I
INDICE
SOMMARIO ... IV INTRODUZIONE ... V
1. MICROSCOPIA A SCANSIONE DI SONDA ... 1
1.1. Atomic Force Microscopy ... 2
1.2. Shear Force Microscopy ... 4
2. LASER AD IMPULSI ULTRACORTI ... 8
2.1. Interazione laser-materiale ... 8
2.1.1. Assorbimento della radiazione ... 9
2.1.2. Effetti termici ... 10
2.1.3. Regimi di ablazione ... 13
2.2. Sorgenti ad impulsi ultracorti ... 16
2.2.1. Definizione impulso ultracorto ... 16
2.2.2. Confronto tra sorgenti a impulsi corti e ultracorti ... 18
2.3. LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structures) ... 20
2.3.1. Formazione dei LIPSS ... 21
2.3.2. Caratteristiche geometriche ... 25
2.3.3. Effetto dell’accumulo di energia ... 28
3. DESCRIZIONE APPARATO SPERIMENTALE ... 30
3.1. Macchina di foratura laser ROFIN ... 30
3.1.1. Raydiance Starfemto R-100 ... 30
3.1.2. ARGES Precession Elephant ... 30
3.2. Shear Force Microscopy ... 36
3.2.1. Velocità e tempi di acquisizione ... 41
3.2.2. Preparazione della punta ... 42
3.2.3. Software WSxM ... 46
4. MARCATURE G_PLATE ... 48
II
4.2. Materiale ... 51
4.3. Parametri di lavorazione ... 52
4.4. Aree e parametri di scansione SHFM ... 54
4.5. Analisi delle scansioni ... 58
4.5.1. Estrazione dei profili ... 58
4.5.2. Calcolo della larghezza e della profondità del profilo ... 59
4.5.3. Rugosità superficiale delle piastrine ... 62
4.6. Analisi dei risultati ... 63
4.6.1. Profondità ... 63
4.6.2. Larghezza ... 64
4.6.3. Variazione dell’angolo di incidenza ... 65
4.6.4. Material Removal Rate ... 67
4.6.5. Energia specifica ... 68
4.6.6. Modello per il calcolo di larghezza e profondità ... 70
4.7. Strutture periodiche ... 73
4.7.1. Laser Induced Periodic Surface Structure ... 73
4.7.2. Macrostrutture ... 83
5. MICROFORATURE ED_TEST ... 93
5.1. Geometria... 93
5.2. Materiale ... 96
5.3. Parametri di lavorazione ... 96
5.4. Aree e parametri di scansione SHFM ... 99
5.5. Analisi delle scansioni ... 101
5.5.1. Elaborazione della mappa topografica ... 101
5.5.2. Determinazione dell’inclinazione dei LIPSS ... 104
5.5.3. Determinazione della periodicità dei LIPSS ... 104
5.5.4. Misura della rugosità superficiale ... 105
III
5.6.1. Inclinazione dei LIPSS ... 107
5.6.2. Periodicità dei LIPSS ... 108
5.6.3. Rugosità superficiale ... 109
5.6.4. Variazione lungo l’asse del foro ... 113
6. CONCLUSIONI ... 116
BIBLIOGRAFIA ... 117
