.1. Irradiation of a copper plate a

.1. Irradiation of a copper plate at room temperature
The micrographs in Fig. 1 show the irradiated regions of a copper plate after 10 and 100 pulses. In both cases, at the site with the highest fluence, a crater formed. After ten pulses, the diameter of the central part of the crater was about 20 μm, which increased to approximately 25 μm after 100 pulses. The crater depth was only a few micrometres, but it deepened considerably after 100 pulses. The energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) showed 7.8% oxygen at the place of the ablation crater and the rest only was copper.

Fig. 1.
The surface after irradiation of the copper plate at the room temperature (a) after 10 pulses, (b) after 100 pulses.

After 10 pulses, only one arc with the width of 70° was molten up to the distance of 150 μm from the crater. After 100 pulses, a molten area encompasses a quasi-circular area with the radius of 100–150 μm around the crater, this is close to 0.55–0.65 J/cm−2isophote. Intense splashing occurred as a result of the large plume pressure generated by the most intensive part of the laser beam.
In both cases, the molten material was radially expelled from the crater, but not evenly in all directions. The largest distance was around 90 μm, and the smallest around 20 μm from the crater centre after 100 pulses.
The surface covered with ejected material was wavelike, indicating turbulent movement of the molten material. This movement caused formation and splashing of droplets around the crater, some of the droplets even attained the diameter of 5 μm. At larger distances, smaller droplets were present, probably originated from the plasma plume. Similar results have been observed by using the same laser on different metals [16],[17] and [18].
3.2. Irradiation of a copper plate at 360 °C
Fig. 2 shows the irradiated surface after 100 pulses in each region. The craters were surrounded by a wavelike molten region with a radius of approximately 160 μm. These regions were arcs with an angle of around 270°.

Fig. 2.
Capillary waves in the vicinity of the crater on the copper plate, heated to 360 °C. The positions 1, 2, 3 indicate the positions for EDS-analysis (the content of O: (1) 17.54 wt.%, (2) 15.44 wt.% and (3) 14.32 wt.%).
Craters also occurred, but they appeared much shallower than on the cold plate (compare Figs. 1b and 2). The profilometry of one crater (Fig. 3) showed that the crater depth was slightly more than 5 μm, and its thickness at the-half-depth was 35 μm.

Fig. 3.
Stylus profilometry in the area of the narrow part of the crater.
The bottom of this crater was not flat since it was close to the target surface. The absorption of the plasma is high due to the incident laser radiation. This regime is restored because the density of ionised species is also high. However, in our experiment the pulse duration of the laser was long (about 6 ns), and therefore it can be assumed that the absorption coefficient oscillates in magnitude during laser irradiation. Similar behaviour was described in Refs. [17] and [18]. The crater is caused by the intense radiation near the cathode of the laser tube.
EDS-analysis (Fig. 2) showed that the content of O at the place 1 was 17.54 wt.%, at the place 2–15.44 wt.% and at the place 3–14.32 wt.%. The content of oxygen was higher (∼16%) than when the Cu-surface was cold. Those three locations were chosen at different distances from the crater centre. The content of O decreased with the distance from the centre.
Despite of the fact, that some differences were observed between different sites after 100 pulses, the most outstanding feature was the formation of apparently periodic concentric waves around the craters.
The surface waves indicated in Fig. 2 were investigated in more detail. These regions were also free of any significant disturbances and droplets. The enlarged micrographs of these regions, along with the corresponding FIB cross-sections, are shown in Fig. 4.

Fig. 4.
The waves on a heated copper plate after 100 pulses. (a) A region indicated by A in Fig. 2, (b) the FIB cross-section of the same area. (c) An area indicated by B in Fig. 2, (d) the FIB cross-section of the same area. A thin oxide layer covers the surface. Beneath are equiaxed copper grains, with some twin boundaries.
FIB cross-sections revealed that the whole surface was covered with a thin—few 100 nm thick oxide layer, which was formed due to the interaction between oxygen in the air and molten copper. Beneath the oxide layers, there was a polycrystalline microstructure. It consisted of copper grains separated by high-angle grain boundaries. Twin boundaries were also observed within some grains. It was not possible to determine the thickness of the molten surface layer from the inspection of the microstructure. The waves could be observed on the copper plate, which was slightly exaggerated by the oxide layer. However, the height of waves was less than 1 μm, as estimated from the FIB cross-sections.
The copper

