저자들은 기꺼이 국립 과학 재단 (CMMI-0653578, CBET-0853890 부여 없음)으로 본 연구를 위해 제공되는 재정 지원을 인정하고 싶습니다.

1. 광학 시스템 설치 (그림 1) <ol><li> 반 파장 판과 레이저 펄스 에너지를 조정하는 레이저 출력을 다음과 편광판을 설정합니다. </li><li> 펌프 펄스와 탐침 펄스 두 개의 펄스로 레이저 펄스를 분할하기 위해 편광판 후 빔 스플리터를 설정합니다. </li><li> 펌프 펄스에 대한 광 지연 장치를 구성하는 4 가지 반사 거울과 수동 translational 단계를 사용하십시오. </li><li> 수직으로 대상 표면에 도달 펌프 펄스를 안내하기 위해 다시 넉 반사 거울을 사용합니다. </li><li> 800 NM ~ 400 NM에서 레이저 펄스 파장 변환하는 두 번째 고조파 생성기 (SHG)를 설정합니다. </li><li> 800-nm의 펄스를 전송 및 400 nm의 펄스를 반영하기 위해 고조파 구분 기호를 사용합니다. </li><li> 빔 감속기 및 프로브 펄스의 크기와 융합을 조정할 focally 렌즈 한쌍을 설정합니다. </li><li> 프로브 펄스에 대해 같은 단계 1.3에 언급된 다른 광 지연 장치, 설정합니다. </li><li> 의 영역을 조정하기 위해 아이리스 링을 사용하여프로브 펄스와 탐침 펄스가 수평으로 대상 표면을 통과하고 펌프 펄스와 교차 확인하십시오. </li><li> 심화 전하 결합 소자 (ICCD) 카메라에 접수되는 플라즈마 영역의 이미지를 생성하기 위해 두 목적 렌즈와 여러 필터를 설정합니다. </li><li> 컴퓨터, 레이저, ICCD 카메라와 BNC 케이블이나 USB 케이블을 사용하여 컨트롤러를 연결합니다. </li><li> 카메라 프로브 펄스의 이미지를 캡처까지 카메라 컨트롤러의 지연 시간을 조정합니다. 따라서 프로브 펄스와 카메라가 동기화됩니다. </li></ol> 2. 펌프 - 프로브 동기화 <ol><li> 펌프 펄스와 탐침 펄스의 교차로 빔 스플리터를 삽입하고,이 두 펄스를 수신하기 위해 두 photodiodes를 설정합니다. 이 두 photodiodes 거리 빔 스플리터로부터 같은 거리에 있어야합니다. </li><li> 이 두 photodiodes의 신호를받을 수있는 오실로 스코프를 사용하여 프로까지 펌프 펄스 빔 경로에 지연 스테이지를 이동펌프 펄스와 탐침 펄스의 파일은 오실로 스코프 화면에서 서로 겹칠. 20 PS의 정확성은 오실로 스코프의 시간적 해상도로 인하여 이루어진다. </li><li> 빔 스플리터와 같은 단계 2.1에서 언급한 두 photodiodes를 제​​거합니다. </li><li> 공기 분할 영역이 바로 ICCD 화면에 관측할 수 있었을 때까지 펌프 펄스 빔 경로에 지연 단계를 조정합니다. 공기 고장의 형성은 균일한 배경 대신에 포착할 수 시간은 지연 시간 제로으로 결정됩니다. </li></ol> 3. 샘플 및 무대 준비 <ol><li> 자유의 세 정도로 시료를 이동하기 위해 실험실 - 잭 두 수동 선형 단계를 설정합니다. </li><li> 단계 높은 평탄도를 달성하기 위해 다이얼 표시기 및 높은 정밀도 shims를 사용하십시오. 높이 차이는 25.4 mm의 거리 당 1 μm의 내에 있어야합니다. </li><li> 밀링을 사용하여 0.8 mm의 두께로 잘라내기 시트 밖으로 정사각형 조각 (30mm × 30mm)을 잘라기계. </li><li> 표면 거칠기는 아래 0.5 μm의 때까지 잘라내기 조각의 좁은 측면 (30mm × 0.8 mm)을 갈고 닦아서. </li><li> 광택 좁은 얼굴을 들고 가기 수동 무대에서 잘라내기 조각을 수정합니다. </li><li> 어떤 기울기는 목표 아래 고정밀 shims를 삽입하여 조정할 수 있도록 ICCD 카메라를 통해 위치를 모니터링하면서 단계 3.1)에 언급된 사람과 수동 단계로 표적을 이동합니다. </li><li> 다른 수동 단계와 단계 3.6을 반복합니다. </li><li> 삼분의 일 고정밀 설명서 단계로 초점 렌즈의 위치를​​ 다양하면서 대상에 구멍 다스 드릴 다운하십시오. 초점 위치는 작은 구멍이 뚫고 있습니다 초점 렌즈의 위치에 해당합니다. </li></ol> 4. 절제 및 측정 <ol><li> 최대 거리 초점에서 약 50 μm의의 거리까지 초점 렌즈를 이동합니다. </li><li> 또는, 10 PS까지 이미지를 매 2 PS를 캡처하기 위해 0.3 mm의 간격으로 프로브 펄스 빔 경로에 지연 스테이지를 이동480 PS까지 이미지를 매 20 PS를 캡처는 3 mm의 간격으로. </li><li> repeatability 정확하게 몇 번위한 단계 4.2 반복합니다. </li><li> 거리에 초점에서 약 50 μm의의 거리 초점 렌즈를 아래로 이동하고, 단계 4.3 반복합니다. </li></ol> 5. 