نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی

2 هیات علمی

3 دانشگاه علم و صنعت

4 دانشگاه علم و صنعت ایران- دانشکده فیزیک

5 کارشناس

10.24200/nst.2021.694.1475

چکیده

در این مقاله به بررسی فرآیند پشت‌نگاری لیزری روی زیرلایه‌های شفاف شیشه و کوارتز پرداخته شده است. برای این منظور لیزر سوئیچ‌کیو Nd:YAG بر نمونه‌ی استیل تابیده شده است. تابش لیزر روی استیل باعث کندگی ماده از سطح آن شده و پلاسمای ایجاد شده در زیرلایه‌های شیشه و کوارتز نفوذ می‌کند. اثر این فرآیند در هر دو زیرلایه مقایسه شده است. علاوه براین، اثر تعداد پالس و شاریدگی لیزر بر مورفولوژی سطح و میزان و نوع مواد نفوذ یافته در زیرلایه‌ها، بررسی شده است. نتایج نشان می-دهد، که با این فرایند می‌توان میکروکانال‌هایی با قابلیت کنترل ابعاد (پهنا و عمق) با تغییر شرایط تابش‌دهی در زیرلایه ایجاد کرد. حضور نانوذرات فلزی روی زیرلایه‌‌ها (یون‌های Fe و Cr کوارتز و یون Fe در زیرلایه‌ی شیشه) نتیجه مهم این پدیده است که می‌تواند روی کاربرد میکروکانال‌ها تاثیرگذار باشد. شرایط تابش دهی از جمله تعداد پالس، شاریدگی و نرخ تکرار و نیز نوع زیرلایه از عوامل تاثیرگذار بر کیفیت کانال‌ها و میزان و نوع مواد نفوذ یافته به زیرلایه هستند. پهنای کانال‌های ایجاد شده در کوارتز بیشتر از پهنای کانال‌های شیشه است و همچنین میزان و نوع ذرات موجود روی زیرلایه کوارتز از نمونه شیشه بیشتر است. میزان و نوع یون‌های نفوذیافته در زیرلایه‌ها توسط طیفی‌سنجی پراش اشعه‌ی ایکس (EDX) و مرئی-فرابنفش (UV-Visible) تعیین شده است. برای بررسی نمایه و پهنای کانال‌ها از نمایه‌سنج سطح و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و برای بررسی نوع ترکیبات موجود در فلز استیل از طیف‌سنجی فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF) استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

-Comparison of the laser back-writing process on glass and quartz

نویسندگان [English]

  • Hedieh Pazokian 1
  • Davood Razzaghi 2
  • mohammad reza jafarfard 3
  • shabnam abbasi 4
  • Mohsen Montazerolghaem 5

2 پژوهشگاه

3 عضو هیات علمی

4 دانشجو

5 Expert

چکیده [English]

The laser backwriting process (LBW) on the glass and quartz, has been studied in this paper. For this purpose, a steel target was irradiated with Q-switched Nd:YAG laser pulses. The produced plasma as a consequence of the laser irradiation, is penetrated onto the glass and quartz substrates. The process was compared for two different samples and the effects of the pulse numbers and the laser fluence on the morphology and the target material penetration on the substrate, were investigated. Results show that microchannels with the controlled dimensions (the depth and the width) can be produced on the substrate with this process. Presence of the nanoparticles (Fe and Cr ions on quartz and Fe ions on glass) is an important result of this process which can affect the function of the microchannels. Irradiation parameters including the number of pulses, the laser fluence and the pulse repetition rate as well as the substrate material affect the channel quality and the type and the rate of the ion penetrated onto the substrates. The width of the channels for the quartz sample is greater than for the glass sample and more ions are deposited on the quartz substrate than the glass. The EDX and UV-Visible spectroscopies were used for studying the penetration rate and the type of ions presented on the substrates. The surface profilometer and the scanning electron microscopy were used for investigation of the profile and the width of the affected area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser Backwriting
  • laser ablation
  • Plasmon
  • microchannel