Institute of Fundamental Technological Research

The article presents a study of shock waves induced by a nanosecond laser pulse in samples in the form of steel plates. Its contents include a description of the measurement system, methods of calculations and some characteristics of the measuring instruments and materials used. The quoted formulas enabled the processing of recorded measurement signals. The influence of material used as a confining layer (glass, PMMA - Plexiglass, water) and substrate (PMMA, aluminium, steel) on the amplitude and shape of recorded pressure waves was studied. Pressure behind the shock wave measurements were conducted using piezoelectric polymer PVDF (polivinylidene fluoride) sensors. Verifications of PVDF results were conducted by the measurements of velocity of back sample surface by VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector). A qualitative compliance between the PVDF's pressure and VISAR's velocity rescaled to pressure was achieved. The strains (about 0.3%) and strain rates (about 3 × 10^5 1/sec) were evaluated. The obtained results will allow for a better selection of test conditions for studying material properties by using a shock wave induced by the laser pulse.

laser pulse, shock wave, PVDF sensor, VISAR

Obok wielu różnych zastosowań, promieniowanie laserowe jest stosowane również szeroko w przemyśle do powierzchniowej obróbki różnych materiałów z wykorzystaniem procesów ablacji laserowej. Tematyka ta jest bardzo szeroka. Zespół autorów prowadzi od wielu lat badania nad zastosowaniem powierzchniowej obróbki laserowej w tak różnych obszarach jak konserwacja zabytków (czyszczenie laserowe) czy bioinżynieria (kształtowanie powierzchni implantów). W niniejszym artykule przedstawiono pewien wycinek prac zespołu, związany z opracowaniem laserowej metody badań adhezji cienkich warstw i laserową obróbką materiałów do zastosowań w mikro-przepływach i separacji komórek krwi. W pierwszym przypadku, padające na powierzchnię intensywne promieniowanie laserowe wytwarza silną falę uderzeniową w badanych materiale, pozwalającą określić progowe wartości uszkodzenia warstw technologicznych. Badania uzupełnione są przez modelowanie teoretyczne towarzyszących zjawisk fizycznych. W drugim przypadku uwagę zwraca możliwość separacji krążących komórek nowotworowych na laserowo wykonanych mikrositach, zawierających setki tysięcy otworów o średnicach na poziomie 10 μm na obszarach o obwodzie kilkunastu mm. Wymiary mikro-sit pozwalają na ich umieszczenie w układach mikro-przepływowych.

mikro-obróbka laserowa, fale uderzeniowe, grawerowanie szkła, cięcie szafiru, wytwarzanie mikrosit