مطالعه کندگی شیشه با پلاسمای القای لیزری در حضور میدان مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ساخت و تولید، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 دانشکده فیزیک و مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

مقاله حاضر به مطالعه کندگی شیشه با پلاسمای القای لیزری و تاثیر میدان مغناطیسی بر این فرآیند اختصاص یافته است. در آزمایش‌ها، از لیزر پالسی نانوثانیه با طول موج nm 532، ورق مسی با ضخامت mm 2 به عنوان بستر فلزی و از دو آهنربای دائمی نئودیمی با شدت G 4500 تا G 4800 جهت اعمال میدان مغناطیسی برای سوراخکاری و ایجاد کندگی روی شیشه لام آزمایشگاهی استفاده شد. شاریدگی لیزر در چهار سطح 1، 5/1، 3 و 5/3 [J/cm2] انتخاب گردید و مشخصات حفره‌های روی سطح شیشه که با تابش 50 پالس لیزر ایجاد شد، از نظر ابعادی و ریخت شناسی بررسی گردید. در آزمایش‌ها مشاهده شد که با اعمال میدان مغناطیسی، حجم ماده برداشته شده از سطح شیشه در شاریدگی‌های پائین حدودا 2 تا 4/2 برابر و در شاریدگی‌های بالا 31 تا 35 برابر افزایش می‌یابد. در غیاب میدان مغناطیسی برای سطوح مختلف شاریدگی عمق از 6/1 تا 32 میکرون و قطر از 10 تا 100 میکرون و در حضور آن، عمق از 3 تا 76 میکرون و قطر از 11 تا 380 میکرون تغییر یافت. یعنی در حضور میدان عمق تا 230 درصد و قطر تا 320 درصد افزایش می‌یابد. رسوب ذرات روی شیشه در غیاب میدان مغناطیسی در اطراف حفره یکنواخت پخش شده ولی در حضور آن، رسوب مواد با تراکم و پیوستگی بالاتر در یک طرف حفره اتفاق می‌افتد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of laser induced plasma-assisted ablation of glass in presence of magnetic field

نویسندگان [English]

  • Naser Abbasi 1
  • Mohammad Reza Razfar 2
  • s.mehdi Rezaei 3
  • Khosro Madanipour 4
  • Mohsen Khajehzadeh 3
1 Manufacturing Engineering, Faculty of Mechanics, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Mechanics, Amir Kabir University of Technology , Tehran, Iran
3 Faculty of Mechanics, AmirKabir University of Technology
4 Faculty of Physics and Energy Engineering, AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper summarizes the experimental investigation of glass drilling using laser-induced plasma-assisted ablation. In the experiments, a nanosecond pulsed laser with a wavelength of 532 nm as the laser source and copper with 2 mm thickness as the metal substrate are used, and two permanent neodymium magnets (4500-4800 G) are used to apply an external magnetic field to drill holes in the laboratory slide glass. The laser fluence was selected in 4 levels of 1, 1.5, 3 & 3.5 J/cm2 and the characteristics of the holes produced with 50 laser shots were examined in terms of dimensions and morphology. It was observed that by applying a magnetic field, the material removal rate increases about 2 to 2.4 times in the lower fluences and 31 to 35 times in the higher fluences. In the magnetic field absence for different laser fluence, the hole depth and diameter changed from 1.6 to 32 and 10 to 100 microns, and in its presence, they change from 3 to 76 and 11 to 380 microns, respectively. So the drilled hole depth and diameter increase up to 230% and 320% respectively, by applying a magnetic field. Metal deposition on glass in magnetic field absence is distributed symmetrically around the hole entrance, but in magnetic field presence, it occurs with high density and cohesion on one side of the hole.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser
  • Glass
  • Ablation
  • Drilling
  • Laser Induced Plasma