Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
ایک ساتھ تین سلائیڈوں کا ایک carousel دکھاتا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔
براہ راست لیزر مداخلت (DLIP) لیزر-حوصلہ افزائی پیریڈک سطح کی ساخت (LIPSS) کے ساتھ مل کر مختلف مواد کے لیے فعال سطحوں کی تخلیق کی اجازت دیتی ہے۔عام طور پر اعلی اوسط لیزر پاور کا استعمال کرتے ہوئے عمل کے تھرو پٹ میں اضافہ ہوتا ہے۔تاہم، یہ گرمی کے جمع ہونے کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں سطح کے پیٹرن کی کھردری اور شکل متاثر ہوتی ہے۔لہذا، من گھڑت عناصر کی مورفولوجی پر ذیلی درجہ حرارت کے اثر و رسوخ کا تفصیل سے مطالعہ کرنا ضروری ہے۔اس مطالعے میں، اسٹیل کی سطح کو 532 nm پر ps-DLIP کے ساتھ لائن پیٹرن کیا گیا تھا۔نتیجے میں ٹپوگرافی پر سبسٹریٹ درجہ حرارت کے اثر کی تحقیقات کے لیے، درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک ہیٹنگ پلیٹ کا استعمال کیا گیا۔250 \(^{\circ }\)С تک گرم ہونے سے تشکیل شدہ ڈھانچے کی گہرائی میں 2.33 سے 1.06 µm تک نمایاں کمی واقع ہوئی۔یہ کمی مختلف قسم کے LIPSS کی ظاہری شکل کے ساتھ منسلک تھی جو سبسٹریٹ اناج کی واقفیت اور لیزر سے متاثرہ سطح کے آکسیکرن پر منحصر تھی۔یہ مطالعہ سبسٹریٹ درجہ حرارت کے مضبوط اثر کو ظاہر کرتا ہے، جس کی توقع اس وقت بھی ہوتی ہے جب سطح کا علاج اعلی اوسط لیزر پاور پر کیا جاتا ہے تاکہ گرمی کے جمع ہونے کے اثرات پیدا ہوں۔
الٹرا شارٹ پلس لیزر شعاع پر مبنی سطح کے علاج کے طریقے سائنس اور صنعت میں سب سے اہم متعلقہ مواد کی سطح کی خصوصیات کو بہتر بنانے کی صلاحیت کی وجہ سے سب سے آگے ہیں۔خاص طور پر، لیزر سے حوصلہ افزائی اپنی مرضی کے مطابق سطح کی فعالیت وسیع پیمانے پر صنعتی شعبوں اور درخواست کے منظرناموں میں جدید ترین ہے 1,2,3۔مثال کے طور پر، Vercillo et al.اینٹی آئسنگ خصوصیات کا مظاہرہ لیزر سے متاثرہ سپر ہائیڈروفوبیسیٹی پر مبنی ایرو اسپیس ایپلی کیشنز کے لئے ٹائٹینیم مرکب پر کیا گیا ہے۔Epperlein et al نے اطلاع دی ہے کہ لیزر سطح کی ساخت کے ذریعہ تیار کردہ نانوائزڈ خصوصیات اسٹیل کے نمونوں پر بائیو فلم کی نشوونما یا روک تھام کو متاثر کرسکتی ہیں۔اس کے علاوہ، Guai et al.نامیاتی شمسی خلیوں کی نظری خصوصیات کو بھی بہتر بنایا۔6 اس طرح، لیزر سٹرکچرنگ سطحی مواد1 کے کنٹرول شدہ خاتمے کے ذریعے اعلی ریزولوشن ساختی عناصر کی پیداوار کی اجازت دیتی ہے۔
اس طرح کے متواتر سطح کے ڈھانچے کو تیار کرنے کے لئے ایک مناسب لیزر ڈھانچہ کی تکنیک براہ راست لیزر مداخلت کی شکل (DLIP) ہے۔DLIP مائیکرو میٹر اور نینو میٹر رینج میں خصوصیات کے ساتھ نمونہ دار سطحیں بنانے کے لیے دو یا دو سے زیادہ لیزر بیموں کے قریب کی سطح پر مداخلت پر مبنی ہے۔لیزر بیم کی تعداد اور پولرائزیشن پر منحصر ہے، ڈی ایل آئی پی مختلف قسم کے ٹپوگرافک سطح کے ڈھانچے کو ڈیزائن اور تشکیل دے سکتا ہے۔ایک امید افزا نقطہ نظر یہ ہے کہ ڈی ایل آئی پی ڈھانچے کو لیزر انڈسڈ پیریڈک سطحی ڈھانچے (LIPSS) کے ساتھ جوڑ کر ایک پیچیدہ ساختی درجہ بندی 8,9,10,11,12 کے ساتھ سطحی ٹپوگرافی تشکیل دی جائے۔فطرت میں، یہ درجہ بندی سنگل پیمانے کے ماڈلز 13 سے بھی بہتر کارکردگی فراہم کرتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔
LIPSS فنکشن تابکاری کی شدت کی تقسیم کے بڑھتے ہوئے قریب کی سطح کی ماڈیولیشن پر مبنی خود کو بڑھانے والے عمل (مثبت فیڈ بیک) کے تابع ہے۔یہ nanoroughness میں اضافے کی وجہ سے ہے کیونکہ لاگو لیزر دالوں کی تعداد میں 14, 15, 16 اضافہ ہوتا ہے۔ ماڈیولیشن بنیادی طور پر برقی مقناطیسی فیلڈ کے ساتھ خارج ہونے والی لہر کی مداخلت کی وجہ سے ہوتی ہے15,17,18,19,20,21 ریفریکٹڈ اور بکھرے ہوئے لہر کے اجزاء یا سطحی پلازمون۔22,23 دالوں کے وقت سے LIPSS کی تشکیل بھی متاثر ہوتی ہے۔خاص طور پر، اعلی اوسط لیزر طاقتیں اعلی پیداواری سطح کے علاج کے لیے ناگزیر ہیں۔یہ عام طور پر اعلی تکرار کی شرح کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی میگاہرٹز رینج میں.نتیجتاً، لیزر دالوں کے درمیان وقت کا فاصلہ کم ہوتا ہے، جس سے گرمی کے جمع ہونے کے اثرات 23، 24، 25، 26 ہوتے ہیں۔ یہ اثر سطح کے درجہ حرارت میں مجموعی طور پر اضافے کا باعث بنتا ہے، جو لیزر کے خاتمے کے دوران پیٹرننگ میکانزم کو نمایاں طور پر متاثر کر سکتا ہے۔
