Düsseldorf 2007 – wissenschaftliches Programm
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K: Fachverband Kurzzeitphysik
K 1: Laserstrahldiagnostik
K 1.6: Vortrag
Montag, 19. März 2007, 15:45–16:00, 6E
Untersuchungen zur Schmelzdynamik bei der Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen — •Ilja Mingareev und Alexander Horn — Lehrstuhl für Lasertechnik RWTH Aachen, Steinbachstr. 15, 52074 Aachen
Die physikalischen und technologischen Grenzen bei der Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen sowie die materialspezifische Prozessparametrisierung sind für viele Materialien noch weitgehend unbestimmt. Zum Verständnis der transienten physikalischen Vorgänge ist eine direkte Prozessvisualisierung erforderlich.
Die Dynamik der durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung (tp=80 fs, λ=810 nm) induzierten Schmelzen sowie Abtragen und Plasmadynamik an Metallen (Al, Cu, Fe, W) werden mittels zeit- und ortsaufgelöster Pump&Probe-Schattenphotographie und quantitativer Phasenmikroskopie untersucht. Die verwendeten Meßmethoden ermöglichen eine in-situ Beobachtung der physikalischen Vorgänge auf Submikrometer-Skalen bis τ=1,6 µs nach Bestrahlung mit einer Zeitauflösung von ca. 100 fs. Durch Bestrahlung der Metalloberflächen mit Einzelpulsen werden zusammenhängende Schmelzfilme und -jets ca. 700 ns nach dem Puls beobachtet. Qualitative Unterschiede der Dynamik des Aufschmelzens und Wiedererstarrens sowie die induzierte Morphologie werden in Abhängigkeit von Parametern der Laserstrahlung festgestellt. Die zeitliche Entwicklung der Abtragsdynamik kann phänomenologisch in mehrere charakteristische Zeitbereiche unterteilt werden und wird vorgestellt.