대표 결과 측정 그림자 그림 이미지는 그림에 표시됩니다. 2와 그림. 3, 각각 약간 타겟 표면 위에 아래의 초점에 대한. 세로과 요골 확장 위치는 그림 꾸몄다됩니다. 4와 그림. 5. 처음 100 PS에이 두 사건의 세로 확장 크게 다를 수 있지만, 다음 400 PS하고 레이디얼 확장 그들의 세로 확장이 비슷합니다. 첫번째 사례의 경우, 100 PS 이내 초기 플라즈마는 여러 레이어로 구성된 1 차원 확장 구조를 가지고 있습니다. 두 번째 경우, 초기 PL에 대한asma은 100 PS 내에 많이 변경되지 않는 2 차원 확장 구조를 가지고 있습니다. 시뮬레이션 모델은 12 초에 플라즈마 진화의 메커니즘을 조사하는 데 사용됩니다. 시간 제로는 레이저 펄스 피크가 대상 표면을 도달 시간으로 정의됩니다. 그림과 같이 가상의 초기 플라즈마 진화 과정은이 두 사건 모두에 대해 측정된 결과와 잘 동의합니다. 6과 그림. 각각 7,. 한 PS 이내 초기 플라즈마의 형성은 또한 시뮬레이션 모델을 사용하여 첫 번째 경우에 대해 예측하고 그림에 표시됩니다. 8. 초기 플라즈마는 공기 분석 지역 및 잘라내기 플라즈마 영역을 가지고 발견됩니다. 에어 고장 먼저 다중 광자 이온화에 의해 발생 후 눈사태 이온화 뒤에있다. 두 번째 사례의 경우 단, 초점은 아래 대상 표면이며, 별도의 공기 분석 지역은 형성되지 않습니다. 대신, 공기 이온화는 잘라내기 괞찮아 근처에서 발생SMA 전면하며 잘라내기 대상에서 나옵 자유 전자로 충격 이온화 인하여 때문에 발생합니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig1.jpg" /> 그림 1. 펌프 - 프로브 그림자 그림 측정의 도식. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig2.jpg" /> 약간 표면 위에 초점과 연속 지연 시간에 그림 2. 잘라내기 플라즈마 확장. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 : 잘라내기. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig3.jpg" /> 약간 표면 아래의 초점과 연속 지연 시간에 그림 3. 잘라내기 플라즈마 확장. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 : 잘라내기. &lt;IMG 고도 = &quot;그림 4&quot;SRC = &quot;/ files/ftp_upload/4033/4033fig4.jpg&quot;/&gt; 그림 4. 플라즈마 길이와 약간 표면 위에 초점과 연속 지연 시간에 방사상 확장 위치. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 : 잘라내기. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig5.jpg" /> 그림 5. 약간 표면 아래의 초점과 연속 지연 시간에 플라즈마 세로과 요골 확장 위치. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 : 잘라내기. 그림 6. 약간 표면 위에 초점 70 PS의 지연 시간 내에 측정 및 계산 플라즈마 확장의 애니메이션. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 </suP&gt; W / cm 2; 대상 : 잘라내기. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie6.avi" target="_blank">애니메이션을 보려면 여기를 누르십시오</a> . 그림 7. 약간 표면 아래에 초점 70 PS의 지연 시간 내에 측정 및 계산 플라즈마 확장의 애니메이션. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 : 잘라내기. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie7.avi" target="_blank">애니메이션을 보려면 여기를 누르십시오</a> . 그림 8. 약간 표면 위에 초점 : 1 개 PS의 지연 시간 내에 측정 및 계산 플라즈마 확장의 애니메이션. 레이저 파장 : 800 nm의, 펄스 지속 시간 : 100 FS, 전력 밀도 : 4.1 × 10 14 W / cm 2; 대상 :. 잘라내기 <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie8.avi" target="_blank">애니메이션을 보려면 여기를 누르십시오 &lt;</a>/ a&gt;를 참조하십시오.

