Synergistic Effect of Copper Ablation by Bichromatic Nanosecond Pulses

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The bichromatic effect of nanosecond laser pulses of the UV and visible range on the copper surface in air was studied. Data on the dynamics of laser plasma, its spectra, and the degree of its heating were obtained. The dependences of the recoil and ablation pulses of copper on the time intervals and the sequence of double bichromatic pulses were studied. A synergistic effect of the exposure of materials to 532 + 355 nm laser pulses in air was revealed.

About the authors

V. Yu. Zheleznov

Institute for Electrophysics and Electric Power of the Russian Academy of Sciences

Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Saint Petersburg, Russia

V. V. Lychkovsky

B.I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus

Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Minsk, Belarus

S. I. Mikolutsky

Institute for Electrophysics and Electric Power of the Russian Academy of Sciences

Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Saint Petersburg, Russia

V. E. Rogalin

Institute for Electrophysics and Electric Power of the Russian Academy of Sciences

Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Saint Petersburg, Russia

Yu. V. Khomich

Institute for Electrophysics and Electric Power of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Saint Petersburg, Russia

A. N. Chumakov

B.I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus

Email: a.chumakov@dragon.bas-net.by
Minsk, Belarus

V. A. Yamshchikov

Institute for Electrophysics and Electric Power of the Russian Academy of Sciences

Email: yamshchikov@ras.ru
Saint Petersburg, Russia

References

  1. Токарев В.Н., Хомич В.Ю., Шмаков В.А., Ямщиков В.А. Формирование наноструктур при лазерном плавлении поверхности твердых тел // ДАН. 2008. Т. 419. № 6. С. 754–758.
  2. Khomich Y.V., Mikolutskiy S.I. Preliminary laser treatment of materials for diffusion bonding in space and aviation technologies // Acta Astronautica. 2022. V. 194. P. 442–449. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.12.022
  3. Хомич В.Ю., Шмаков В.А. Механизмы и модели прямого лазерного наноструктурирования материалов // УФН. 2015. Т. 1859. № 5. С. 489–499. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201505c.0489
  4. Хомич В.Ю., Шмаков В.А. Образование периодических наноразмерных структур на поверхности твердых тел при фазовых и структурных превращениях // ДАН. 2012. Т. 446. № 3. С. 276–278.
  5. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Prokofiev A.B., Rogalin V.E., Yamshchikov V.A., Zheleznov V.Yu. Laser hardening of aerospace structural materials // Acta Astronautica. 2024. V. 225. P. 307–315. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.09.014
  6. Рогалин В.Е., Крымский К.М. Создание мощных технологических наносекундных частотно-импульсных твердотельных лазеров: проблемы и решения // Радиотехника и электроника. 2023. Т. 68. № 12. С. 1236–1246. https://doi.org/10.31857/S0033849423120161
  7. Гаранин С.Г., Деркач В.Н., Макаров К.Н., Островский В.А., Пергамент М.И., Путилин М.В., Сизмин Д.В. Современные тенденции создания высокоэнергетических импульсно-периодических лазеров непрерывной генерации // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. T. 513. № 1. С. 18–28.
  8. Мандель А.М., Ошурко В.Б., Першин С.М., Карпова Е.Е., Артёмова Д.Г. О лазере с перестраиваемой частотой на тонких полупроводниковых квантовых кольцах // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. T. 498. № 1. С. 17–21.
  9. Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Salvetti A., Tognoni E. Characterization of a collinear double pulse laser-induced plasma at several ambient gas pressures by spectrally- and time-resolved imaging // Appl. Phys. B. 2005. V. 80. P. 559–568. https://doi.org/10.1007/s00340-005-1758-9
  10. Ershov-Pavlov E.A., Katsalap K.Yu., Stepanov K.L., Stankevich Yu.A. Time-space distribution of laser-induced plasma parameters and its influence on emission spectra of the laser plumes // Spectrochimica Acta Part B. 2008. V. 63. P. 1024–1037. https://doi.org/10.1016/j.sab.2008.09.009
  11. Khalil A.A.I. A spectroscopic analysis study of graphite using laser technique // Laser Physics. 2010. V. 20. № 1. P. 238–244. https://doi.org/10.1134/S1054660X10010081
  12. Зноско К.Ф. Усиление интенсивности спектральных линий лазерно-эмиссионной плазмы при ее формировании сдвоенными лазерными импульсами // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. 2020. Т. 10. № 2. С. 103–115.
  13. Piñon V., Anglos D. Optical emission studies of plasma induced by single and double femtosecond laser pulses // Spectrochimica Acta Part B. 2009. V. 64. P. 950–960. https://doi.org/10.1016/j.sab.2009.07.036
  14. Amoruso S., Bruzzese R., Wang X., O’Connel G., Lunney J.G. Multidiagnostic analysis of ultrafast laser ablation of metals with pulse pair irradiation // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. 113302. https://doi.org/10.1063/1.3516491
  15. Кремерс Д., Радзиемски Л. Лазерно-искровая спектроскопия. М.: Техносфера, 2009. 267 с.
  16. Николаев А.К., Костин С.А. Медь и жаропрочные медные сплавы. М.: ДПК Пресс, 2012. 715 с.
  17. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физматлит, 1961. 464 с.
  18. Chumakov A., Lychkouski V., Nikonchuk I., Aniskevich V., Kuznechik O. Laser modification of CrVN coatings on steel substrates in ambient air // High Temperature Material Processes. 2025. V. 29. № 1. P. 9–14. https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.v29.i1.20
  19. Luchkousky V., Chumakov A. Plasma formation and heating by laser irradiation of copper with bichromatic 355 and 532 nm pulses // Proc. XV Belarusian-Serbian symposium “Physics and diagnostics of laboratory and astrophysical plasmas” (РDР-15): September 09–14, 2024. Minsk, Belarus. P. 59–62.
  20. Чумаков А.Н., Лычковский В.В., Никончук И.С., Мацукович А.С. Абляция кремния в воздухе при моно- и бихроматическом лазерном воздействии на длинах волн 355 и 532 нм // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 1. С. 36–44. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.01.51849.202-21
  21. Höhm S., Herzlieb M., Rosenfeld A., Krüger J., Bonse J. Dynamics of the formation of laser-induced periodic surface structures (LIPSS) upon femtosecond two-color double-pulse irradiation of metals, semiconductors, and dielectrics // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 374. P. 331–338. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.129
  22. Bulgakov A.V., Sládek J., Hrabovský J., Mirza I., Marine W., Bulgakova N.M. Dual-wavelength femtosecond laser-induced single-shot damage and ablation of silicon // Appl. Surf. Sci. 2024. V. 643. 158626. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158626
  23. Грим Г. Спектроскопия плазмы. М.: Атомиздат, 1969. 452 с.
  24. Breitling D., Schittenhelm H., Berger P., Dausinger F., Hügel H. Shadow graphic and interferometric investigations on Nd: YAG laser-induced vapor/plasma plumes for different processing wavelengths // Appl. Phys. A. 1999. V. 69 [Suppl.]. P. S505–S508. https://doi.org/10.1007/s003399900278
  25. Петренко А.М, Чекан П.В., Чумаков А.Н. Калибровка датчиков импульсного давления с использованием лазерного приповерхностного пробоя воздуха // ПТЭ. 2014. № 3. С. 122–125. https://doi.org/10.7868/s003281621402030x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».