Přímý zápis laserem do skel systému PbO-Ga\dindex{2}O\dindex{3}

Jakub Staněk

Bachelor's thesis

Direct laser writing in the glassy PbO-Ga\dindex{2}O\dindex{3}

Abstract:

V této bakalářské práci byla na sklech systému xPbO-(100-x)Ga\dindex{2}O\dindex{3}, kde x = 71, 75 a 80 mol. %, studována tvorba kráterů na povrchu pomocí zaostřeného laserového záření o vlnové délce 447 nm při maximální intenzitě 1200 W/cm\hindex{2} a expoziční době 60 sekund. Kráter vzniká při zahřátí skla nad jeho teplotu tání (dosaženo vysokými intenzitami absorbovaného záření v místě expozice) a následném "zamrznutí" kráteru po ukončení expozice. Vzniklé útvary byly charakterizovány pomocí digitálního holografického mikroskopu DHM (topografie kráterů), 3D digitálního mikroskopu Keyence (topografie kráterů pro hloubky > 10 m) a optického mikroskopu (průměr kráterů). Při největších intenzitách okolo 1200 W/cm\hindex{2} s průměrem paprsku 200 m vznikají krátery o hloubce až 80 m na nejhladším vzorku skla 75PbO-25Ga\dindex{2}O\dindex{3} (parametr hrubosti RMS = 4,6 nm). Z dat naměřených na základě výše uvedených technik byla určena prahová intenzita pro vznik kráterů (F\dindex{th}\hindex{kráter}) v závislosti na hrubosti připravených skel. Pomocí EDX analýzy bylo určeno chemické složení kráterů po expozici laserovým paprskem při nejvyšších intenzitách a zjištěno výrazné ochuzení středu kráteru o těkavější složku (Pb ve formě PbO), který se ukládal v oblasti "Heat Affected Zone". Na závěr byl v této práci zjišťován vliv chemického složení.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on the creating of craters in oxide bulk glasses xPbO-(100-x)Ga\dindex{2}O\dindex{3}, for x = 71, 75 and 80 mol% by the focused laser beam emitting at the 447 nm for 60 seconds expositions. The crater is created on the glassy surface using the focused laser beam by the heating over the melting point of the material. After finishing the illumination, the crater is frozen at the room temperature. The topography of created craters was determined by the Digital Holographic Microscope DHM (the depth of created craters and the topography of the surface), the 3D Digital Microscope Keyence (the depth of created craters larger than 10 m) and the optical microscope (diameter of created craters). The largest crater (depth ~ 80 m) was created on glassy 75PbO-25Ga\dindex{2}O\dindex{3} using these conditions (RMS = 4.6 nm, fluency = 1200 W/cm\hindex{2}, diameter of laser beam ~ 200 m). Subsequently, the laser induced threshold for the craters creation (F\dindex{th}\hindex{crater}) as a function of the surface roughness was determined. There was proved the chemical modification of the surface by EDX analysis as the lead was removed from the middle of the crater. The effect of chemical composition on the creating of craters in glassy system xPbO-(100-x)Ga\dindex{2}O\dindex{3} was also evaluated.

Keywords

fotoindukované jevy, oxidové sklo, PbO-Ga\dindex{2}O\dindex{3}, laser

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 7. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Knotek, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Bachelor programme / field:
Chemistry and Technical Chemistry / Chemistry and Technical Chemistry