Lazerli ablasyon

Lazer ablasyoni (inglizcha: laser ablation) — lazer impulsi bilan sirtdan moddani olib tashlash usuli.. Lazerning kam quvvatida, modda erkin molekulalar, atomlar va ionlar shaklida bugʻlanadi yoki sublimatsiyalanadi, yaʼni nurlangan sirt ustida zaif plazma hosil boʻladi, odatda bu holda toʻq, porlamaydigan (bu rejim koʻpincha lazer desorbsiyasi deb ataladi). Lazer impulsining quvvati zichligi ablasyon rejimi chegarasidan oshib ketganda, mikroportlash natijasida, modda yuzasida krater hosil boʻlib, uchuvchi qattiq va suyuq zarralar (aerozol) bilan birga, porlayotgan plazma paydo boʻladi. Lazer ablasyon rejimi baʼzan lazer uchqunlari deb ham ataladi (analitik spektrometriyadagi anʼanaviy elektr uchquniga oʻxshash, „ uchqun chiqishi“).

Lazer ablasyonu analitik kimyo va geokimyoda moddalarni toʻgʻridan-toʻgʻri mahalliy va qatlamli tahlil qilish uchun ishlatiladi (toʻgʻridan-toʻgʻri namuna tayyorlamasdan). Lazer ablasyonu paytida modda yuzasining kichik bir qismi plazma holatiga oʻtkaziladi va keyin u, masalan, emissiya yoki massa spektrometriya usullari bilan tahlil qilinadi. Qattiq namunalarni tahlil qilish uchun mos usullar lazerli uchqun emissiya spektrometriyasi (LIES; eng. LIBS yoki LIPS) va lazer uchqunli massa spektrometriyasi (LIMS) hisoblanadi. Soʻnggi paytlarda LA-ICP-MS usuli (induktiv bogʻlangan plazma va lazer ablasyonu bilan massa spektrometriyasi) jadal rivojlanmoqda, bunda tahlil lazer ablasyonu (aerozol) mahsulotlarini induktiv bogʻlangan plazmaga oʻtkazish va keyinchalik aniqlash orqali amalga oshiriladi. massa spektrometridagi erkin ionlarning. Sanab oʻtilgan usullar analitik atom spektrometriya usullari guruhiga va elementar tahlil usullarining umumiy toʻplamiga kiradi (qarang. Analitik kimyo).

Lazer ablasyon usuli ikkala element va izotoplarning konsentratsiyasini aniqlash uchun ishlatiladi. U ion probi bilan raqobatlashadi. Ikkinchisi ancha kichikroq tahlil qilinadigan hajmni talab qiladi, lekin odatda ancha qimmatroq.

Lazer ablasyonu sirtni nozik texnik ishlov berish va nanotexnologiya uchun ham qoʻllaniladi (masalan, bir devorli uglerod nanotubalarini sintez qilishda).

Terminologiya

Lazerli ablasyon atamasi ilmiy adabiyotlarda nozik plyonkalar olish, lazer namunalarini olish va materiallarni qayta ishlash kabi sohalarda keng qoʻllaniladi. Jismoniy adabiyotlarda ablasyon (lat. ablatio „tortib olish“) murakkab fizik-kimyoviy jarayonlar majmuini anglatadi, natijada modda fazalar interfeysidan chiqariladi. Lotin ildizining maʼnosiga koʻra, ushbu atama moddaning har qanday olib tashlanishini tavsiflash uchun ishlatilishi mumkin. Shu munosabat bilan, atama ostida lazer ablasyonu keng maʼnoda lazer nurlanishining taʼsiri ostida moddani olib tashlash jarayoni, shu jumladan bugʻlangan materialni ham, kimyoviy etchingning uchuvchan mahsulotlarini ham olib tashlash tushuniladi.

Adabiyotda ovulyatsiya kimyoviy bogʻlanishlarning yoʻq qilinishi va yorugʻlik taʼsirida erkin molekulalar, atomlar va ionlarning paydo boʻlishi natijasida yuzaga keladigan moddalarni olib tashlash jarayoni tushunilganda atamaning haddan tashqari tor talqinini topish mumkin. Shuni taʼkidlash kerakki, ablasyon atamasi fanlararo boʻlib, adabiyotda lazerlar paydo boʻlishidan ancha oldin paydo boʻlgan. Shunday qilib, u metall namunasiga elektr razryadi, issiq gaz oqimi, plazma taʼsirida moddani olib tashlash jarayonini tavsiflash uchun ishlatilgan. Kosmonavtika va aviatsiyada ablativ himoya atamasi maxsus himoya material qatlamining erishi va bugʻlanishi uchun issiqlikni tanlash orqali fyuzelyaj elementlarining haddan tashqari qizishini samarali kamaytirish usulini anglatadi. Bundan tashqari, shuni taʼkidlash kerakki, bu atama geologiya va glatsiologiyada erish va bugʻlanish natijasida muzlik yoki qor massasining kamayishini bildirish uchun ishlatiladi.

Koʻpgina tadqiqotchilar lazer ablasyon atamasi bilan, lazer nurlanishining modda bilan oʻzaro taʼsiri jarayonini tushunadilar, bunda erish, bugʻlanish yoki darhol sublimatsiya jarayoni sodir boʻlib, bugʻlar va past haroratli plazma hosil boʻladi; odatda, bu jarayonlar boshlangʻich moddaning zarralari va tomchilarining har tomonla uchishi ham kuzatiladi.