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

.1 วิธีการฉายรังสีที่แผ่นทองแดงที่อุณหภูมิห้องMicrographs ในรูปที่ 1 แสดงภูมิภาค irradiated ของแผ่นทองแดงหลังจากพัลส์ 10 และ 100 ในทั้งสองกรณี ไซต์กับ fluence สูง ปล่องภูเขาไฟที่เกิดขึ้น หลังจากพัลส์สิบ เส้นผ่าศูนย์กลางของส่วนกลางของปล่องภูเขาไฟก็ประมาณ 20 ไมครอน ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 25 ไมครอนหลังจาก 100 พัลส์ ความลึกปล่องรวมแสงกี่เท่านั้น แต่มันลึกมากหลังจากพัลส์ 100 การพลังงาน dispersive X-ray สเปกโทรสโก (EDS) พบ 7.8% ออกซิเจนที่สถานที่ผ่าตัดปล่อง และเหลือเพียงเป็นทองแดงรูปที่ 1 ผิวหลังจากฉายรังสีของแผ่นทองแดงที่อุณหภูมิห้อง (ก) หลังจากพัลส์ 10, (ข) หลังจาก 100 พัลส์ หลังจากพัลส์ 10 โค้งเดียวเท่ากับความกว้างของมุม 70 องศาถูกหลอมเหลวจนถึงระยะของ 150 μ m จากปล่องภูเขาไฟ หลังจากพัลส์ 100 บริเวณหลอมครอบคลุมบริเวณวงกลมกึ่งกับรัศมีของ 100 – 150 ไมครอนรอบปล่อง นี้ใกล้ 0.55-0.65 J/cm−2isophote สาดที่รุนแรงเกิดขึ้นเป็นผลมาจากความดันเบิ้ลพลูมขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้น โดยส่วนมากของแสงเลเซอร์ในทั้งสองกรณี วัสดุหลอมส่วนถูกไล่ออก จากปล่องภูเขาไฟ แต่ไม่สม่ำเสมอ ในทุกทิศทาง ระยะทางที่ใหญ่ที่สุดเป็นประมาณ 90 ไมครอน และμ m ประมาณ 20 ที่เล็กที่สุดจากศูนย์กลางของปล่องภูเขาไฟหลังจาก 100 พัลส์พื้นผิวที่ปกคลุม ด้วยวัสดุเลื่อนถูก wavelike แสดงการเคลื่อนไหวปั่นป่วนของวัสดุหลอมเหลว การเคลื่อนไหวนี้เกิดจากการก่อตัวและการกระเซ็นของหยดรอบ ๆ ปล่องภูเขาไฟ บางหยดแม้บรรลุการผ่า 5 μ m เวลาระยะทางขนาดใหญ่ หยดเล็กได้ในปัจจุบัน อาจจะมาจากเบิ้ลพลูมพลาสม่า ผลที่คล้ายกันได้รับการปฏิบัติ โดยใช้เลเซอร์เหมือนกันโลหะอื่น [16], [17] [18]3.2. การฉายรังสีที่แผ่นทองแดงที่ 360 ° Cรูป 2 แสดงพื้นผิว irradiated หลัง 100 พัลส์ในแต่ละภูมิภาค หลุมอุกกาบาตที่ถูกล้อมรอบไป ด้วยพื้นที่หลอม wavelike ที่มีรัศมีประมาณ 160 ไมครอน ภูมิภาคเหล่านี้มีส่วนโค้ง ด้วยมุมประมาณ 270 องศารูป 2 คลื่นฝอยใกล้ปล่องภูเขาไฟบนแผ่นทองแดง ความร้อน 360 องศาเซลเซียส ตำแหน่ง 1, 2, 3 ระบุตำแหน่งสำหรับ EDS วิเคราะห์ (เนื้อหา 17.54 wt.% O: (1) wt.% 15.44 (2) และ (3) 14.32 wt.