Refine
Document Type
- Master's Thesis (5)
- Bachelor Thesis (2)
- Conference Proceeding (2)
Keywords
- Laserablation (9) (remove)
Institute
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur Verifizierung der Laserquellen zum Abtrag von parasitären Schichten. Die Proben waren die mit Inkjet-Technik gedruckte Silberleitbahnen auf PEN-Substrat. Die Untersuchungen wurden mit cw-Laseranlage und ns-Pulslaseranlage mit der Wellenlänge von 1064 nm unter Variierung von Laserparametern durchgeführt und die Ergebnisse wurden und in Kategorien eingeteilt und diskutiert.
Das Ziel der Arbeit besteht in der Untersuchung eines laserbasierten Verfahrens zur ablativen 3D – Mikrostrukturierung unter Verwendung von gepulster Laserstrahlung. Die laterale Strukturabmessung des generierten Abtrages soll wenige Mikrometer betragen. Eine weitere Bedingung ist, dass plane Flächen mit Seitenausdehnungen von mehreren Millimetern bearbeitet werden können (dargestellt in Abbildung 1). Ein zusätzliches Ziel besteht in einer hohen Flexibilität, sodass innerhalb kürzester Zeit von einer Struktur auf eine Andere umgestellt werden kann. Dies soll ohne einen direkten Eingriff in die Anlage bzw. den Aufbau erfolgen, sowie nach jedem Puls des Lasers (insofern erforderlich) möglich sein. Die thermische Belastung des Werkstücks ist dabei so gering wie möglich zu halten.
Eine vorhandene UKP – Laseranlage soll durch optische und elektronische Komponenten so ergänzt werden, dass eine abtragende Strukturierung möglich wird, wobei die Anzahl der verwendeten optischen Bauelemente auf einem Minimum gehalten werden soll.
Im Anschluss soll mit diesem Aufbau die Mikrostrukturierung von verschiedenen Festkörpermaterialien unter Verwendung unterschiedlicher Prozessparamter durchgeführt werden, um die Möglichkeiten des Aufbaus, sowie des Verfahrens genauer zu untersuchen.
In dieser Arbeit wird der Einfluss des Doppelpuls-Zeitdelays ultrakurz gepulster Laserstrahlung auf die Ablation von dünnen Edelstahlschichten mithilfe von fluenzabhängigen Abtragsuntersuchungen evaluiert. Anhand der Messergebnisse konnten Abhängigkeiten in Bezug auf den Abtragsdurchmesser, die Abtragstiefe und die Schwellfluenz ermittelt werden, weshalb mittels orts- und zeitaufgelöster, vorder- und rückseitiger Pump-Probe Reflektometriemessungen anschließend die Ursachen für diese Abhängigkeiten grundlegend untersucht und die Ergebnisse diskutiert werden. Zur weiteren Auswertung und Diskussion der Messergebnisse dient der simulierte orts- und zeitaufgelöste Verlauf der Elektronen- und Phononentemperatur entlang der Schichtdicke.
In dieser Arbeit wird ein Verfahren auf Basis der sequentiellen Maskenprojektion zur Herstellung von Mikrolinsen mittels Fluorlasermikrostrukturierung vorgestellt. Der verwendete Versuchsaufbau wird beschrieben, getestet und für eine bestmögliche Formgenauigkeit der Mikrostrukturen optimiert. Nachfolgend werden mittels der Simulation des Strukturierungsprozesses und unter Vorgabe eines Sollkrümmungsradius geeignete Parametersätze berechnet. Der Krümmungsradius der entsprechend strukturierten Mikrolinsen kann somit gezielt eingestellt werden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem selektiven rückseitigen Abtrag von dünnen Aluminiumschichten (10 – 50 nm) auf Quarzglas mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung der Wellenlänge von 1028 nm und Pulsdauern von 0,2 – 10 ps. Die Einflüsse von Prozess- und Probenparametern auf die Abtragsschwellen und Inkubationskoeffizienten werden bestimmt. Ebenso wird ein Vergleich von Schwellfluenz und Inkubationskoeffizienten zwischen vorder- und rückseitigem
Abtrag gegeben. Hierfür werden die Werte des vorderseitigen Abtrag aus vorhergehenden Untersuchungen verwendet. Neben experimentellen Untersuchungen werden Berechnungen zur Bestimmung der theoretischen Schwellfluenzen durchgeführt. Mithilfe dieser Untersuchungen soll die Qualität der Strukturierung von Aluminiumschichten verbessert werden.