پچھلے کام میں، Rudenko et al.اور Tzibidis et al.convective ڈھانچے کی تشکیل کے لیے ایک طریقہ کار پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے، جو کہ 19,27 گرمی کے جمع ہونے کے ساتھ ساتھ تیزی سے اہم ہو جانا چاہیے۔اس کے علاوہ، Bauer et al.مائکرون سطح کے ڈھانچے کے ساتھ حرارت کے جمع ہونے کی اہم مقدار کو جوڑیں۔اس تھرمل طور پر حوصلہ افزائی شدہ ڈھانچے کی تشکیل کے عمل کے باوجود، عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ اس عمل کی پیداواری صلاحیت کو صرف تکرار کی شرح میں اضافہ کر کے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔اگرچہ یہ، بدلے میں، گرمی کے ذخیرہ میں نمایاں اضافہ کے بغیر حاصل نہیں کیا جا سکتا۔لہذا، عمل کی حکمت عملی جو ایک کثیر سطحی ٹوپولوجی فراہم کرتی ہے وہ عمل کے حرکیات اور ساخت کی تشکیل 9,12 کو تبدیل کیے بغیر اعلی تکرار کی شرح کے لیے پورٹیبل نہیں ہوسکتی ہیں۔اس سلسلے میں، یہ تحقیق کرنا بہت ضروری ہے کہ سبسٹریٹ کا درجہ حرارت DLIP کی تشکیل کے عمل کو کس طرح متاثر کرتا ہے، خاص طور پر جب LIPSS کی بیک وقت تشکیل کی وجہ سے تہہ دار سطح کے نمونے بناتے ہیں۔
اس مطالعے کا مقصد پی ایس دالوں کا استعمال کرتے ہوئے سٹینلیس سٹیل کی ڈی ایل آئی پی پروسیسنگ کے دوران نتیجے میں سطح کے ٹپوگرافی پر سبسٹریٹ درجہ حرارت کے اثر کا جائزہ لینا تھا۔لیزر پروسیسنگ کے دوران، ہیٹنگ پلیٹ کا استعمال کرتے ہوئے سیمپل سبسٹریٹ کا درجہ حرارت 250 \(^\circ\)C تک لایا گیا۔نتیجے میں سطح کے ڈھانچے کو کنفوکل مائیکروسکوپی، اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی، اور توانائی سے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے نمایاں کیا گیا تھا۔
تجربات کی پہلی سیریز میں، اسٹیل سبسٹریٹ کو دو بیم DLIP کنفیگریشن کا استعمال کرتے ہوئے 4.5 µm کی مقامی مدت اور ذیلی درجہ حرارت \(T_{\mathrm {s}}\) 21 \(^{\circ) کے ساتھ پروسیس کیا گیا تھا۔ }\)C، اس کے بعد "غیر گرم » سطح کے طور پر کہا جاتا ہے۔اس صورت میں، پلس اوورلیپ \(o_{\mathrm {p}}\) جگہ کے سائز کے فنکشن کے طور پر دو دالوں کے درمیان فاصلہ ہے۔یہ 99.0% (100 دالیں فی پوزیشن) سے 99.67% (300 دالیں فی پوزیشن) تک مختلف ہوتی ہے۔تمام صورتوں میں، چوٹی کی توانائی کی کثافت \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (بغیر مداخلت کے گاوسی برابر کے لیے) اور تکرار کی فریکوئنسی f = 200 kHz استعمال کی گئی۔لیزر بیم کی پولرائزیشن کی سمت پوزیشننگ ٹیبل (تصویر 1a)) کی حرکت کے متوازی ہے، جو دو بیم مداخلت کے پیٹرن کے ذریعہ تخلیق کردہ لکیری جیومیٹری کی سمت کے متوازی ہے۔سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ (SEM) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ ڈھانچے کی نمائندہ تصاویر انجیر میں دکھائی گئی ہیں۔1a-cٹپوگرافی کے لحاظ سے SEM امیجز کے تجزیے کی حمایت کرنے کے لیے، فورئیر ٹرانسفارمز (FFTs، ڈارک انسیٹس میں دکھائے گئے) ڈھانچے کا جائزہ لیا گیا تھا۔تمام صورتوں میں، نتیجے میں DLIP جیومیٹری 4.5 µm کی مقامی مدت کے ساتھ نظر آتی تھی۔
صورت \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0% تصویر کے گہرے علاقے میں۔1a، زیادہ سے زیادہ مداخلت کی پوزیشن کے مطابق، کوئی چھوٹے متوازی ڈھانچے پر مشتمل نالیوں کا مشاہدہ کر سکتا ہے۔وہ نینو پارٹیکل نما ٹپوگرافی میں ڈھکے ہوئے روشن بینڈوں کے ساتھ متبادل ہوتے ہیں۔کیونکہ نالیوں کے درمیان متوازی ڈھانچہ لیزر بیم کے پولرائزیشن کے لیے کھڑا دکھائی دیتا ہے اور اس کا دورانیہ \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) 418\(\pm 65\) nm ہے، تھوڑا سا لیزر کی طول موج سے کم \(\lambda\) (532 nm) کو کم مقامی تعدد (LSFL-I)15,18 کے ساتھ LIPSS کہا جا سکتا ہے۔LSFL-I FFT میں ایک نام نہاد s-ٹائپ سگنل تیار کرتا ہے، "s" scattering15,20۔اس لیے، سگنل مضبوط مرکزی عمودی عنصر کے لیے کھڑا ہے، جو بدلے میں DLIP ڈھانچہ (\(\Lambda _{\mathrm {DLIP}}\)\(\تقریبا\) 4.5 µm) سے پیدا ہوتا ہے۔FFT امیج میں DLIP پیٹرن کی لکیری ساخت سے پیدا ہونے والے سگنل کو "DLIP-type" کہا جاتا ہے۔
DLIP کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی سطح کے ڈھانچے کی SEM تصاویر۔چوٹی کی توانائی کی کثافت \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (بغیر شور کے گاوسی برابر کے لیے) اور تکرار کی شرح f = 200 kHz ہے۔تصاویر نمونہ درجہ حرارت، پولرائزیشن اور اوورلے دکھاتی ہیں۔لوکلائزیشن مرحلے کی حرکت کو (a) میں سیاہ تیر کے ساتھ نشان زد کیا گیا ہے۔بلیک انسیٹ 37.25\(\times\)37.25 µm SEM امیج سے حاصل کردہ متعلقہ FFT دکھاتا ہے (اس وقت تک دکھایا جاتا ہے جب تک ویو ویکٹر \(\vec {k}\cdot (2\pi)^ {-1}\) = 200 بن جاتا ہے۔ nm)۔عمل کے پیرامیٹرز ہر اعداد و شمار میں بتائے گئے ہیں۔
شکل 1 میں مزید تلاش کرتے ہوئے، آپ دیکھ سکتے ہیں کہ جیسے جیسے \(o_{\mathrm {p}}\) اوورلیپ بڑھتا ہے، سگمائڈ سگنل FFT کے x-axis کی طرف زیادہ مرتکز ہوتا ہے۔باقی LSFL-I زیادہ متوازی ہوتے ہیں۔اس کے علاوہ، ایس قسم کے سگنل کی نسبتہ شدت میں کمی آئی اور ڈی ایل آئی پی قسم کے سگنل کی شدت میں اضافہ ہوا۔یہ زیادہ اوورلیپ کے ساتھ تیزی سے واضح خندقوں کی وجہ سے ہے۔نیز، قسم s اور مرکز کے درمیان x-axis سگنل کو LSFL-I کی طرح ایک ہی واقفیت کے ساتھ ڈھانچے سے آنا چاہیے لیکن طویل مدت (\(\Lambda _\mathrm {b}\) \(\approx \ ) 1.4 ± 0.2 µm) جیسا کہ شکل 1c میں دکھایا گیا ہے)۔لہذا، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ ان کی تشکیل خندق کے مرکز میں گڑھوں کا ایک نمونہ ہے۔نئی خصوصیت آرڈینیٹ کی ہائی فریکوئنسی رینج (بڑے لہروں کی تعداد) میں بھی ظاہر ہوتی ہے۔سگنل خندق کی ڈھلوانوں پر متوازی لہروں سے آتا ہے، زیادہ تر ممکنہ طور پر واقعہ کی مداخلت اور ڈھلوان 9,14 پر آگے سے منعکس ہونے والی روشنی کی وجہ سے۔مندرجہ ذیل میں، ان لہروں کو LSFL \ (_ \ mathrm {edge} \)، اور ان کے سگنلز - کی قسم -s \ (_ {\mathrm {p)) \) سے ظاہر کیا گیا ہے۔
