液相環(huán)境下飛秒激光燒蝕金屬靶材的機(jī)理.pdf

1、飛秒激光與材料相互作用產(chǎn)生的一些奇妙現(xiàn)象引起了研究者的極大關(guān)注。當(dāng)飛秒脈沖激光以材料燒蝕閾值附近的能量密度入射到靶材表面時(shí)，會(huì)發(fā)生激光燒蝕，產(chǎn)生納米粒子。納米粒子的大小和激光能量密度，脈沖寬度，波長(zhǎng)等參數(shù)有關(guān)，但是在氣相環(huán)境之制備的金屬納米顆粒大小不易控制，易團(tuán)簇，而且實(shí)驗(yàn)條件要求比較高。因此在液相環(huán)境下激光燒蝕制備納米粒子成為人們研究的熱點(diǎn)。然而對(duì)液相環(huán)境下飛秒激光的燒蝕機(jī)理以及液體對(duì)激光燒蝕的影響還不清楚，因此研究液體對(duì)飛秒激光燒蝕

2、的影響及其機(jī)理有助于進(jìn)一步研究如何制備更好的納米粒子提供理論支持。
　　 本文首先介紹了飛秒激光技術(shù)概況、飛秒激光與物質(zhì)相互作用的原理及其表現(xiàn)出來(lái)的新特征、然后概述了飛秒激光的主要應(yīng)用以及飛秒激光燒蝕靶材制備納米粒子的研究進(jìn)展，飛秒激光與物質(zhì)相互作用的理論研究概況以及在液體環(huán)境下飛秒激光燒蝕制備納米粒子的研究現(xiàn)狀。
　　 其次介紹了飛秒激光與金屬相互作用機(jī)理的理論模型，并在經(jīng)典雙溫模型的基礎(chǔ)上，建立了描寫(xiě)液相環(huán)境下飛秒激

3、光燒蝕金屬材料修正模型。然后以銅靶為例，對(duì)水膜環(huán)境下飛秒激光燒蝕金屬靶材的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并分析討論了在不同水膜深度下電子和晶格溫度隨時(shí)間演化的規(guī)律，以及水膜深度和激光能量密度對(duì)飛秒激光燒蝕金屬靶材制備納米粒子的形貌的影響。結(jié)果表明：水膜深度越深，激光能量損失越多，晶格的耦合時(shí)間越短，越有利于制備小粒徑的納米粒子；激光能量密度越大，電聲耦合時(shí)間越長(zhǎng)，越不利于制備小粒徑的納米粒子。由于水對(duì)激光的吸收特性，在實(shí)驗(yàn)中必須選擇合理的水