Untersuchungen von Laserphotonen-Wechselwirkung bei der Bestrahlung von Hybrid-Polymer-Materialien
(2017)
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit den Untersuchungen zum Laserabtragen von Perowskit (CH3NH3PbI3) mittels verschiedenen Lasersystemen. Durch eine Methode von zweistufiger Rotationsbeschichtung werden die Perowskit-Dünnschichten hergestellt. Dazu werden die Einflüsse von Rotationsgeschwindigkeit und Trockentemperatur auf die Dichte der Dünnschicht erläutert. Die optischen Eigenschaften von Perowskit, wie z.B. Reflexionsgrad, Extinktion, Absorptionskoeffizient, Absorptionsgrad werden mittels UV-VIS-Spektrophotometer charakterisiert. Die Perowskit-Dünnschichten der Firma EM-PA werden von der Schicht- und Substratseite durch einen Einzelpuls mit verschiedenen Wellenlängen und Pulsdauern abgetragen. Anschließend werden die Ablations- Delaminations- und Modifikationsschwellfluenzen von Perowskit für unterschiedliche Laserablationsverfahren sowie Laserwellenlänge und Pulsdauer mittels Liu-Kurve-Methode bestimmt.
Die bei der Laserprozessierung freigesetzten Laserrauche bzw. Partikelemissionen zählen zu den Sekundärgefährdungen
durch Laserstrahlung und können für den Personenkreis im Laserarbeitsraum als auch für die Anlagentechnik im Umfeld ein Sicherheitsrisiko darstellen. Die dazu innerhalb eines Forschungsvorhabens an ausgewählten Werkstoffen durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass Laserrauche größtenteils als alveolengängiger Ultrafeinstaub mit Partikelgrößen im Bereich 100 nm vorliegen. Mit einem neuartigen Abscheidesystem konnte ein hoher Abscheidegrad > 99,99 % erreicht und selbst große Mengen an Laserrauchen verlässlich erfasst und abgeschieden werden. So gelang es, die bzgl. Staubbelastung und Gefahrstoffe geltenden Arbeitsplatzgrenzwerte auch für großvolumige Laserablationsprozesse nachweislich einzuhalten. Die Überprüfung der laserinduzierten Partikelemissionen auf Zünd- und Explosionsfähigkeit ergab ein niedriges Gefahrenpotenzial für Aluminium; die untersuchten Stahlsorten wurden als nicht explosionsfähig eingestuft.
Die Masterarbeit leistet einen Beitrag zur Effizienzsteigerung des Laserabtragsprozesses zur sicheren elektrischen Trennung des P1 – Strukturierungsgrabens einer Dünnschichtsolarzelle. Die Strukturierung des P1 Grabens bildet einen Teilprozess der seriellen Verschaltung von Dünnschichtsolarzellen. Entgegen dem Stand der Technik wird der Abtrag von der Schichtseite realisiert. Anhand der Darstellung der Anforderungen an die Strukturierung werden vergleichend ein Nanosekunden- und ein Pikosekundenlaser auf Eignung untersucht.
Pulsed laser processing of vacuum component surfaces is a promising method for electron cloud mitigation in particle accelerators. By generating a hierarchically structured surface, the escape probability of secondary electrons is reduced. The choice of laser treatment parameters – such as laser power, scanning speed and line distance – has an influence on the resulting surface morphology as well as on its performance. The impact of processing parameters on the surface properties of copper is investigated by Secondary Electron Yield (SEY) measurements, Scanning Electron Microscopy (SEM), ablation depth measurements in an optical microscope and particle release analysis. Independent of the laser wavelength (532nm and 1064nm), it was found that the surface morphology changes when varying the processing parameters. The ablation depth increases and the SEY reduces with increasing laser fluence. The final application requires the capability to treat tens of meters of vacuum pipes. The limiting factors of this type of surface treatment for the applicability in particle accelerators are discussed.