اگلے تجربے میں، نمونے کا درجہ حرارت نام نہاد "گرم" سطح کے نیچے 250 ° C تک لایا گیا۔ساخت سازی اسی پروسیسنگ حکمت عملی کے مطابق کی گئی تھی جیسا کہ پچھلے حصے میں بیان کردہ تجربات (تصویر 1a–1c)۔SEM تصاویر نتیجے میں ٹپوگرافی کو ظاہر کرتی ہیں جیسا کہ تصویر 1d–f میں دکھایا گیا ہے۔نمونے کو 250 C پر گرم کرنے سے LSFL کی ظاہری شکل میں اضافہ ہوتا ہے، جس کی سمت لیزر پولرائزیشن کے متوازی ہوتی ہے۔ان ڈھانچے کو LSFL-II کے طور پر نمایاں کیا جا سکتا ہے اور اس کا ایک مقامی دورانیہ \(\Lambda _\mathrm {LSFL-II}\) 247 ± 35 nm ہے۔LSFL-II سگنل FFT میں ہائی موڈ فریکوئنسی کی وجہ سے ظاہر نہیں ہوتا ہے۔جیسا کہ \(o_{\mathrm {p}}\) 99.0 سے بڑھ کر 99.67\(\%\) (تصویر 1d–e) ہو گیا، روشن بینڈ کے علاقے کی چوڑائی بڑھ گئی، جس کی وجہ سے DLIP سگنل ظاہر ہوا۔ اعلی تعدد سے زیادہ کے لئے۔لہروں کے نمبر (کم تعدد) اور اس طرح FFT کے مرکز کی طرف شفٹ ہوتے ہیں۔تصویر 1d میں گڑھوں کی قطاریں LSFL-I22,27 پر کھڑے نام نہاد نالیوں کا پیش خیمہ ہو سکتی ہیں۔اس کے علاوہ، ایسا لگتا ہے کہ LSFL-II چھوٹا اور بے ترتیب شکل اختیار کر گیا ہے۔یہ بھی نوٹ کریں کہ نینوگرین مورفولوجی والے روشن بینڈز کا اوسط سائز اس معاملے میں چھوٹا ہے۔اس کے علاوہ، ان نینو پارٹیکلز کی سائز کی تقسیم حرارت کے بغیر کم منتشر (یا ذرہ کم جمع ہونے کا باعث) نکلی۔معیار کے لحاظ سے، اس کا اندازہ اعداد و شمار 1a، d یا b، e کا بالترتیب موازنہ کر کے کیا جا سکتا ہے۔
جیسا کہ اوورلیپ \(o_{\mathrm {p}}\) مزید بڑھ کر 99.67% (تصویر 1f) تک پہنچ گیا، تیزی سے واضح فروز کی وجہ سے آہستہ آہستہ ایک الگ ٹپوگرافی ابھری۔تاہم، یہ نالی تصویر 1c کے مقابلے میں کم ترتیب والے اور کم گہرے دکھائی دیتے ہیں۔تصویر کے روشنی اور تاریک علاقوں کے درمیان کم تضاد معیار میں ظاہر ہوتا ہے۔ان نتائج کو سی پر FFT کے مقابلے تصویر 1f میں FFT ordinate کے کمزور اور زیادہ بکھرے ہوئے سگنل سے مزید مدد ملتی ہے۔اعداد و شمار 1b اور e کا موازنہ کرتے وقت گرم کرنے پر چھوٹے سٹرائی بھی واضح تھے، جس کی تصدیق بعد میں کنفوکل مائکروسکوپی سے ہوئی۔
پچھلے تجربے کے علاوہ، لیزر بیم کی پولرائزیشن کو 90 \(^{\circ}\) کے ذریعے گھمایا گیا، جس کی وجہ سے پولرائزیشن کی سمت پوزیشننگ پلیٹ فارم پر کھڑے ہو گئی۔انجیر پر۔2a-c ساخت کی تشکیل کے ابتدائی مراحل کو ظاہر کرتا ہے، \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0% غیر گرم (a)، گرم (b) اور گرم 90\(^{\ circ }\ ) - کیس گھومنے والی پولرائزیشن (c) کے ساتھ۔ڈھانچے کی نینوٹوگرافی کو دیکھنے کے لیے، رنگین چوکوں سے نشان زدہ علاقوں کو انجیر میں دکھایا گیا ہے۔2d، بڑے پیمانے پر۔
DLIP کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی سطح کے ڈھانچے کی SEM تصاویر۔عمل کے پیرامیٹرز وہی ہیں جو تصویر 1 میں ہیں۔تصویر نمونہ درجہ حرارت \(T_s\)، پولرائزیشن اور پلس اوورلیپ \(o_\mathrm {p}\) دکھاتی ہے۔بلیک انسیٹ دوبارہ اسی فوئیر ٹرانسفارم کو دکھاتا ہے۔(d)-(i) میں موجود تصاویر (a)-(c) میں نشان زدہ علاقوں کی میگنیفیکیشن ہیں۔
اس صورت میں، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ تصویر 2b،c کے گہرے علاقوں میں ڈھانچے پولرائزیشن کے لیے حساس ہیں اور اس لیے ان پر LSFL-II14، 20، 29، 30 کا لیبل لگایا گیا ہے۔ خاص طور پر، LSFL-I کا رخ بھی گھمایا جاتا ہے۔ تصویر 2g، i)، جسے متعلقہ FFT میں s-ٹائپ سگنل کی واقفیت سے دیکھا جا سکتا ہے۔LSFL-I پیریڈ کی بینڈوتھ پیریڈ b کے مقابلے میں بڑی دکھائی دیتی ہے، اور اس کی رینج کو تصویر 2c میں چھوٹے ادوار کی طرف منتقل کر دیا گیا ہے، جیسا کہ زیادہ وسیع s-ٹائپ سگنل سے ظاہر ہوتا ہے۔اس طرح، مختلف حرارتی درجہ حرارت پر نمونے پر درج ذیل LSFL مقامی مدت کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے: \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 418\(\pm 65\) nm پر 21^{ \circ }\ )C (تصویر 2a)، \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 445\(~\pm\) 67 nm اور \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-II }} \) = 247 ± 35 nm 250°C پر (تصویر 2b) s پولرائزیشن کے لیے۔اس کے برعکس، پی پولرائزیشن کی مقامی مدت اور 250 \(^{\circ }\)C برابر ہے \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I))\) = 390\(\pm 55\) ) nm اور \(\ Lambda_{\mathrm{LSFL-II}}\) = 265±35 nm (تصویر 2c)۔
