Název: LIPSS-based functional surfaces produced by multi-beam nanostructuring with 2601 beams and real-time thermal processes measurement
Další názvy: Funkční povrchy na bázi LIPSS vyrobené vícepaprskovým nanostrukturováním s 2601 paprsky a měřením tepelných procesů v reálném čase
Autoři: Hauschwitz, P.
Martan, Jiří
Bičišťová, R.
Ballardin Beltrami, Carlos
Moskal, Denys
Brodsky, A.
Kaplan, N.
Mužík, 1
Štepánková, D.
Brajer, J.
Rostohar, D.
Kopeček, J.
Prokešová, Lucie
Honner, Milan
Lang, Vladislav
Smrž, M.
Mocek, T.
Citace zdrojového dokumentu: HAUSCHWITZ, P. MARTAN, J. BIČIŠŤOVÁ, R. BALLARDIN BELTRAMI, C. MOSKAL, D. BRODSKY, A. KAPLAN, N. MUŽÍK, 1. ŠTEPÁNKOVÁ, D. BRAJER, J. ROSTOHAR, D. KOPEČEK, J. PROKEŠOVÁ, L. HONNER, M. LANG, V. SMRŽ, M. MOCEK, T. LIPSS-based functional surfaces produced by multi-beam nanostructuring with 2601 beams and real-time thermal processes measurement. Scientific Reports, 2021, roč. 11, č. 1, s. nestránkováno. ISSN: 2045-2322
Datum vydání: 2021
Nakladatel: Nature Research
Typ dokumentu: článek
article
URI: 2-s2.0-85119892388
http://hdl.handle.net/11025/46703
ISSN: 2045-2322
Klíčová slova: laserové nanostrukturování povrchu;měření teploty;akumulace tepla;infračervená radiometrie;LIPSS;vícepaprskové
Klíčová slova v dalším jazyce: laser surface nanostructuring;temperature measurement;heat accumulation, infrared radiometry;LIPSS;multibeam
Abstrakt: Unikátní kombinace ultrakrátkého vysokoenergetického pulzního laserového systému s výjimečnou kvalitou paprsku a uninového difrakčního optického prvku (DOE) umožňuje současnou produkci 2601 laserových stop uspořádaných do čtvercové matice 1 × 1 mm za méně než 0,01 ms. Úpravou laseru a parametrů zpracování může každá stopa obsahovat laserem indukované periodické povrchové struktury (LIPSS, vlnky), včetně LIPSS s vysokou prostorovou frekvencí (HFSL) a LIPSS s nízkou prostorovou frekvencí (LSFL). DOE umístěné před galvanometrickým skenerem umožňuje snadnou integraci a spojování vzoru na větších plochách. Kromě toho byla tvorba LIPSS poprvé monitorována pomocí rychlé infračervené radiometrie pro ověření možností kontroly kvality v reálném čase. Během výroby LIPSS byly po každém laserovém pulzu pozorovány plata tuhnutí, což umožňuje řízení procesu sledováním akumulace tepla nebo délky plat pomocí nového přístupu derivace signálu. Analýza plat tuhnutí po každém laserovém pulzu umožnila dynamickou kalibraci měření. Z měření byly pozorovány teploty akumulace tepla od 200 do 1000 °C a porovnány s teoretickým modelem. Měření teploty odhalilo zajímavé změny ve fyzice procesu laserové ablace. Navíc nejvyšší produktivita na ploše 40 × 40 mm dosáhla 1910 cm2/min, což je podle našich nejlepších znalostí nejvyšší prokázaná produktivita nanostrukturování LIPSS. Ukazuje tak velký potenciál pro účinnou výrobu funkčních povrchů na bázi LIPSS, které lze použít ke zlepšení mechanických, biologických nebo optických vlastností povrchu.
Abstrakt v dalším jazyce: A unique combination of the ultrashort high-energy pulsed laser system with exceptional beam quality and a novel Diffractive Optical Element (DOE) enables simultaneous production of 2601 spots organized in the square-shaped 1 × 1 mm matrix in less than 0.01 ms. By adjusting the laser and processing parameters each spot can contain Laser Induced Periodic Surface Structures (LIPSS, ripples), including high-spatial frequency LIPSS (HFSL) and low-spatial frequency LIPSS (LSFL). DOE placed before galvanometric scanner allows easy integration and stitching of the pattern over larger areas. In addition, the LIPSS formation was monitored for the first time using fast infrared radiometry for verification of real-time quality control possibilities. During the LIPSS fabrication, solidification plateaus were observed after each laser pulse, which enables process control by monitoring heat accumulation or plateau length using a new signal derivation approach. Analysis of solidification plateaus after each laser pulse enabled dynamic calibration of the measurement. Heat accumulation temperatures from 200 to 1000 °C were observed from measurement and compared to the theoretical model. The temperature measurements revealed interesting changes in the physics of the laser ablation process. Moreover, the highest throughput on the area of 40 × 40 mm reached 1910 cm2/min, which is the highest demonstrated throughput of LIPSS nanostructuring, to the best of our knowledge. Thus, showing great potential for the efficient production of LIPSS-based functional surfaces which can be used to improve surface mechanical, biological or optical properties.
Práva: © authors
Vyskytuje se v kolekcích:Články / Articles
OBD



Použijte tento identifikátor k citaci nebo jako odkaz na tento záznam: http://hdl.handle.net/11025/46703

Všechny záznamy v DSpace jsou chráněny autorskými právy, všechna práva vyhrazena.

hledání
navigace
  1. DSpace at University of West Bohemia
  2. Publikační činnost / Publications
  3. OBD