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	<li>Garnov, S. V., Malyutin, A. A., Tsarkova, O. G., Konov, V. I., Dausinger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+laser-induced+plasma+diagnostics+with+time-spatial+resolved+shadow+and+interferometric+techniques.">Ultrafast laser-induced plasma diagnostics with time-spatial resolved shadow and interferometric techniques.</a> Proc. SPIE. 4637, 31-42 (2002).</li><li>Zhang, N., Zhu, X., Yang, J., Wang, X., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+shadowgraphs+of+material+ejection+in+intense+femtosecond+laser+ablation+of+aluminum.">Time-resolved shadowgraphs of material ejection in intense femtosecond laser ablation of aluminum.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 167602 (2007).</li><li>Li, J., Wang, X., Chen, Z., Clinite, R., Mao, S. S., Zhu, P., Sheng, Z., Zhang, J., Cao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+electron+beam+imaging+of+femtosecond+laser-induced+plasma+dynamics.">Ultrafast electron beam imaging of femtosecond laser-induced plasma dynamics.</a> J. Appl. Phys. 107, 083305 (2010).</li><li>Veysman, M. E., Agranat, M. B., Andreev, N. E., Ashitkov, S. I., Fortov, V. E., Khishchenko, K. V., Kostenko, O. F., Levashov, P. R., Ovchinnikov, A. V., Sitnikov, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtosecond+optical+diagnostics+and+hydrodynamic+simulation+of+Ag+plasma+created+by+laser+irradiation+of+a+solid+target.">Femtosecond optical diagnostics and hydrodynamic simulation of Ag plasma created by laser irradiation of a solid target.</a> J. Phys. B. 41, 125704 (2008).</li><li>Geindre, J. P., Audebert, P., Rousse, A., Falli&#233;s, F., Gauthier, J. C., Mysyrowicz, A., Santos, A. D., Hamoniaux, G., Antonetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-domain+interferometer+for+measuring+the+phase+and+amplitude+of+a+femtosecond+pulse+probing+a+laser-produced+plasma.">Frequency-domain interferometer for measuring the phase and amplitude of a femtosecond pulse probing a laser-produced plasma.</a> Opt. Lett. 19, 1997-1999 (1994).</li><li>Inogamov, N. A., Anisimov, S. I., Petrov, Y. u. V., Khokhlov, V. A., Zhakhovskii, V. V., Nishihara, K., Agranat, M. B., Ashitkov, S. I., Komarov, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+and+experimental+study+of+hydrodynamics+of+metal+target+irradiated+by+ultrashort+laser+pulse.">Theoretical and experimental study of hydrodynamics of metal target irradiated by ultrashort laser pulse.</a> Proc. SPIE. 7005, 70052F.1-70052F.10 (2008).</li><li>Flacco, A., Guemnie-Tafo, A., Nuter, R., Veltcheva, M., Batani, D., Lefebvre, E., Malka, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+controlled+plasma+expansion+in+vacuum+for+laser+driven+ion+acceleration.">Characterization of a controlled plasma expansion in vacuum for laser driven ion acceleration.</a> J. Appl. Phys. 104, 103304.1-103304.5 (2008).</li><li>Mao, S. S., Mao, X., Greif, R., Russo, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+a+picosecond+laser+ablation+plasma.">Simulation of a picosecond laser ablation plasma.</a> Appl. Phys. Lett. 76, 3370-3372 (2000).</li><li>Chen, Z., Mao, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtosecond+laser-induced+electronic+plasma+at+metal+surface.">Femtosecond laser-induced electronic plasma at metal surface.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 051506.1-051506.3 (2008).</li><li>Kononenko, T. V., Konov, V. I., Garnov, S. V., Danielius, R., Piskarskas, A., Tamoshauskas, G., Dausinger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+study+of+the+ablation+of+materials+by+femtosecond+and+pico-+or+nanosecond+laser+pulses.">Comparative study of the ablation of materials by femtosecond and pico- or nanosecond laser pulses.</a> Quantum Electron. 29, 724-728 (1999).</li><li>Dausinger, F., Hügel, H., Konov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-machining+with+ultrashort+laser+pulses:+From+basic+understanding+to+technical+applications.">Micro-machining with ultrashort laser pulses: From basic understanding to technical applications.</a> Proc. SPIE. 5147, 106-115 (2003).</li><li>Hu, W., Shin, Y. C., King, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early-stage+plasma+dynamics+with+air+ionization+during+ultrashort+laser+ablation+of+metal.">Early-stage plasma dynamics with air ionization during ultrashort laser ablation of metal.</a> Phys. of Plasmas. 18, 093302.1-093302.12 (2011).</li></ol>

관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.

