宮琳琳 李爽

摘 要：隨著激光技術(shù)的發(fā)展，當今社會激光燒蝕技術(shù)越來越受到了人們的關(guān)注。本文主要介紹了幾種激光燒蝕技術(shù)的不同應(yīng)用，以及對激光燒蝕技術(shù)的進展做了簡單的研究。

關(guān)鍵詞：燒蝕 等離子體 聚合物

中圖分類號：O657.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0019-01

激光燒蝕技術(shù)是通過飛秒-納秒量級的脈沖激光來將材料表面燒蝕，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于微加工、外科手術(shù)、X射線激光、生物分子質(zhì)譜以及一些藝術(shù)品修復(fù)/清潔等領(lǐng)域；對激光燒蝕產(chǎn)生的等離子體的光學(xué)/光譜診斷是研究等離子體動力學(xué)的主要方法之一。

1 激光燒蝕技術(shù)的應(yīng)用

1.1 激光燒蝕光譜（LAS、LIBS）技術(shù)的應(yīng)用

近年來光譜領(lǐng)域發(fā)展迅速，其中激光燒蝕光譜技術(shù)是其中一種比較嶄新的分析手段。該技術(shù)主要是通過聚焦強激光束激發(fā)樣品靶面，產(chǎn)生高溫等離子體，通過測定等離子體冷卻過程中發(fā)射光譜的波長與強度來進行定量分析、元素定性。激光燒蝕光譜技術(shù)雖然對于痕量元素的分析能力不足，但是該技術(shù)并不需要對樣品進行繁瑣的化學(xué)處理，具有破壞性小，具有快速、實時、可遠程監(jiān)測等特點，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、核工業(yè)、材料、燃料能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域；電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP2MS）

分析技術(shù)是一種公認的高靈敏度、強有力的、多元素及同位素分析技術(shù)。

1.2 激光燒蝕技術(shù)在微納米材料制備中的應(yīng)用

激光與靶材相互作用后，周圍的物理空間便可粗略的分為高溫高壓等離子體聚集區(qū)、液相區(qū)和固相區(qū)三個區(qū)域，如圖1所示。等離子體聚集區(qū)是由離子、電子以及未電離的中性粒子集合組成，整體呈現(xiàn)電中性，該區(qū)域?qū)す饽芰康膫鬏斦系K比較小。液相區(qū)是靠近等離子聚集區(qū)的熔融層，材料處于液態(tài)或固-液共存態(tài)。靠近液相區(qū)的是固相區(qū)，該區(qū)域雖然也吸收了激光能量，能使溫度升高，但是能量強度不足以使該層進行熔化?；诩す鉄g技術(shù)制備的各類材料的生長過程，如一維納米線和零維納米顆粒、二維薄膜等，幾乎都是通過應(yīng)用高溫高壓等離子體的成核、生長所完成。因此，激光燒蝕產(chǎn)生的高溫高壓等離子體在激光燒蝕技術(shù)制備微納米材料中起著重要的作用。

激光燒蝕技術(shù)在微納米材料制備過程中所表現(xiàn)出來的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）可瞬間提供超高溫、超高壓等極端環(huán)境，有利于特殊納米結(jié)構(gòu)的形成；（2）反應(yīng)器壁不參與整個反應(yīng)，因此對產(chǎn)物無污染，保證了產(chǎn)物的純度；（3）操作可控性好、便利、易于排除雜質(zhì)；（4）激光能量可以高度集中，反應(yīng)區(qū)與周圍環(huán)境之間的溫度梯度比較大，有利于成核粒子的快速凝結(jié)；（5）反應(yīng)室與激光器相互分離，產(chǎn)物不會對激光造成污染。（見圖1）

1.3 激光燒燭技術(shù)在改變材料表面的性能與制備納米結(jié)構(gòu)和團族中的應(yīng)用

高功率的脈沖激光束在材料表面的匯聚可以在瞬間產(chǎn)生非常高的溫度，可對材料表面的性能進行修改，比如進行表面修飾、切割、打孔等，特別是隨著激光器性能的不斷提高，激光用于材料加工受到了國內(nèi)外研究人員的極大關(guān)注。近年來，采用激光燒燭技術(shù)制備微納米結(jié)構(gòu)與團族隨著納米科學(xué)與技術(shù)的興起，成為新材料研究領(lǐng)域的一個非常重要的發(fā)展方向，高功率脈沖激光燒燭技術(shù)具備超快速的光與物質(zhì)相互作用的特性，并且其不會引入其他的化學(xué)雜質(zhì)，所以在合成制備微納米材料的領(lǐng)域具有著顯著的優(yōu)勢。

1.4 激光燒蝕聚合物技術(shù)的應(yīng)用

激光燒蝕聚合物技術(shù)在微電子學(xué)器件的圖形加工和醫(yī)學(xué)的顯微外科中有著極其廣闊的應(yīng)用前景。

（1）應(yīng)用于徽電子學(xué)。

通過使用著大量的聚合物或主要由聚合物構(gòu)成的有機材料可以制備集成電路和徽電子學(xué)器件。激光燒蝕聚合物能直接進行圖形制作，省去了以往比較繁雜的圖形制備工藝。例如，圖形加工過程中的各種光致抗腐蝕劑，可以作為大規(guī)模集成電路的鈍化膜、絕緣層、封裝材料，多層布線工藝的平坦化介質(zhì)及其多片封裝中的電介質(zhì)材料。

（2）應(yīng)用于激光外科。

激光顯微外科以激光對生物組織燒蝕去除為基礎(chǔ)，具有良好的應(yīng)用前景。激光束作為一種良好的手術(shù)刀，由于他們可以很好的吸收光子，特別是用紫外激光燒蝕可以切割某些組織，高的激光能量可以通過一種成為分子光致離解的非熱過程來斷裂組織的分子鍵，而不會殘留燒傷現(xiàn)象。雖然激光顯微外科現(xiàn)在還在研究中，還存在很多問題，但是已經(jīng)引起了人們的廣泛注意。

2 激光燒蝕技術(shù)的進一步研究

激光燒蝕技術(shù)根據(jù)材料的制備環(huán)境，可以分為氣相燒蝕和液相燒蝕。液相燒蝕技術(shù)和氣相燒蝕技術(shù)在激光與物質(zhì)的相互作用機理上是類似的，唯一不同的是激光與材料相互作用時所處的反應(yīng)環(huán)境。在氣相燒蝕技術(shù)中，主要利用激光燒蝕技術(shù)來制備微納米顆粒、微納米線和薄膜、納米管、納米壁等，還可對相同或不同的多種材料進行激光加工或焊接。在液相中激光燒蝕主要用來對材料的表面進行改造，或進行微納米顆粒的制備。

3 結(jié)語

激光燒蝕技術(shù)是一門綜合固體物理、生物學(xué)、微束技術(shù)、激光化學(xué)等學(xué)科的交叉科學(xué)，激光燒蝕技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展迅速，與干擾少、靈敏度高的ICP-MS聯(lián)用，具有更好的性能，稱為一種新的技術(shù)。作為一種適用于多種類型固體樣品的引入方法，開拓了質(zhì)譜分析技術(shù)的新領(lǐng)域。因此，更好的發(fā)展這門技術(shù)還需要對其進行很好的研究探討。

參考文獻

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