1
УДК 539.1.043;53.082.54;621.373.8
Определение спектрально-энергетических порогов
лазерной абляции под действием ультракоротких
лазерных импульсов в вакууме
© Е.Ю. Локтионов, Ю.С. Протасов, Ю.Ю. Протасов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
С использованием интерференционного микроскопа, выполненного по схеме Линни-
ка, экспериментально определены пороги лазерной абляции тонкопленочных
металлических и полимерных мишеней при воздействии ультракоротких (45 фс)
лазерных импульсов (266, 400, 800 нм). В качестве мишеней использовались микро-
томные срезы полимеров толщиной 5…7 мкм и металлические тонкие пленки,
полученные методом магнетронного распыления. Используемая методика опреде-
ления порогов, основанная на регистрации изменения диаметра кратера в зависи-
мости от энергии импульса падающего излучения, позволяет снизить требования
к оптическим свойствам поверхности исследуемого образца по сравнению c мето-
дикой, основанной на регистрации изменения глубины или объема кратера.
Ключевые слова:
лазерная абляция, спектрально-энергетические пороги, интер-
ференционный микроскоп, ультракороткие лазерные импульсы, металлические и
полимерные мишени.
Введение.
Лазерная абляция (удаление вещества с поверхности
облучаемой мишени) происходит в результате конкурирующих опто-
теплофизических, газо- и плазмодинамических процессов с соответ-
ствующими им скоростями (толщиной удаляемого слоя вещества в
единицу времени или при однократном импульсе воздействия).
В случае когда скорость удаления вещества подчиняется закону
Аррениуса [1] и ее абсолютные величины составляют
h
*
~ 10
–12
…
10
–10
м/импульс, а сам процесс светоэрозии не носит взрывного ха-
рактера, говорят о лазерной десорбции [2]. Под абляцией, как прави-
ло, понимается удаление вещества с облучаемой поверхности с ха-
рактерными скоростями
h
*
~ 10
–9
…10
–7
м/импульс, носящее взрывной
характер [3]. При воздействии лазерного излучения с высокой плот-
ностью энергии (
W >
5
W
a
, где
W
a
— ее пороговое значение) в объеме
конденсированной мишени может происходить фазовый взрыв, при-
водящий к возрастанию скорости абляции до
h
*
> 10
–6
м/импульс
[4–6]. Скорость абляции определяется механизмом передачи энергии
лазерного излучения веществу мишени, который может быть оптиче-
ским (эффективный коэффициент поглощения определяется глуби-
ной поглощения излучения с заданной длиной волны) и тепловым
(эффективный коэффициент поглощения пропорционален величине
электронной теплопроводности) [7, 8].