خاص طور پر، نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ صرف نمونے کے درجہ حرارت میں اضافہ کرنے سے، سطح کی شکل دو انتہاؤں کے درمیان تبدیل ہو سکتی ہے، بشمول (i) ایک سطح جس میں صرف LSFL-I عناصر ہوں اور (ii) LSFL-II سے ڈھکا ہوا علاقہ۔چونکہ دھات کی سطحوں پر اس خاص قسم کے LIPSS کی تشکیل سطحی آکسائیڈ تہوں سے وابستہ ہے، توانائی کے منتشر ایکس رے تجزیہ (EDX) کیا گیا۔جدول 1 حاصل کردہ نتائج کا خلاصہ کرتا ہے۔پروسیس شدہ نمونے کی سطح پر مختلف جگہوں پر کم از کم چار اسپیکٹرا کی اوسط سے ہر تعین کیا جاتا ہے۔پیمائش مختلف نمونے کے درجہ حرارت \(T_\mathrm{s}\) اور نمونے کی سطح کی مختلف پوزیشنوں پر کی جاتی ہے جس میں غیر ساختہ یا ساختی علاقے ہوتے ہیں۔پیمائش میں گہری غیر آکسیڈائزڈ تہوں کے بارے میں بھی معلومات ہوتی ہیں جو علاج شدہ پگھلے ہوئے حصے کے نیچے ہوتی ہیں، لیکن EDX تجزیہ کی الیکٹران کی رسائی کی گہرائی کے اندر ہوتی ہیں۔تاہم، یہ واضح رہے کہ EDX آکسیجن کے مواد کی مقدار درست کرنے کی اپنی صلاحیت میں محدود ہے، اس لیے یہاں یہ اقدار صرف کوالٹیٹیو تشخیص دے سکتی ہیں۔
نمونوں کے غیر علاج شدہ حصوں نے تمام آپریٹنگ درجہ حرارت پر آکسیجن کی نمایاں مقدار نہیں دکھائی۔لیزر ٹریٹمنٹ کے بعد، تمام کیسز میں آکسیجن کی سطح بڑھ گئی۔دو غیر علاج شدہ نمونوں کے درمیان عنصری ساخت میں فرق تجارتی اسٹیل کے نمونوں کے لیے توقع کے مطابق تھا، اور ہائیڈرو کاربن آلودگی کی وجہ سے AISI 304 اسٹیل کے لیے مینوفیکچرر کے ڈیٹا شیٹ کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ کاربن کی قدریں پائی گئیں۔
نالی کے خاتمے کی گہرائی میں کمی اور LSFL-I سے LSFL-II میں منتقلی کی ممکنہ وجوہات پر بحث کرنے سے پہلے، پاور سپیکٹرل ڈینسٹی (PSD) اور اونچائی کے پروفائلز کا استعمال کیا جاتا ہے۔
(i) سطح کی نیم دو جہتی نارملائزڈ پاور سپیکٹرل ڈینسٹی (Q2D-PSD) کو اعداد و شمار 1 اور 2. 1 اور 2 میں SEM امیجز کے طور پر دکھایا گیا ہے۔ چونکہ PSD کو نارملائز کیا گیا ہے، اس لیے رقم کے سگنل میں کمی ہونی چاہیے۔ مستقل حصہ (k \(\le\) 0.7 µm\(^{-1}\) میں اضافہ کے طور پر سمجھا جاتا ہے، نہیں دکھایا گیا)، یعنی ہمواری۔(ii) متعلقہ اوسط سطح کی اونچائی پروفائل۔نمونہ درجہ حرارت \(T_s\)، اوورلیپ \(o_{\mathrm {p}}\)، اور پوزیشننگ پلیٹ فارم موومنٹ کی واقفیت \(\vec {v}\) سے متعلق لیزر پولرائزیشن تمام پلاٹوں میں دکھائے گئے ہیں۔
SEM امیجز کے تاثر کو درست کرنے کے لیے، x یا y سمت میں تمام یک جہتی (1D) پاور سپیکٹرل ڈینسٹیز (PSDs) کی اوسط کے ذریعے سیٹ ہر پیرامیٹر کے لیے کم از کم تین SEM امیجز سے ایک اوسط نارملائزڈ پاور سپیکٹرم تیار کیا گیا تھا۔متعلقہ گراف تصویر 3i میں دکھایا گیا ہے جس میں سگنل کی فریکوئنسی شفٹ اور سپیکٹرم میں اس کا رشتہ دار حصہ دکھایا گیا ہے۔
انجیر پر۔3ia, c, e، DLIP چوٹی \(k_{\mathrm {DLIP}}~=~2\pi\) (4.5 µm)\(^{-1}\) = 1.4 µm \ (^{-) کے قریب بڑھتی ہے۔ 1}\) یا متعلقہ اعلی ہارمونکس جیسا کہ اوورلیپ بڑھتا ہے \(o_{\mathrm {p))\)۔بنیادی طول و عرض میں اضافہ LRIB ڈھانچے کی مضبوط ترقی سے وابستہ تھا۔اعلی ہارمونکس کا طول و عرض ڈھلوان کی کھڑی پن کے ساتھ بڑھتا ہے۔مستطیل افعال کو محدود کرنے والے معاملات کے لیے، قریب کے لیے تعدد کی سب سے بڑی تعداد کی ضرورت ہوتی ہے۔لہذا، PSD میں 1.4 µm\(^{-1}\) کے ارد گرد چوٹی اور اس سے متعلقہ ہارمونکس کو نالی کی شکل کے معیار کے پیرامیٹرز کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
اس کے برعکس، جیسا کہ تصویر 3(i)b,d,f میں دکھایا گیا ہے، گرم نمونے کا PSD متعلقہ ہارمونکس میں کم سگنل کے ساتھ کمزور اور وسیع چوٹیوں کو دکھاتا ہے۔اس کے علاوہ، انجیر میں.3(i)f ظاہر کرتا ہے کہ دوسرا ہارمونک سگنل بنیادی سگنل سے بھی زیادہ ہے۔یہ گرم نمونے کی زیادہ بے ترتیب اور کم واضح DLIP ساخت کی عکاسی کرتا ہے (\(T_s\) = 21\(^\circ\)C کے مقابلے میں)۔ایک اور خصوصیت یہ ہے کہ جوں جوں اوورلیپ \(o_{\mathrm {p}}\) بڑھتا ہے، نتیجے میں LSFL-I سگنل ایک چھوٹے موج نمبر (طویل مدت) کی طرف منتقل ہوتا ہے۔اس کی وضاحت DLIP موڈ کے کناروں کی بڑھتی ہوئی کھڑی پن اور واقعات کے زاویہ 14,33 میں متعلقہ مقامی اضافے سے کی جا سکتی ہے۔اس رجحان کے بعد، LSFL-I سگنل کے وسیع ہونے کی بھی وضاحت کی جا سکتی ہے۔کھڑی ڈھلوانوں کے علاوہ، DLIP ڈھانچے کے نچلے حصے اور اس کے اوپر چپٹے علاقے بھی ہیں، جو LSFL-I ادوار کی وسیع رینج کی اجازت دیتے ہیں۔انتہائی جاذب مواد کے لیے، LSFL-I مدت کا تخمینہ عام طور پر اس طرح لگایا جاتا ہے:
جہاں \(\theta\) واقعات کا زاویہ ہے، اور سب اسکرپٹس s اور p مختلف پولرائزیشنز کا حوالہ دیتے ہیں۔