%)หลุมอุกกาบาตที่เกิดขึ้นยัง แต่พวกเขาปรากฏตัวมากลึกกว่าบนแผ่นเย็น (เปรียบเทียบมะเดื่อ. 1b และ 2) Profilometry ของปล่องหนึ่ง (รูป 3) พบว่า ความลึกของปล่องภูเขาไฟขนาดเล็กกว่า 5 ไมโครเมตร และความหนาที่ลึกครึ่งตัว 35 ไมครอนรูป 3 สไต profilometry ในพื้นที่ของส่วนแคบของปล่องภูเขาไฟด้านล่างของแอ่งนี้ไม่แบนแสนพื้นผิวเป้าหมาย การดูดซึมของพลาสมาจะสูงเนื่องจากรังสีเลเซอร์แก้ไขปัญหา ระบอบการปกครองนี้จะคืนค่าได้เนื่องจากความหนาแน่นของพันธุ์ที่กรองสะอาดยังสูง อย่างไรก็ตาม ในการทดลองของเรา ระยะเวลาชีพจรของเลเซอร์เป็นนาน (ประมาณ 6 ns), และดังนั้น จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่า ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึม oscillates ขนาดระหว่างฉายรังสีเลเซอร์ พฤติกรรมคล้ายกันถูกอธิบายไว้ใน Refs [17] และ [18] ปล่องภูเขาไฟที่เกิดจากรังสีรุนแรงใกล้กับแคโทดของหลอดเลเซอร์EDS วิเคราะห์ (รูป 2) แสดงให้เห็นว่า เนื้อหาของ O ที่ 1 17.54 wt.%, wt.% สถาน 2 – 15.44 และ wt.% สถาน 3 – 14.32 น. เนื้อหาของออกซิเจนสูง (∼16%) มากกว่าเมื่อผิว Cu ก็เย็นได้ สามสถานเหล่านั้นรับเลือกในที่แตกต่างกันระยะห่างจากศูนย์กลางของปล่องภูเขาไฟ เนื้อหาของ O ลดลงกับระยะทางจากศูนย์กลางแม้ความจริง ว่า ได้สังเกตความแตกต่างระหว่างไซต์อื่นหลังจาก 100 พัลส์ คุณลักษณะโดดเด่นที่สุดคือ การก่อตัวของคลื่นเป็นครั้งคราวที่เห็นได้ชัดว่าจุดรอบ ๆ หลุมอุกกาบาตที่คลื่นพื้นผิวที่แสดงในรูปที่ 2 ถูกสอบสวนในรายละเอียดเพิ่มเติม ภูมิภาคเหล่านี้ก็ปราศจากสำคัญรบกวนและหยด Micrographs ขยายของภูมิภาคเหล่านี้ พร้อมกับส่วนข้ามโลตอแหลที่สอดคล้องกัน จะแสดงในรูปที่ 4รูป 4 คลื่นบนจานทองแดงอุ่นหลัง 100 พัลส์ (ก) ภูมิภาคที่แสดงในรูป 2, (b) การโลตอแหลขวางของพื้นที่เดียวกันโดย (ค) พื้นที่แสดง โดย B ในรูปที่ 2, (d) ขวางโลตอแหลของพื้นที่เดียวกัน ชั้นออกไซด์บาง ๆ ครอบคลุมพื้นผิว ภายใต้มี equiaxed ธัญพืชทองแดง มีขอบเขตบางคู่ส่วนข้ามโลตอแหลเปิดเผยว่า พื้นผิวทั้งหมดถูกปกคลุม ด้วยให้บาง — ไม่กี่ 100 nm ออกไซด์หนาชั้น เกิดเนื่องจากการโต้ตอบระหว่างออกซิเจนในอากาศและหลอมทองแดง โครงสร้างจุลภาคคได้อยู่ใต้ชั้นออกไซด์ ประกอบด้วยทองแดงธัญพืชคั่น ด้วยภาพมุมสูงแป ขอบเตียงถูกสังเกตภายในเมล็ดบาง ไม่สามารถกำหนดความหนาของชั้นผิวหลอมจากการตรวจสอบของจุลภาค คลื่นอาจจะสังเกตได้บนแผ่นทองแดง ที่เล็กน้อยค่ะ โดยชั้นออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ความสูงของคลื่นได้น้อยกว่า 1 µm ที่ประเมินจากส่วนข้ามโลตอแหลทองแดง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

