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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The transparent processing of the transition of the セラミック material is very important. This year, the rapid observation of the phenomenon of temporal transition is of great concern. At first, the processing system of the パルスレーザの processing 実験 system is based on the づいて, and the マイクルソン干渉记のポンププローブ観看组をconstructed しました. Time-decomposed measurement method: とマイケルソン干渉组み合わせることで, ultra-short パルスレーザ irradiated material Material surface deformation process を, ピコ second かつナノメートルの time space スケールで measurement することを eye refers to す.それに、上记の実験式により、quartz ガラス Material のパルスをReceived ける时のInitial surface shape の変化を観看した. Image of the surface of the material before and after processing The surface shape change within ps can be obtained with the accuracy of the original surface shape. After irradiation, the material is transformed into a shape with a speed of 100 km/s within 5 ps and is super-divided.なお, このようなsurface observation, various materials, に対応できるので,これからセラミックなどのopaque material に実士する簌ある. The above research has contributed to the physical properties of the material and the target of the irradiation and irradiation of the material. The above-mentioned research and development of parallel materials and materials are carried out by the Institute of Electronic Engineering Investigation of the domain creation process and processability of the TSL (Transition Selection Process) processing method. The electron excitation field (metallic phase) inside the material is generated and developed during the irradiation of the フェムトレーザ.実験によって, セラミックのsurface scattering をlower reductionさせ, high-density fine electron excitation field をinduced successすることにしました. Finally, the use of ultra-high-speed カメランをして, セラミック material and TSL processing material removal Go to メカニズムを明らかにし, セラミック material のprocessing efficiency を大にUPさせました.