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激光加工中光化学作用的检测方法分析

2013-03-03 00:05
老猫
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  能谱检测或电子探针分析主要对待测物表面采集数据,待测物表面的任何污染都可能对检测结果产生重要影响。检测分析结果得到的更多的是材料产生光化学反应的概率,把检测结果与激光光子能量、材料的结构、化学键能以及其能级跃迁的特点相结合,可以进一步明确激光作用材料产生的光化学作用。

  1.3 加工表面材料特性变化的检测分析

  激光加工中的光化学作用可能使被加工材料的物理化学特性发生变化,包括导电压电性、荧光发光等特性的变化,对材料的特性变化的检测主要基于激光加工材料的最终产物,可在结构成分分析的基础上进一步明确新物质的产生及结构变化的结果,是研究激光光化学作用的常用辅助分析手段。

  采用探针式电阻率测试仪对248nm准分子激光辐照后的PVDF表面电导率进行检测发现,激光辐照后PVDF电导率提高了9个数量级,实现了由绝缘到导电的转变,证实了拉曼光谱和XPS检测分析的结果。Subrata Kundu等人用原子力显微镜探针技术研究PVA的光化学作用致导电性变化,证实了光化学作用生成导电性纳米级钯线.对材料的荧光发光特性的检测多采用荧光光谱仪,A.Athanassiou和秦川丽等人对激光辐照前后的PMMA及PE的荧光检测证实了激光光化学作用生成了新物质,激光光化学作用可能导致材料原有的荧光特性消失或者产生光致缺陷新物质而发光。

  1.4 加工表面微观表面的形貌分析

  激光光化学作用所产生的加工表面微观形貌与激光热作用得到的表面形貌有显著区别。激光热作用会在材料被加工区域产生裂纹、熔融沉积、气泡、溅射碎片、热影响区、暗化等缺陷。激光光化学作用得到的“冷”加工的表面通常比较良好,大多无热裂纹、无熔融沉渣、边缘锐利整洁、组织细化、热影响区小甚至可以忽略,如图2所示。因此,激光加工表面的微观形貌特征观察分析,可以在结构和组成成分变化分析的基础上作为研究激光光化学作用机理的补充描述,是一种激光光化学作用的辅助分析方法,观察微观形貌特征常用手段有光学显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等,其中,扫描电镜(SEM)由于观察景深大、观察效果好、使用方便被广泛采用。

激光抛光的蓝宝石表面形貌

图2 激光抛光的蓝宝石表面形貌

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