0.1 การฉายรังสีของแผ่นทองแดงที่อุณหภูมิห้อง
ไมโครในรูป 1 แสดงการฉายรังสีภูมิภาคของแผ่นทองแดงหลังจาก 10 และ 100 พัลส์ ในทั้งสองกรณีที่เว็บไซต์ที่มี fluence สูงสุดปล่องภูเขาไฟที่เกิดขึ้น หลังจากสิบพัขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของภาคกลางของปล่องภูเขาไฟประมาณ 20 ไมครอนซึ่งเพิ่มขึ้นถึงประมาณ 25 ไมโครเมตรหลังจากนั้นประมาณ 100 พัลส์ ความลึกของปากปล่องภูเขาไฟเป็นเพียงไม่กี่ไมโครเมตร แต่มันลึกมากหลังจาก 100 พัลส์ พลังงานกระจาย X-ray สเปกโทรสโก (EDS) พบออกซิเจน 7.8% ณ สถานที่ของปล่องภูเขาไฟระเหยและส่วนที่เหลือเพียงคนเดียวที่เป็นทองแดง. รูป 1. พื้นผิวหลังจากการฉายรังสีของแผ่นทองแดงที่อุณหภูมิห้อง (ก) หลังจาก 10 พัลส์ (ข) หลังจาก 100 พัลส์. หลังจาก 10 พัลส์เพียงคนเดียวส่วนโค้งที่มีความกว้าง 70 °ถูกหล่อขึ้นเป็นระยะทางถึง 150 ไมโครเมตร จากปากปล่องภูเขาไฟ หลังจากนั้นประมาณ 100 พัลส์เป็นบริเวณที่หลอมเหลวครอบคลุมพื้นที่กึ่งวงกลมที่มีรัศมี 100-150 เมตรรอบปากปล่องภูเขาไฟแห่งนี้อยู่ใกล้กับ 0.55-0.65 J / CM-2isophote สาดรุนแรงที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากความดันขนนกขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นโดยส่วนที่เข้มข้นที่สุดของลำแสงเลเซอร์. ในทั้งสองกรณีวัสดุหลอมเหลวถูกไล่ออกจากเรดิปล่อง แต่ไม่เท่ากันในทุกทิศทาง ระยะทางที่ใหญ่ที่สุดคือประมาณ 90 ไมโครเมตรและมีขนาดเล็กที่สุดประมาณ 20 ไมครอนจากใจกลางปล่องหลังจาก 100 พัลส์. พื้นผิวที่ปกคลุมไปด้วยวัสดุที่พุ่งออกมาเป็น wavelike แสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวป่วนวัสดุหลอมเหลว นี้ก่อเกิดจากการเคลื่อนไหวและการกระเด็นของหยดรอบปล่องภูเขาไฟบางหยดแม้บรรลุเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ไมโครเมตร ที่ระยะทางขนาดใหญ่ละอองขนาดเล็กอยู่ในปัจจุบันอาจจะมาจากขนนกพลาสม่า ผลที่คล้ายกันได้รับการปฏิบัติโดยใช้เลเซอร์เดียวกันบนโลหะที่แตกต่างกัน [16] [17] และ [18]. 3.2 การฉายรังสีของแผ่นทองแดงที่ 360 ° C รูป 2 แสดงให้เห็นพื้นผิวที่ผ่านการฉายรังสีหลัง 100 พัลส์ในแต่ละภูมิภาค หลุมอุกกาบาตที่ถูกล้อมรอบไปด้วยเขตหลอมเหลว wavelike มีรัศมีประมาณ 160 ไมโครเมตร ภูมิภาคเหล่านี้เป็นโค้งมุมประมาณ 270 องศา. รูป 2. คลื่นฝอยในบริเวณใกล้เคียงของปล่องภูเขาไฟบนแผ่นทองแดงที่ความร้อนถึง 360 องศาเซลเซียส ตำแหน่งที่ 1, 2, 3 แสดงตำแหน่งสำหรับ EDS วิเคราะห์ (เนื้อหาของ O:... (1) 17.54% โดยน้ำหนัก (2) 15.44% โดยน้ำหนักและ (3) 14.32% โดยน้ำหนัก). หลุมอุกกาบาตก็เกิดขึ้น แต่ พวกเขาปรากฏตัวมากตื้นกว่าบนแผ่นเย็น (เทียบมะเดื่อ. 1B และ 2) profilometry หนึ่งปล่อง (รูปที่ 