واضح رہے کہ DLIP سیٹ اپ کے لیے واقعات کا طیارہ عام طور پر پوزیشننگ پلیٹ فارم کی حرکت کے لیے کھڑا ہوتا ہے، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے (دیکھیں مواد اور طریقے سیکشن)۔لہذا، s-پولرائزیشن، ایک اصول کے طور پر، سٹیج کی حرکت کے متوازی ہے، اور p-پولرائزیشن اس کے لیے کھڑا ہے۔مساوات کے مطابق۔(1)، s-پولرائزیشن کے لیے، LSFL-I سگنل کا پھیلاؤ اور چھوٹے موج نمبروں کی طرف شفٹ متوقع ہے۔یہ \(\theta\) اور کونیی رینج \(\theta \pm \delta \theta\) میں اضافے کی وجہ سے ہے کیونکہ خندق کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے۔یہ تصویر 3ia,c,e میں LSFL-I چوٹیوں کا موازنہ کر کے دیکھا جا سکتا ہے۔
انجیر میں دکھائے گئے نتائج کے مطابق۔1c، LSFL\(_\mathrm {edge}\) بھی تصویر میں متعلقہ PSD میں نظر آتا ہے۔3ieانجیر پر۔3ig،h پی پولرائزیشن کے لیے PSD دکھاتا ہے۔DLIP چوٹیوں میں فرق گرم اور غیر گرم نمونوں کے درمیان زیادہ واضح ہے۔اس صورت میں، LSFL-I سے سگنل DLIP چوٹی کے اعلی ہارمونکس کے ساتھ اوورلیپ ہو جاتا ہے، جس سے لیزنگ ویو لینتھ کے قریب سگنل میں اضافہ ہوتا ہے۔
نتائج پر مزید تفصیل سے بات کرنے کے لیے، تصویر 3ii میں مختلف درجہ حرارت پر DLIP لکیری اونچائی کی تقسیم کی دالوں کے درمیان ساختی گہرائی اور اوورلیپ کو دکھایا گیا ہے۔سطح کی عمودی اونچائی پروفائل DLIP ڈھانچے کے مرکز کے ارد گرد دس انفرادی عمودی اونچائی پروفائلز کی اوسط سے حاصل کی گئی تھی۔ہر اطلاق شدہ درجہ حرارت کے لیے، ساخت کی گہرائی نبض کے بڑھتے ہوئے اوورلیپ کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔گرم نمونے کا پروفائل s-پولرائزیشن کے لیے 0.87 µm اور p-پولرائزیشن کے لیے 1.06 µm کی اوسط چوٹی سے چوٹی (pvp) اقدار کے ساتھ گرووز دکھاتا ہے۔اس کے برعکس، غیر گرم نمونے کا s-پولرائزیشن اور p-پولرائزیشن بالترتیب 1.75 µm اور 2.33 µm کا pvp دکھاتا ہے۔متعلقہ پی وی پی کو انجیر میں اونچائی کے پروفائل میں دکھایا گیا ہے۔3ii۔ہر PvP اوسط کا حساب آٹھ سنگل PvPs کی اوسط سے لگایا جاتا ہے۔
اس کے علاوہ، انجیر میں.3iig،h پی پولرائزیشن اونچائی کی تقسیم کو پوزیشننگ سسٹم اور گروو موومنٹ کے لیے کھڑا دکھاتا ہے۔پی پولرائزیشن کی سمت کا نالی کی گہرائی پر مثبت اثر پڑتا ہے کیونکہ اس کے نتیجے میں 1.75 µm pvp پر s-پولرائزیشن کے مقابلے میں 2.33 µm پر تھوڑا سا زیادہ pvp ہوتا ہے۔یہ بدلے میں پوزیشننگ پلیٹ فارم سسٹم کی نالیوں اور حرکت کے مساوی ہے۔یہ اثر s-پولرائزیشن کی صورت میں p-پولرائزیشن کی صورت کے مقابلے میں ایک چھوٹی ساخت کی وجہ سے ہو سکتا ہے (دیکھیں تصویر 2f،h)، جس پر اگلے حصے میں مزید بات کی جائے گی۔
بحث کا مقصد گرم نمونوں کے معاملے میں مین LIPS کلاس (LSFL-I سے LSFL-II) میں تبدیلی کی وجہ سے نالی کی گہرائی میں کمی کی وضاحت کرنا ہے۔تو درج ذیل سوالات کے جواب دیں:
پہلے سوال کا جواب دینے کے لیے ضروری ہے کہ اخراج میں کمی کے لیے ذمہ دار میکانزم پر غور کیا جائے۔عام واقعات میں ایک نبض کے لیے، خاتمے کی گہرائی کو اس طرح بیان کیا جا سکتا ہے:
جہاں \(\delta _{\mathrm {E}}\) توانائی کی دخول کی گہرائی ہے، \(\Phi\) اور \(\Phi _{\mathrm {th}}\) جذب بہاؤ اور Ablation روانی ہیں۔ حد، بالترتیب 34.
ریاضیاتی طور پر، توانائی کے دخول کی گہرائی کا خاتمہ کی گہرائی پر ایک ضرب اثر ہوتا ہے، جبکہ توانائی میں تبدیلی کا لوگاریتھمک اثر ہوتا ہے۔لہٰذا روانی کی تبدیلیاں \(\Delta z\) کو زیادہ متاثر نہیں کرتیں جب تک کہ \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\)۔تاہم، مضبوط آکسیکرن (مثال کے طور پر، کرومیم آکسائیڈ کی تشکیل کی وجہ سے) Cr-Cr بانڈز کے مقابلے میں مضبوط Cr-O35 بانڈز کا باعث بنتا ہے، اس طرح خاتمہ کی حد میں اضافہ ہوتا ہے۔نتیجتاً، \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\) مزید مطمئن نہیں ہے، جو توانائی کے بہاؤ کی کثافت میں کمی کے ساتھ خاتمے کی گہرائی میں تیزی سے کمی کا باعث بنتا ہے۔اس کے علاوہ، آکسیکرن حالت اور LSFL-II کی مدت کے درمیان ایک ربط معلوم ہوتا ہے، جس کی وضاحت خود نانو اسٹرکچر میں ہونے والی تبدیلیوں اور سطح کے آکسیڈیشن30,35 کی وجہ سے ہونے والی سطح کی نظری خصوصیات سے کی جا سکتی ہے۔اس لیے، جذب کی روانی \(\Phi\) کی درست سطح کی تقسیم ساختی مدت اور آکسائیڈ پرت کی موٹائی کے درمیان تعامل کی پیچیدہ حرکیات کی وجہ سے ہے۔مدت پر منحصر ہے، نانو سٹرکچر فیلڈ میں تیزی سے اضافے، سطحی پلازمون کے جوش، روشنی کی غیر معمولی منتقلی یا 17,19,20,21 کے بکھرنے کی وجہ سے جذب شدہ توانائی کے بہاؤ کی تقسیم کو سختی سے متاثر کرتا ہے۔لہذا، \(\Phi\) سطح کے قریب مضبوطی سے غیر ہم آہنگ ہے، اور \(\delta _ {E}\) شاید اب ایک جذب گتانک کے ساتھ ممکن نہیں ہے \(\alpha = \delta _{\mathrm {opt}} ^ { -1} \تقریبا \ڈیلٹا _{\mathrm {E}}^{-1}\) پورے قریب کی سطح کے حجم کے لیے۔چونکہ آکسائڈ فلم کی موٹائی زیادہ تر ٹھوس وقت پر منحصر ہے [26]، اس لیے نام کا اثر نمونے کے درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے۔ضمنی مواد میں شکل S1 میں دکھائے گئے نظری مائیکرو گراف نظری خصوصیات میں تبدیلیوں کی نشاندہی کرتے ہیں۔
