Методика эксперимента. Спектрально-кинетические характеристики замедленной флуоресценции и фосфоресценции молекул эозина и акрифлавина изучались на установке, блок-схема которой представлена на рис. 1
Вид материала | Исследование |
СодержаниеНаноскопические исследования термооптической деструкции поверхности полимера после воздествия когерентного лазерного излучения Методика эксперимента и обсуждение результатов |
- Методика эксперимента спектрально-кинетические характеристики замедленной флуоресценции, 76.57kb.
- Спектрально-кинетические и лазерные характеристики кристаллов Na 0,4 y 0,6 f 2,2, активированных, 233.01kb.
- Методика ми5 проверки цепи фаза нуль в электроустановках до 1 кВ с глухим заземлением, 53.81kb.
- Методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу, 157.93kb.
- Кузнецова Надежда Михайловна, Марийский государственный университет Вработе представлена, 43.58kb.
- Исследование процессов взаимодействия молекул водорастворимого фуллерена с магнитными, 37.88kb.
- Контрольные вопросы по дисциплине «модели и алгоритмы обработки информации», 27.51kb.
- Модулятор с подавлением постоянной составляющей сигнала, 125.9kb.
- Электронно-лучевая стерилизация, 75.03kb.
- Методика чернильных пятен г. Роршаха § Описание методики и схема эксперимента Опрос, 1495.5kb.
НАНОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМООПТИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИМЕРА ПОСЛЕ ВОЗДЕСТВИЯ КОГЕРЕНТНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
УДК:535.373.2;537.623.5
И.С. Лабутин, О.А. Голов, В.В. Брюханов
ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»
236000, г. Калининград, Советский проспект, 1, Россия
Введение
В последнее время наблюдается интенсивный поиск технологий управления веществом в наномасштабах. Основными методами получения наноразмерных структур являются наномодификация с помощью зондов, нанолитография и самосборка при определенном наборе термодинамических параметров в сборочном реакторе. Наиболее перспективным методом является метод молекулярной самосборки, сущность которого сводится к подборке термодинамических параметров в сборочном реакторе для получения наибольшего выхода наноструктур с заданными свойствами. Одной из интересных реакций для построения подобных реакторов является термооптическая деструкция полимеров в лазерном излучении. Данная статья посвящена изучению процессов модификации поверхности поливинилового спирта под действием оптического импульса.
Методика эксперимента и обсуждение результатов
В данной работе изучается связь энергии лазерного импульса Nd-YAG лазера с топологическими параметрами исследуемой поверхности поливинилового спирта в наномасштабе. В работе поверхность пленки поливинилового спирта с добавками акрифлавина толщиной 1 мм. Поверхность облучалась серией импульсов Nd-YAG лазера с мощностью импульса 27мВт при длительности 12нс и диаметре луча 5 мм перпендикулярно облучаемой поверхности. Количество импульсов равно 5, частота следования 5 Гц. Лазер производил излучение в одномодовом режиме на длине волны 355нм. Микротопология поверхности полимера после облучения снималась с помощью зондового микроскопа СММ-2000 в режиме АСМ сканом в области 12,5 мкм. Сканирование производилось кантилевером MSCT-AUHW типа D фирмы “Veeco”. Сканы поверхности производились выборками в направлении радиуса лазерного пучка от центра к краю с шагом 0,5 мм в области 0…6 мм.
По ходу сканирования параметры топологии менялись от значений шероховатости Rq=4.0нм, Zmax=57нм на краю лазерного пятна (рис. 1) до Rq=10нм, Zmax=147нм в центре лазерного пятна (рис. 2). В дальнейшем серия полученных сканов обрабатывалась в программном пакете “Scan master” зондового микроскопа
СММ-2000 для получения основных параметров оценки избыточной площади поверхности сканируемого участка, выражающего в данном случае скорость термооптической деструкции материала за время воздействия. Скорость подобных окислительных реакций описывается уравнением Аррениуса:

где k – скорость термохимической реакции; A – предэкспоненциальный множитель;
E – энергия активации реагента.


Рис. 1 Рис. 2
Сканы поверхности поливинилового спирта после облучения Nd-YAG лазера размерами 12x12 мкм на удалении 2 мм (рис. 1) и оси пучка (рис. 2), соответственно.
Как известно, пространственное распределение энергии в пучке лазера, работающего на основной моде, имеет вид гауссовой кривой. Таким образом, для нашего лазера формула плотности энергии (r) на расстоянии r от оси пучка диаметром D равна [2]:

В ходе измерений микротопологии облученной поверхности выяснилось, что абсолютные приращения площади поверхности измеренных участков (3)[1]:

где Rq – среднеквадратичная шероховатость участка поверхности; Zc – положение срединной плоскости участка поверхности; L – размер участка сканирования; d – шаг сканирования. Графическая зависимость


Рис 3. Зависимость неравновесной площади поверхности полимера от
удаленности от оси пучка лазера
Данная зависимость показывает, что для данной термохимической реакции пространственное распределение энергии в луче (2) практически совпадает с пространственным распределением неравновесной площади (3), которая пропорциональна скорости термохимической реакции для выбранного участка пленки. Такое соотношение справедливо при условии ,что RT>>E (4) в формуле (1), т.е соответствует взрывному характеру термохимической реакции. Таким образом, для достаточно больших энергий термооптической деструкции наблюдается пропорциональная эволюция топологии полимерной пленки. Это позволяет создавать поверхности на основе полимерных пленок с заранее заданными топологическими параметрами с помощью методов лазерной термооптической деструкции.
Заключение
В данной работе рассмотрен механизм возможного получения поверхностей с заданными топологическими свойствами методом термооптической деструкции лазерным излучением и условия получения подобных структур. В рамках данной работы планируется детальное исследование структурных изменений пучков углеродных волокон в ходе термооптической деструкции под действием лазерного излучения.
Список литературы
- Исследование лазерной абляционной деструкции полимерных покрытий / В.Г. Шеманин, П.В.Чартий, И.Э.Воронина, В.Е. Привалов.- Новороссийск - СПб., 2007.
- Связь фрактальной размерности и хероховатости для односвязных поверхностей // Вестник КГТУ.- 2006. - № 7.