Funkcionalizace povrchu (LIPSS) s profily Top-Hat
Referenční projekt
Laserem indukované strukturování s přizpůsobeným rozložením ohniskové intenzity
Navzdory ztrátě intenzity směrem k okraji profilu a souvisejícím nehomogenitám jsou pro strukturování povrchů preferovány Gaussovy distribuce intenzity. Ve spolupráci s Otto Schott Institute for Materials Research v Jeně asphericon analyzoval účinek distribucí Top-Hat s ohledem na jejich vhodnost pro generování laserem indukovaných periodických povrchových struktur (LIPSS) na nerezové oceli.
Detaily projektu
Ačkoli lze Gaussovské rozložení intenzity použít pro přímou funkcionalizaci povrchu, existují nedostatky týkající se kvality. Intenzita na okrajích paprsku klesá a způsobuje tak nehomogenitu. Velký potenciál nabízí přizpůsobení rozložení ohniskové intenzity. Komponenta pro tvarování svazku a|AiryShape zajišťuje, že při jednom nastavení lze generovat několik rozložení intenzity v různých pracovních rovinách. Ve spolupráci s Otto Schott Institute of Materials Research (OSIM) v Jeně asphericon analyzoval různé přizpůsobené distribuce intenzity (např. Top-Hat, Donut) s ohledem na jejich vhodnost pro generování laserem indukovaných periodických povrchových struktur (LIPSS = laserem indukované periodické povrchové struktury) na nerezové oceli.
Realizace projektu
LIPSS vznikají interferenčními efekty v místě zaostřeného laserového svazku na povrchu materiálu. Jsou mnohem menší než ty realizované přímou ablací materiálu a fungují jako mřížka, zatímco jejich perioda je blízká počáteční vlnové délce laseru. Obrázek a ukazuje vzor LIPSS vytvořený jednosměrným skenováním povrchu mezi dvěma sousedními skenovacími liniemi a profilem gaussovského profilu ve středu svazku. Odpovídající průměr ohniskové skvrny (2wf = 34 ?m) je označen kroužkem na rastrovacím elektronovém mikrosnímku (SEM).
Obrázek: Skenovací elektronové mikrofotografie povrchů nerezové oceli strukturované pomocí LIPSS; bílé kruhy označují průměry svazku ohniskových bodů, bílé šipky označují směr; vložky ukazují průřezy profilů nosníků
Je zřejmé, že generované struktury podobné mřížce sestávají z vysoce pravidelných LIPSS orientovaných kolmo k lineární polarizaci. Mikrofotografie odhaluje, že LIPSS lze koherentně zapisovat na velkou plochu navzdory procesu řádkového skenování. Vlastnosti mřížky s ohledem na prostorovou periodu, orientaci a homogenitu lze kvantitativně popsat pomocí 2D-FT mikrofotografie SEM. Profily Top-Hat (obr. b a c) byly generovány pomocí a|AiryShape. Mikrofotografie SEM na obr. c ukazuje, že rychlost skenování lze zdvojnásobit bez další optimalizace parametrů zpracování. Vypočtená Fourierova transformace ukazuje, že kvalita povrchového vzoru zůstala téměř konstantní, přičemž se zkrátila doba zpracování faktorem 2 (cca 30 s na cm2), což má za následek významnou výhodu pro ekonomické škálování procesu strukturování na velké povrchové plochy.
Stručný pohled na optiku pro funkcionalizaci povrchů (LIPSS)
- Kompaktní modulátory svazku pro generování zaostřeného svazku Top-Hat
- Zdvojnásobení rychlosti skenování
- Snížení doby zpracování o faktor 2 při konstantní kvalitě vzoru povrchu
Zjistěte více o principu našeho modulátoru svazků a|AiryShape na: asphericon.com/cs/solutions/products/beamtuning/beam-shaping/