یہ اثرات جزوی طور پر اعداد و شمار 1d,e اور 2b,c اور 3(ii)b,d,f میں سطح کے چھوٹے ڈھانچے کی صورت میں کم کھائی کی گہرائی کی وضاحت کرتے ہیں۔
LSFL-II سیمی کنڈکٹرز، ڈائی الیکٹرکس، اور آکسیڈیشن کا خطرہ 14,29,30,36,37 پر بننے کے لیے جانا جاتا ہے۔مؤخر الذکر صورت میں، سطح کے آکسائڈ پرت کی موٹائی خاص طور پر اہم ہے30۔EDX تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ ساختی سطح پر سطح کے آکسائڈز کی تشکیل۔اس طرح، غیر گرم نمونوں کے لیے، ایسا لگتا ہے کہ محیطی آکسیجن گیسی ذرات کی جزوی تشکیل اور سطحی آکسائیڈ کی جزوی طور پر تشکیل میں حصہ ڈالتی ہے۔دونوں مظاہر اس عمل میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔اس کے برعکس، گرم نمونوں کے لیے، مختلف آکسیکرن حالتوں کے دھاتی آکسائیڈز (SiO\(_{\mathrm {2}}\), Cr\(_{\mathrm {n}} \)O\(_{\mathrm { m}}\ )، Fe\(_{\mathrm {n}}\)O\(_{\mathrm {m}}\)، NiO، وغیرہ) حق میں واضح 38 ہیں۔مطلوبہ آکسائیڈ پرت کے علاوہ، سب ویو لینتھ کی کھردری کی موجودگی، بنیادی طور پر ہائی اسپیشل فریکوئنسی LIPSS (HSFL)، مطلوبہ سب ویو لینتھ (d-type) شدت کے طریقوں کی تشکیل کے لیے ضروری ہے 14,30۔حتمی LSFL-II شدت موڈ HSFL طول و عرض اور آکسائڈ موٹائی کا ایک فنکشن ہے۔اس موڈ کی وجہ HSFL کی طرف سے بکھری ہوئی روشنی کی دور دراز کی مداخلت ہے اور روشنی کا مواد میں ریفریکٹ ہونا اور سطح کے ڈائی الیکٹرک مواد کے اندر پھیلنا ہے 20,29,30۔سپلیمنٹری میٹریل سیکشن میں شکل S2 میں سطح کے پیٹرن کے کنارے کی SEM تصاویر پہلے سے موجود HSFL کی نشاندہی کرتی ہیں۔یہ بیرونی خطہ شدت کی تقسیم کے دائرہ سے کمزور طور پر متاثر ہوتا ہے، جو HSFL کی تشکیل کی اجازت دیتا ہے۔شدت کی تقسیم کی ہم آہنگی کی وجہ سے، یہ اثر اسکیننگ کی سمت کے ساتھ بھی ہوتا ہے۔
سیمپل ہیٹنگ LSFL-II کی تشکیل کے عمل کو کئی طریقوں سے متاثر کرتی ہے۔ایک طرف، نمونے کے درجہ حرارت میں اضافہ \(T_\mathrm{s}\) پگھلی ہوئی پرت کی موٹائی کے مقابلے میں ٹھنڈک اور ٹھنڈک کی شرح پر بہت زیادہ اثر ڈالتا ہے۔اس طرح، گرم نمونے کا مائع انٹرفیس طویل عرصے تک محیطی آکسیجن کے سامنے رہتا ہے۔اس کے علاوہ، تاخیر سے ٹھوس ہونے سے پیچیدہ convective عمل کی نشوونما ہوتی ہے جو مائع سٹیل26 کے ساتھ آکسیجن اور آکسائیڈ کے اختلاط کو بڑھاتے ہیں۔یہ آکسائیڈ کی تہہ کی موٹائی کا موازنہ کر کے ظاہر کیا جا سکتا ہے جو صرف بازی سے بنتی ہے (\(\Lambda _\mathrm {diff}=\sqrt{D~\times ~t_\mathrm {s}}~\le ~15\) nm) متعلقہ جمنے کا وقت \(t_\mathrm {s}~\le ~200\) ns ہے، اور بازی گتانک \(D~\le\) 10\(^{-5}\) cm\(^ 2 \ )/s) LSFL-II کی تشکیل میں نمایاں طور پر زیادہ موٹائی دیکھی گئی یا اس کی ضرورت تھی۔دوسری طرف، حرارت HSFL کی تشکیل کو بھی متاثر کرتی ہے اور اس وجہ سے بکھرنے والی اشیاء کو LSFL-II d-type intensity mode میں منتقل کرنے کے لیے درکار ہے۔سطح کے نیچے پھنسے ہوئے نانووائڈز کی نمائش HSFL39 کی تشکیل میں ان کی شمولیت کی نشاندہی کرتی ہے۔یہ نقائص HSFL کی برقی مقناطیسی اصل کی نمائندگی کر سکتے ہیں جس کی وجہ سے مطلوبہ ہائی فریکوئنسی متواتر شدت کے نمونے 14,17,19,29 ہیں۔اس کے علاوہ، یہ پیدا ہونے والے شدت کے طریقے بڑی تعداد میں nanovoids19 کے ساتھ زیادہ یکساں ہیں۔اس طرح، HSFL کے بڑھتے ہوئے واقعات کی وجہ کرسٹل کے نقائص کی حرکیات میں تبدیلی سے وضاحت کی جا سکتی ہے کیونکہ \(T_\mathrm{s}\) اضافہ ہوتا ہے۔
یہ حال ہی میں دکھایا گیا ہے کہ سلکان کی ٹھنڈک کی شرح اندرونی انٹرسٹیشل سپر سیچوریشن کے لیے ایک کلیدی پیرامیٹر ہے اور اس طرح 40,41 کی تحلیل کے ساتھ نقطہ نقائص کے جمع ہونے کے لیے۔خالص دھاتوں کی مالیکیولر ڈائنامکس سمیلیشنز نے یہ ظاہر کیا ہے کہ خالی جگہیں تیزی سے دوبارہ تشکیل دینے کے دوران سپر سیر ہو جاتی ہیں، اور اسی وجہ سے دھاتوں میں خالی جگہوں کا جمع ہونا اسی طرح سے آگے بڑھتا ہے42,43,44۔اس کے علاوہ، چاندی کے حالیہ تجرباتی مطالعے نے نقطہ نقائص کے جمع ہونے کی وجہ سے voids اور کلسٹرز کی تشکیل کے طریقہ کار پر توجہ مرکوز کی ہے۔لہذا، نمونے کے درجہ حرارت میں اضافہ \(T_\mathrm {s}\) اور اس کے نتیجے میں، ٹھنڈک کی شرح میں کمی voids کی تشکیل کو متاثر کر سکتی ہے، جو HSFL کے مرکزے ہیں۔
اگر خالی جگہیں گہاوں کے لیے ضروری پیش خیمہ ہیں اور اس لیے HSFL، نمونہ درجہ حرارت \(T_s\) کے دو اثرات ہونے چاہئیں۔ایک طرف، \(T_s\) دوبارہ تشکیل دینے کی شرح کو متاثر کرتا ہے اور اس کے نتیجے میں، بڑھے ہوئے کرسٹل میں نقطہ نقائص (خالی جگہ کا ارتکاز)۔دوسری طرف، یہ ٹھوس ہونے کے بعد ٹھنڈک کی شرح کو بھی متاثر کرتا ہے، اس طرح کرسٹل 40,41 میں نقطہ نقائص کے پھیلاؤ کو متاثر کرتا ہے۔اس کے علاوہ، استحکام کی شرح کرسٹللوگرافک واقفیت پر منحصر ہے اور اس طرح انتہائی انیسوٹروپک ہے، جیسا کہ نقطہ نقائص 42,43 کا پھیلاؤ ہے۔اس بنیاد کے مطابق، مادے کے انیسوٹروپک ردعمل کی وجہ سے، روشنی اور مادے کا تعامل انیسوٹروپک بن جاتا ہے، جس کے نتیجے میں توانائی کے اس متواتر وقفے سے جاری ہونے کو وسعت ملتی ہے۔پولی کرسٹل لائن مواد کے لیے، یہ رویہ ایک دانے کے سائز سے محدود ہو سکتا ہے۔درحقیقت، LIPSS کی تشکیل کا مظاہرہ اناج کی واقفیت 46,47 کی بنیاد پر کیا گیا ہے۔لہٰذا، کرسٹلائزیشن کی شرح پر نمونہ درجہ حرارت \(T_s\) کا اثر اناج کی سمت کے اثر جتنا مضبوط نہیں ہو سکتا۔اس طرح، مختلف اناج کی مختلف کرسٹللوگرافک واقفیت بالترتیب HSFL یا LSFL-II کے خلا میں اضافے اور جمع ہونے کی ممکنہ وضاحت فراہم کرتی ہے۔
