نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شبنم عباسی ¹
• داود رزاقی ²
• هدیه پازکیان ²

¹ گروه فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، کد پستی: 1684613114، تهران – ایران

² پژوهشکده فوتونیک و فن‌آوری‌های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 836-14395، تهران - ایران

چکیده

در این مقاله به بررسی فرایند پشت­‌نگاری لیزری روی زیرلایه­‌های شفاف شیشه و کوارتز پرداخته شده است. برای این منظور لیزر سوئیچ­کیو Nd:YAG بر نمونه­ 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 فرایند 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 می‌­دهد 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 زیرلایه­ شیشه) نتیجه مهم این پدیده است که می­‌تواند روی کاربرد میکروکانال­‌ها تأثیرگذار باشد. شرایط تابش­‌دهی از جمله تعداد پالس، شاریدگی و نرخ تکرار و نیز نوع زیرلایه از عوامل مؤثر بر کیفیت کانال­‌ها و میزان و نوع مواد نفوذ یافته به زیرلایه هستند. پهنای کانال‌­های ایجاد شده در کوارتز بیش‌­تر از پهنای کانال­‌های شیشه بوده 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 پرتو 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 پرتو ایکس (XRF) استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

• پشت‌نگاری لیزری
• کندگی لیزری
• پلاسمون
• میکروکانال

20.1001.1.17351871.1401.43.1.5.8

عنوان مقاله [English]

Comparison of the laser backwriting process on glass and quartz

نویسندگان [English]

• Sh. Abbasi ¹
• D. Razaghi ²
• H. Pazokian ²

¹ Physics Department, Iran University of Science and Technology, Postal code: 1684613114 ,Tehran - Iran

² Photonic and Quantum Technologies Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14395-836, Tehran - Iran

چکیده [English]

The laser back writing process (LBW) on the glass and quartz has been studied in the present work. For this purpose, a steel target was irradiated with Q-switched Nd:YAG laser pulses. As a consequence of the laser irradiation, the produced plasma is penetrated onto the glass and quartz substrates. The process was compared for two different samples. The effects of the pulse numbers and the laser fluence on the morphology and the target material penetration on the substrate were investigated. The results show that this process produces microchannels with the controlled dimensions (the depth and width) on the substrate. The presence of the nanoparticles (Fe and Cr ions on quartz and Fe ions on glass) is an important result of this process that can affect the microchannels' function. Irradiation parameters, including the number of pulses, the laser fluence, the pulse repetition rate, and the substrate material, affect the channel quality and the type and rate of the ion penetrated onto the substrates. The width of the channels for the quartz sample is greater than that of the glass sample, and also, 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 present on the substrates. The surface profilometer and scanning electron microscopy were used to investigate the profile and the width of the affected area. X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) was used to study the metal target's composition.

کلیدواژه‌ها [English]

• Laser Backwriting
• Laser ablation
• Plasmon
• Microchannel