研究目的
在不同尺度上表征表面形貌,识别激光处理诱导的理化改性,并评估该表面在机械载荷下的行为表现。
研究成果
激光处理表面的分析表明,处理后表面的形貌、微观结构、化学特性和机械强度取决于局部辐照能量密度。超过烧蚀阈值时,产生的粗糙层由铜构成,且表现出力学稳定性——在本研究采用的机械作用后仍保留在表面。相反,在低于烧蚀阈值的情况下,原始铜材未发生改变,但表面覆盖了从烧蚀羽流迁移而来的物质,这些物质在机械应力作用下容易从表面脱落。
研究不足
处理后表面的机械强度和粉尘产生问题尚未得到解决。所生成结构从处理表面脱落可能产生对粒子加速器运行有害的粉尘。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用激光表面处理技术对铜材进行表面形貌改性并降低二次电子发射系数(SEY)。研究方法包括使用扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)进行表面详细分析。
2:样品选择与数据来源:
选用冷轧无氧电子(OFE)铜合金样品。样品经过脱脂、钝化处理后实施激光加工。
3:实验设备与材料清单:
使用特定参数的脉冲激光器(532nm波长10皮秒高斯光束,重复频率200kHz,光斑直径52微米,脉冲能量25微焦耳)。样品在空气环境中处理,并采用层流氮气?;ひ苑乐构妊趸?/p>
4:实验流程与操作步骤:
将激光束耦合至扫描头对样品进行平行线状图案辐照,随后通过SEM、FIB、TEM和EDS分析表面形貌及化学变化。
5:数据分析方法:
利用SEM、FIB、TEM和EDS的分析数据表征处理后材料的表面形貌、化学成分及晶体结构特征。
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Scanning Electron Microscopy
SEM
Used for surface analysis to investigate morphological characterization such as size and shape of the particulates.
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Focused Ion Beam
FIB
Used for surface analysis to investigate morphological characterization.
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Transmission Electron Microscopy
TEM
Used to investigate chemical composition and crystalline configuration of the treated material.
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Energy Dispersive X-ray Spectroscopy
EDS
Used to investigate chemical composition of the treated material.
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