اس مفروضے کے ابتدائی اشارے کو واضح کرنے کے لیے، کچے نمونوں کو سطح کے قریب اناج کی تشکیل کو ظاہر کرنے کے لیے کھینچا گیا تھا۔انجیر میں اناج کا موازنہ۔S3 کو ضمنی مواد میں دکھایا گیا ہے۔اس کے علاوہ، LSFL-I اور LSFL-II گرم نمونوں پر گروپوں میں نمودار ہوئے۔ان کلسٹرز کا سائز اور جیومیٹری اناج کے سائز کے مطابق ہے۔
مزید برآں، HSFL صرف ایک تنگ رینج میں کم بہاؤ کی کثافت پر ہوتا ہے جس کی وجہ اس کی کنویکٹیو اصل 19,29,48 ہے۔لہذا، تجربات میں، یہ شاید صرف بیم پروفائل کے دائرے میں ہوتا ہے۔لہذا، HSFL غیر آکسیڈائزڈ یا کمزور طور پر آکسائڈائزڈ سطحوں پر بنتا ہے، جو علاج شدہ اور غیر علاج شدہ نمونوں کے آکسائڈ کے حصوں کا موازنہ کرتے وقت ظاہر ہوتا ہے (ٹیبل ریفٹاب: مثال دیکھیں)۔یہ اس مفروضے کی تصدیق کرتا ہے کہ آکسائیڈ کی تہہ بنیادی طور پر لیزر کے ذریعے بنائی گئی ہے۔
یہ دیکھتے ہوئے کہ LIPSS کی تشکیل عام طور پر انٹر پلس فیڈ بیک کی وجہ سے دالوں کی تعداد پر منحصر ہوتی ہے، HSFLs کو پلس اوورلیپ بڑھنے کے ساتھ بڑے ڈھانچے سے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔کم باقاعدہ HSFL کا نتیجہ LSFL-II کی تشکیل کے لیے درکار کم باقاعدہ شدت کے پیٹرن (d-mode) میں ہوتا ہے۔لہذا، جیسے جیسے \(o_\mathrm {p}\) کا اوورلیپ بڑھتا ہے (دیکھیں تصویر 1 سے de)، LSFL-II کی باقاعدگی کم ہوتی جاتی ہے۔
اس مطالعہ نے لیزر ساختہ DLIP ٹریٹڈ سٹینلیس سٹیل کی سطح کی شکل پر سبسٹریٹ درجہ حرارت کے اثر کی تحقیقات کی۔یہ پایا گیا ہے کہ سبسٹریٹ کو 21 سے 250 ° C تک گرم کرنے سے ایس پولرائزیشن میں 1.75 سے 0.87 µm تک اور پی پولرائزیشن میں 2.33 سے 1.06 µm تک کمی کی گہرائی میں کمی واقع ہوتی ہے۔یہ کمی LSFL-I سے LSFL-II میں LIPSS کی قسم میں تبدیلی کی وجہ سے ہے، جو اعلی نمونہ کے درجہ حرارت پر لیزر سے متاثرہ سطح کی آکسائیڈ پرت سے منسلک ہے۔اس کے علاوہ، LSFL-II آکسیکرن میں اضافے کی وجہ سے تھریشولڈ فلوکس کو بڑھا سکتا ہے۔یہ فرض کیا جاتا ہے کہ ہائی پلس اوورلیپ، اوسط توانائی کی کثافت اور اوسط تکرار کی شرح کے ساتھ اس تکنیکی نظام میں، LSFL-II کی موجودگی کا تعین بھی نمونے کی حرارت کی وجہ سے ہونے والی سندچیوتی حرکیات میں تبدیلی سے ہوتا ہے۔LSFL-II کی جمع کو اناج کی واقفیت پر منحصر نانووائڈ تشکیل کی وجہ سے سمجھا جاتا ہے، جس کی وجہ سے HSFL LSFL-II کا پیش خیمہ بنتا ہے۔اس کے علاوہ، ساختی مدت پر پولرائزیشن کی سمت کے اثر و رسوخ اور ساختی مدت کی بینڈوتھ کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔یہ پتہ چلتا ہے کہ پی پولرائزیشن ڈی ایل آئی پی کے عمل کے لیے کم گہرائی کے لحاظ سے زیادہ موثر ہے۔مجموعی طور پر، یہ مطالعہ اپنی مرضی کے مطابق سطح کے پیٹرن بنانے کے لیے DLIP کے خاتمے کی گہرائی کو کنٹرول کرنے اور اسے بہتر بنانے کے لیے عمل کے پیرامیٹرز کے ایک سیٹ سے پردہ اٹھاتا ہے۔آخر میں، LSFL-I سے LSFL-II میں منتقلی مکمل طور پر گرمی سے چلنے والی ہے اور گرمی کے بڑھنے کی وجہ سے مسلسل نبض کے اوورلیپ کے ساتھ تکرار کی شرح میں تھوڑا سا اضافہ متوقع ہے۔یہ تمام پہلو DLIP کے عمل کو بڑھانے کے آنے والے چیلنج سے متعلق ہیں، مثال کے طور پر کثیرالاضلاع سکیننگ سسٹمز49 کے استعمال کے ذریعے۔گرمی کے اضافے کو کم سے کم کرنے کے لیے، درج ذیل حکمت عملی پر عمل کیا جا سکتا ہے: کثیرالاضلاع سکینر کی سکیننگ کی رفتار کو زیادہ سے زیادہ رکھیں، بڑے لیزر اسپاٹ سائز کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، سکیننگ سمت میں آرتھوگونل، اور زیادہ سے زیادہ خاتمے کا استعمال کریں۔fluence 28. اس کے علاوہ، یہ آئیڈیاز ڈی ایل آئی پی کا استعمال کرتے ہوئے اعلی درجے کی سطح کے فنکشنلائزیشن کے لیے پیچیدہ درجہ بندی کی ٹپوگرافی کی تخلیق کی اجازت دیتے ہیں۔
اس تحقیق میں، الیکٹرو پولش سٹینلیس سٹیل پلیٹیں (X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304) 0.8 ملی میٹر موٹی استعمال کی گئیں۔سطح سے کسی بھی آلودگی کو دور کرنے کے لیے، لیزر ٹریٹمنٹ سے پہلے نمونوں کو ایتھنول سے احتیاط سے دھویا گیا تھا (ایتھانول کی مطلق ارتکاز \(\ge\) 99.9%)۔