3.) พบว่าความลึกของปากปล่องภูเขาไฟเป็นเล็กน้อยกว่า 5 ไมครอนและความหนาที่ครึ่งลึก 35 ไมครอน. รูป 3. Stylus profilometry ในพื้นที่ของส่วนที่แคบของปล่องภูเขาไฟ. ด้านล่างของปากปล่องภูเขาไฟนี้ไม่ได้แบนเพราะมันอยู่ใกล้กับพื้นผิวเป้าหมาย การดูดซึมของพลาสม่าอยู่ในระดับสูงเนื่องจากรังสีเลเซอร์เหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ระบอบการปกครองนี้มีการเรียกคืนเพราะความหนาแน่นของสายพันธุ์ซึมยังสูง อย่างไรก็ตามในการทดลองของเราระยะเวลาการเต้นของชีพจรของเลเซอร์เป็นเวลานาน (ประมาณ 6 NS) และดังนั้นจึงสามารถสันนิษฐานว่าค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึม oscillates ขนาดระหว่างการฉายรังสีเลเซอร์ ลักษณะการทำงานที่คล้ายกันได้อธิบายไว้ใน Refs [17] และ [18] ปล่องภูเขาไฟที่เกิดจากรังสีรุนแรงใกล้แคโทดของหลอดเลเซอร์. EDS วิเคราะห์ (รูปที่. 2) แสดงให้เห็นว่าเนื้อหาของ O ณ สถานที่ 1 เป็น 17.54 WT.% ณ สถานที่ 2-15.44 WT.% และ ณ สถานที่ 3-14.32 WT.% เนื้อหาของออกซิเจนสูง (~16%) มากกว่าเมื่อ Cu พื้นผิวเย็น ทั้งสามสถานที่ได้รับการแต่งตั้งที่ระยะทางที่แตกต่างกันจากใจกลางปล่องภูเขาไฟ เนื้อหาของ O ลดลงด้วยระยะทางจากศูนย์. แม้จะมีข้อเท็จจริงที่แตกต่างบางอย่างถูกตั้งข้อสังเกตระหว่างเว็บไซต์ที่แตกต่างกันหลังจาก 100 พัลส์คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือการก่อตัวของคลื่นศูนย์กลางระยะชัดรอบ ๆ หลุมอุกกาบาต. คลื่นพื้นผิวที่ระบุไว้ใน มะเดื่อ. 2 ถูกตรวจสอบในรายละเอียดเพิ่มเติม ภูมิภาคเหล่านี้ก็มีความเป็นอิสระจากการรบกวนใด ๆ ที่สำคัญและหยด ไมโครขยายของภูมิภาคเหล่านี้พร้อมกับ FIB สอดคล้องกันข้ามส่วนจะมีการแสดงในรูป 4. รูป 4. คลื่นบนแผ่นทองแดงอุ่นหลังจาก 100 พัลส์ (ก) ภูมิภาคระบุโดยในรูปที่ 2 (ข) FIB ข้ามส่วนของพื้นที่เดียวกัน (ค) พื้นที่ที่ระบุโดย B ในรูป 2 (ง) FIB ข้ามส่วนของพื้นที่เดียวกัน ชั้นออกไซด์บางครอบคลุมพื้นผิว ภายใต้กำลัง equiaxed ธัญพืชทองแดงกับขอบเขตแฝดบาง. Fib ส่วนข้ามเปิดเผยว่าพื้นผิวทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยบางไม่กี่ 100 ชั้นออกไซด์นาโนเมตรหนาซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างออกซิเจนในอากาศและทองแดงที่หลอมละลาย ภายใต้ชั้นออกไซด์มีจุลภาค polycrystalline มันประกอบด้วยธัญพืชทองแดงแยกจากกันโดยมุมสูงข้าวเขตแดน แฝดเขตแดนยังพบได้ภายในเมล็ดบาง มันเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบความหนาของชั้นผิวที่หลอมละลายจากการตรวจสอบของจุลภาคที่ คลื่นอาจจะสังเกตเห็นบนแผ่นทองแดงซึ่งได้รับการพูดเกินจริงเล็กน้อยโดยชั้นออกไซด์ แต่ความสูงของคลื่นต่ำกว่า 1 ไมโครเมตรเป็นประมาณจากตอแหลหน้าตัด. ทองแดง