Lazer ablasyonining asosiy xarakterli xususiyatlari quyidagilardan iborat:

Usulning afzalliklari

Lazer ablasyonu turli sohalarda qoʻllaniladi:

Lazerli bug ' fazasini choʻktirish (LPA yoki PLD — pulsed laser deposition) — bu yuqori energiyali lazer nurlanishiga taʼsir qilish natijasida maqsadli materialning tez erishi va bugʻlanishi, soʻngra vakuumda püskürtülmüş materialni nishondan substratga oʻtkazish va uni choʻktirish jarayoni.

Usulning afzalliklari quyidagilardan iborat:

Usulning tavsifi

La\A mexanizmining batafsil tavsifi juda murakkab, mexanizmning oʻzi lazer nurlanishi bilan maqsadli materialni ablasyon jarayonini, yuqori energiyali ionlar va elektronlarni oʻz ichiga olgan plazma mash’alasini ishlab chiqishni va substratdagi qoplamaning kristalli oʻsishini oʻz ichiga oladi. La jarayonini umuman toʻrt bosqichga boʻlish mumkin:

Ushbu bosqichlarning har biri qoplamaning fizik-mexanik va kimyoviy parametrlari va shuning uchun tibbiy-biologik ishlash xususiyatlari uchun juda muhimdir.

Atomlarni material hajmidan olib tashlash moddaning massasini sirtga bugʻlash orqali amalga oshiriladi. Elektronlar va qoplama ionlarining dastlabki emissiyasi sodir boʻladi, bugʻlanish jarayoni tabiatan koʻpincha termaldir. Ushbu nuqtada lazer nurlanishining kirib borish chuqurligi lazer nurlanishining toʻlqin uzunligiga va nishon materialining sinishi indeksiga, shuningdek, maqsadning gʻovakliligi va morfologiyasiga bogʻliq.

Lazer ablasyonini tadqiq qilish boʻyicha birinchi ishlar 1962 yilda lazerlar paydo boʻlganidan boshlab, amalga oshirilib kelmoqda. Koʻpgina ishlarda 1960-yillarda mikrosaniyali lazer impulslari ishlatilgan. Ushbu tur uchun, kuzatilgan hodisalarni yuqori aniqlik bilan tasvirlaydigan issiqlik modeli yaratildi . Lazer texnologiyasining rivojlanishi 80-yillarning boshlarida, lazer ablasyon ishlarining aksariyati nanosekundlik lazer impulslari yordamida amalga oshirilishi mumkin boʻldi. Keyingi oʻn yillikda pikosekundli lazerli ablasyon tadqiqotlari tobora rivojlanib kelmoqda. Soʻnggi 20 yil ichida femtosekundlik impuls davomiyligi boʻlgan lazerlardan foydalanish keng rivojlanishi kutiladi.

Samolyotning texnologik jihatdan muhim parametrlari

Materialni substratga qoʻllashda plyonkalarning oʻsishiga, fizik-mexanik va kimyoviy xususiyatlariga taʼsir koʻrsatadigan la ning asosiy muhim texnologik parametrlarini ajratish mumkin:

Hozirgi vaqtda ion-plazma vakuum texnikasi uchun mos boʻlgan uchta plyonka oʻsish mexanizmi tasvirlangan:

Usulning kamchiliklari

Lazerli ablasyon usuli spektrning koʻrinadigan va yaqin IQ mintaqasida lazer nurlanishini kam singdiradigan (turli moddalarning oksidlari) yoki aks ettiruvchi (bir qator metallar) moddalarning plyonkalarini olish bilan bogʻliq muayyan qiyinchiliklarga ega. Usulning muhim kamchiligi-bu nishon materialidan foydalanishning past darajasi, chunki uning intensiv bugʻlanishi fokal nuqta kattaligi (~10 sm) bilan belgilanadigan tor eroziya zonasidan kelib chiqadi.2) va natijada kichik yogʻingarchilik maydoni (~10 sm2). Lazerli püskürtme paytida maqsadli materialning foydali koeffitsienti qiymati 1-2% yoki undan kam. Eroziya zonasida krater hosil boʻlishi va uning chuqurlashishi moddaning fazoviy tarqalish burchagini oʻzgartiradi, buning natijasida plyonkalarning qalinligi va tarkibi jihatidan bir xilligi yomonlashadi, shuningdek nishonni ishdan chiqaradi, bu ayniqsa yuqori chastotali püskürtme uchun xosdir (impulslarning chastotasi taxminan 10 kHz). Plyonkalarning bir xilligini oshirish va nishonning ishlash muddatini koʻpaytirish nishonni tekis parallel skanerlash tezligi tizimidan (~1 m/s) foydalanishni talab qiladi, bu esa qoʻshni fokal dogʻlarning bir-biriga yopishishini oldini oladi va shu sababli nishonning mahalliy qizib ketishi va unda chuqur kraterlar paydo boʻlishi, ammo bu ichki qurilmaning dizayni va püskürtme jarayonini sezilarli darajada murakkablashtiradi.

Shuningdek qarang

Eslatmalar

Havolalar

uz.wikipedia.org