DLIP کی ترتیب کو شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ نمونے 12 ps الٹرا شارٹ پلسڈ لیزر سورس سے لیس DLIP سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے تھے جس کی طول موج 532 nm اور زیادہ سے زیادہ تکرار کی شرح 50 MHz ہے۔بیم توانائی کی مقامی تقسیم گاوسی ہے۔خاص طور پر ڈیزائن کردہ آپٹکس نمونے پر لکیری ڈھانچے بنانے کے لیے دوہری بیم انٹرفیومیٹرک ترتیب فراہم کرتے ہیں۔100 ملی میٹر کی فوکل لمبائی کے ساتھ ایک لینس سطح پر 6.8\(^\circ\) کے مقررہ زاویہ پر دو اضافی لیزر بیموں کو سپرمپوز کرتا ہے، جو تقریباً 4.5 µm کا مقامی دورانیہ دیتا ہے۔تجرباتی سیٹ اپ کے بارے میں مزید معلومات کہیں اور مل سکتی ہیں50۔
لیزر پروسیسنگ سے پہلے، نمونہ ایک مخصوص درجہ حرارت پر حرارتی پلیٹ پر رکھا جاتا ہے۔حرارتی پلیٹ کا درجہ حرارت 21 اور 250 ° C پر سیٹ کیا گیا تھا۔تمام تجربات میں، آپٹکس پر دھول جمع ہونے کو روکنے کے لیے ایک ایگزاسٹ ڈیوائس کے ساتھ کمپریسڈ ہوا کا ایک ٹرانسورس جیٹ استعمال کیا گیا تھا۔سٹرکچرنگ کے دوران نمونے کی پوزیشن کے لیے ایک x,y اسٹیج سسٹم قائم کیا گیا ہے۔
بالترتیب 99.0 سے 99.67 \(\%\) کی دالوں کے درمیان اوورلیپ حاصل کرنے کے لیے پوزیشننگ اسٹیج سسٹم کی رفتار 66 سے 200 ملی میٹر فی سیکنڈ تک مختلف تھی۔تمام صورتوں میں، تکرار کی شرح 200 kHz پر طے کی گئی تھی، اور اوسط طاقت 4 W تھی، جس نے 20 μJ فی نبض کو توانائی فراہم کی۔DLIP تجربے میں استعمال ہونے والی بیم کا قطر تقریباً 100 µm ہے، اور نتیجے میں چوٹی لیزر توانائی کی کثافت 0.5 J/cm\(^{2}\) ہے۔فی یونٹ رقبہ پر جاری ہونے والی کل توانائی چوٹی کی مجموعی روانی ہے جو 50 J/cm\(^2\) کے لیے \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0 \(\%\), 100 J/cm کے مطابق ہے۔ \(^2\) برائے \(o_{\mathrm {p})\)=99.5\(\%\) اور 150 J/cm\(^2\) برائے \(o_{ \mathrm {p} }\ ) = 99.67 \(\%\)۔لیزر بیم کی پولرائزیشن کو تبدیل کرنے کے لیے \(\lambda\)/2 پلیٹ کا استعمال کریں۔استعمال شدہ پیرامیٹرز کے ہر سیٹ کے لیے، نمونے پر تقریباً 35 × 5 ملی میٹر\(^{2}\) کا رقبہ بنا ہوا ہے۔صنعتی قابل اطلاق کو یقینی بنانے کے لیے تمام ساختی تجربات محیطی حالات میں کیے گئے تھے۔
نمونوں کی مورفولوجی کو 50x میگنیفیکیشن کے ساتھ کنفوکل مائکروسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے جانچا گیا اور بالترتیب 170 nm اور 3 nm کی آپٹیکل اور عمودی ریزولوشن۔اس کے بعد جمع شدہ ٹپوگرافک ڈیٹا کا سطحی تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے جائزہ لیا گیا۔ISO 1661051 کے مطابق خطوں کے ڈیٹا سے پروفائلز نکالیں۔
6.0 kV کی تیز رفتار وولٹیج پر اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے نمونوں کی خصوصیت بھی کی گئی۔نمونوں کی سطح کی کیمیائی ساخت کا اندازہ توانائی سے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) اٹیچمنٹ کا استعمال کرتے ہوئے 15 kV کے تیز رفتار وولٹیج پر کیا گیا۔اس کے علاوہ، 50x مقصد کے ساتھ ایک نظری خوردبین کا استعمال نمونوں کے مائکرو اسٹرکچر کی دانے دار شکل کا تعین کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔ اس سے پہلے، نمونوں کو 50 \(^\circ\)C کے مستقل درجہ حرارت پر پانچ منٹ کے لیے سٹینلیس سٹیل کے داغ میں ہائیڈروکلورک ایسڈ اور نائٹرک ایسڈ کی 15-20 اور 1\( کی ارتکاز کے ساتھ کندہ کیا گیا تھا۔ -<\)5 \(\%\) بالترتیب۔ اس سے پہلے، نمونوں کو 50 \(^\circ\)C کے مستقل درجہ حرارت پر پانچ منٹ کے لیے سٹینلیس سٹیل کے داغ میں ہائیڈروکلورک ایسڈ اور نائٹرک ایسڈ کی 15-20 اور 1\( کی ارتکاز کے ساتھ کندہ کیا گیا تھا۔ -<\)5 \(\%\) بالترتیب۔ Перед этим образцы травили при постоянной температуре 50 \(^\circ\)С в течение пяти минут в краске из нержавеайсойайной температуре лотами концентрацией 15-20 \(\%\) اور 1\( -<\)5 \( \%\) соответственно. اس سے پہلے، نمونوں کو 50 \(^\circ\)C کے مستقل درجہ حرارت پر پانچ منٹ کے لیے سٹینلیس سٹیل کے پینٹ میں ہائیڈروکلورک اور نائٹرک ایسڈز کے ساتھ 15-20 \(\%\) اور 1\( کے ارتکاز کے ساتھ کندہ کیا جاتا تھا۔ -<\)5 \( \%\) بالترتیب۔在此之前，样品在不锈钢染色液中以50 C \)5 \ (\%\)، 分别۔在此之前，样品在不锈钢染色液中以50 \(^\circ\)C (\%\)، 分别۔اس سے پہلے، نمونوں کو 50 \(^\circ\)C کے مستقل درجہ حرارت پر پانچ منٹ کے لیے سٹینلیس سٹیل کے داغ دار محلول میں ہائیڈروکلورک اور نائٹرک ایسڈز 15-20 \(\%\) اور 1 کے ساتھ اچار کیا جاتا تھا۔ \(-<\)5 \ (\%\) соответственно. (-<\)5 \ (\%\) بالترتیب۔
دو بیم والے DLIP سیٹ اپ کے تجرباتی سیٹ اپ کا اسکیمیٹک ڈایاگرام، بشمول (1) ایک لیزر بیم، (2) a \(\lambda\)/2 پلیٹ، (3) ایک مخصوص آپٹیکل کنفیگریشن والا DLIP ہیڈ، (4) ) ایک ہاٹ پلیٹ، (5) ایک کراس فلوڈک، (6) x، y پوزیشننگ سٹیپس اور (7) سٹینلیس سٹیل کے نمونے۔دو سپر امپوزڈ بیم، بائیں طرف سرخ رنگ میں دائرے میں، نمونے پر \(2\theta\) زاویوں پر لکیری ڈھانچے بناتے ہیں (بشمول s- اور p-پولرائزیشن دونوں)۔
موجودہ مطالعہ میں استعمال شدہ اور/یا تجزیہ کردہ ڈیٹاسیٹس متعلقہ مصنفین سے معقول درخواست پر دستیاب ہیں۔
پوسٹ ٹائم: جنوری 07-2023