Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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K: Kurzzeitphysik

K 6: Laserstrahl-Wechselwirkungen

K 6.4: Vortrag

Donnerstag, 18. März 1999, 14:45–15:00, GE1

Schattenphotographie an Materialdampfplasmen beim Bohren mit Nd:YAG-Laserstrahlung — •D. Breitling, H. Schittenhelm, P. Berger, F. Dausinger und H. Hügel — Institut für Strahlwerkzeuge, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 43, D-70569 Stuttgart

Beim Bohren mit Nd:YAG-Laserstrahlung sowohl bei 1064 nm als auch bei 532 nm und 355 nm Wellenlänge kommt es zur Wechselwirkung der einfallenden Strahlung mit dem abströmenden Materialdampf. Dadurch wird ein Teil der einfallenden Laserstrahlung absorbiert und damit die Effizienz des Bohrprozesses vermindert. Um ein Verständnis für die zugrunde liegenden Mechanismen zu gewinnen, wurden Bohrversuche in Umgebungsatmosphäre durchgeführt und das Ausbreitungsverhalten der laserinduzierten Stoßwelle mittels zeitaufgelöster Schattenphotographie sichtbar gemacht. Zu Beginn des Bohrvorgangs ergibt sich dabei eine deutliche Abhängigkeit der Stoßwellenform von der Laserwellenlänge, die von sphärischer Symmetrie bei Bestrahlung mit UV-Laserlicht bis hin zur LSD-ähnlichen Ausbreitung bei IR-Strahlung reicht, was auf unterschiedliche Mechanismen der Absorption bei den verschiedenen Laserwellenlängen hinweist. Bei tiefen Bohrungen prägt die Bohrlochkapillare der Stoßwelle eine Vorzugsrichtung auf und die radiale Expansion parallel zur Targetoberfläche wird gehemmt. Untersuchungen zum Einfluß einer Fokuslagenvariation wurden durchgeführt. Modellierungen der Reichweiten der Nd:YAG-induzierten Stoßwellen mit Hilfe der Sedov-Theorie für gasdynamische Stoßwellen zeigen, daß für alle Wellenlängen der größte Anteil der Pulsenergie in die Energie der Stoßwelle überführt wird.