Laser processing method of ceramic material by transient control of transparency

瞬态控制透明度的陶瓷材料激光加工方法

• 批准号: 22KJ1128
• 负责人: WEI CHAORAN
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1128/
• 关键词: レーザ加工; マイケルソン干渉計; ポンププローブ観察法; 微細加工

セラミック材料の過渡的透明化加工を実現するために、材料がレーザパルスに照射される最初期に起こる現象が非常に重要となる。今年度、その時の過渡的な現象の高速度観察に注目した。最初に、パルスレーザの加工実験系に基づいて、マイクルソン干渉計のポンププローブ観察系を構築しました。時間分解計測法とマイケルソン干渉計を組み合わせることで，超短パルスレーザ照射後の材料表面の変形過程を，ピコ秒かつナノメートルの時空間スケールで計測することを目指す。それに、上記の実験系により、石英ガラス材料のパルスを受ける時の最初期の表面形状の変化を観察した。加工前後の材料表面の干渉縞画像を干渉縞解析プログラムによる解析し、レーザ照射後100 ps以内の表面形状変化履歴をナノメートルオーダーの精度で取得した。照射直後の5 ps内に材料の変形速度が100 km/sを超えることが分かった。なお、このような表面観察は多種の材料に対応できるので、これからセラミックなどの不透明材料に実施する予定がある。以上の研究はパルスレーザの照射によりセラミック材料の物性を制御する目標に貢献する。上記の研究と並列して、セラミック材料でのパルスレーザによる局所電子励起領域の生成過程及びTSL（過渡選択的レーザ）加工法の加工性について調査した。フェムト秒レーザ照射時ジルコニアセラミック材料内部の電子励起領域（金属相）の生成と発展過程を明らかにした。実験によって、セラミックの表面散乱を低減させ、高密度微細電子励起領域を誘導することに成功しました。最後に、超高速カメラ観察技術を使用して、セラミック材料のTSL加工の材料除去メカニズムを明らかにし、セラミック材料の加工効率を大幅に向上させました。

セ ラ ミ ッ ク の transition of transparent material processing を be presently す る た め に, material が レ ー ザ パ ル ス に irradiation さ れ る に up early most こ る phenomena are very important と に が な る. This year, the な phenomenon of <s:1> transition is being observed at a high speed 観 and に. Pay close attention to た. Initial に, パ ル ス レ ー ザ の processing be 験 に basic づ い て, マ イ ク ル ソ ン dry involved meter の ポ ン プ プ ロ ー ブ 観 examine system を build し ま し た. Time decomposition method of measuring と マ イ ケ ル ソ ン dry involved を groups み close わ せ る こ と で, ultrashort パ ル ス レ ー ザ の の material surface after irradiation process を - shape, ピ コ seconds か つ ナ ノ メ ー ト ル spatial ス の ケ ー ル で す meter test る こ と を refers す. Youdaoplaceholder0, as mentioned above, the initial surface shape <e:1> of the <s:1> experimental system によ and quartz ガラス material <s:1> パ スを スを is subject to ける, and the <s:1> initial surface shape <e:1> change を観 is observed as た. の material surface before and after processing の dry involved stripe portrait を dry involved stripe parsing プ ロ グ ラ ム に よ る analytical し, レ ー ザ after irradiation within 100 ps の surface shape - shoe bearing を ナ ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー の で accuracy obtained し た. After irradiation, within <s:1> 5 ps, the <s:1> deformation speed of the に material が is が100 km/sを over える <s:1> とが minutes った った. な お, こ の よ う な surface 観 examine は various の materials に 応 seaborne で き る の で, こ れ か ら セ ラ ミ ッ ク な ど の opaque material に be applied す る designated が あ る. Above の research は パ ル ス レ ー ザ の irradiation に よ り セ ラ ミ ッ の ク material property を suppression す る target に contribution す る. Written の research と parallel し て, セ ラ ミ ッ ク material で の パ ル ス レ ー ザ に よ る bureau electronic wound up の generation process and び TSL (transition sentaku レ ー ザ) processing method の processability に つ い て survey し た. フ ェ ム ト seconds レ ー ザ light ジ ル コ ニ ア セ ラ ミ ッ ク material internal の electronic wound up (metal) の generated と 発 exhibition process を Ming ら か に し た. Be 験 に よ っ て, セ ラ ミ ッ ク の surface scattered を low cut さ を せ, high density micro electron excitation field induced す る こ と に successful し ま し た. Final に, ultra-high speed カ メ ラ を 観 examine technique using し て, セ ラ ミ ッ ク material の TSL processing の materials to remove メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に し, セ ラ ミ ッ の ク materials processing services rate を に sharply upward さ せ ま し た.

项目成果

超短パルスレーザ照射時の材料表面膨張過程のナノスケール計測

超短脉冲激光照射期间材料表面膨胀过程的纳米级测量

• 发表时间: 2023
• 作者: 緒方亜文;緒方亜文;中村優;中村優;WEI CHAORAN，伊藤 佑介，服部 隼也，孫 慧傑，北村 章吾，杉田 直彦
• 通讯作者: WEI CHAORAN，伊藤 佑介，服部 隼也，孫 慧傑，北村 章吾，杉田 直彦