259–366.
Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. – Oxford: Clarendon Press, 1959. – 750 p.
Kawasumi H. Metal surface hardening by CO2 laser // Technocrat. – 1978. – V. 11, N 6. – P. 11–20.