본 논문에서 제시된 측정 및 시뮬레이션 방법은 초기 플라즈마 역학과 공기 잘라내기 모두 이온화 메카니즘에 대한 이해의보다 정확한 진단을 가능하게합니다. 높은 품질의 플라즈마 구조는 1 PS 1 μm의의 공간적 해상도의 시간적 해상도로 캡처된다. 이 측정은 너무 높은 repeatability 있습니다. 중요한 절차는 잘 빔을 정렬 높은 평탄뿐만 아니라 낮은 거칠기와 대상 표면을 준비하는 것입니다. 이 접근법은 다른 대상 자료와 다양한 레이저 매개 변수에 적용할 수 있습니다. 펌프 - 프로브 그림자 그림 방법의 유일한 제한은 너무 낮은 전자 번호 밀도 편차입니다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 장비의 명칭 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td></tr><tr><td> 레이저 </td><td> 스펙트럼 - 물리 </td><td> SPTF-100F-1K-1P </td></tr><tr><td> ICCD 카메라 </td><td> 프린스턴 인 스트 루먼트 </td><td> 7467-0028 </td></tr><tr><td> 오실로 스코프 </td><td> Rigol </td><td> DS1302CA </td></tr><tr><td> Photodiode </td><td> 뉴 포트 </td><td> 818-BB30 </td></tr><tr><td> 리니어 스테이지 </td><td> 뉴 포트 </td><td> 433 </td></tr><tr><td> 표시기를 걸기 </td><td> Mitutoyo </td><td> ID-C112E </td></tr></tbody></table>

investigation of early plasma evolution induced by ultrashort laser pulses

초기 플라즈마가 타겟의 고휘도 레이저 조사와 후속 대상 물질 이온화로 인하여 생성됩니다. 그 역학, 특히 공기 환경 1-11에서 레이저 재료 상호 작용에 중요한 역할을한다. 초기 플라즈마 진화는 펌프 - 프로브 shadowgraphy 1-3과 간섭 측정법 1,4-7 통해 캡처되었습니다. 그러나, 시간 프레임을 공부하고 적용 레이저 매개 변수 범위가 제한됩니다. 예를 들어 레이저 펄스 피크에 대하여 100 picosecond (PS)의 지연 시간 내에 플라즈마 앞에 위치 및 전자 숫자 밀도의 직접적인 시험은 특히 100 femtosecond 주위 기간의 극단으로 짧은 펄스 (FS)에 대해 여전히 매우 소수이며, 10 14 W / cm 2 주변의 낮은 전력 밀도. 이러한 조건 하에서 생성된 초기 플라즈마는 높은 시간적 및 공간적 해상도 12로 최근에 점령당했습니다. 자세한 설치 전략 및이 고정밀 측정 절차는이 문서에 설명된됩니다. 측정의 근거는 광학 펌프 - 프로브 shadowgraphy입니다 : 둘 사이의 지연 시간이 그들의 빔 경로 길이를 변경하여 조정할 수있는 반면 한 극단으로 짧은 레이저 펄스는 펌프 펄스와 탐침 펄스로 나뉩니다. 펌프 맥박이 목표를 ablates하고 초기 플라즈마를 생성하고, 프로브 펄스 플라즈마 영역을 통해 전파 및 전자 개수 밀도의 비 균일를 감지합니다. 또한, 애니메이션은 심판의 시뮬레이션 모델에서 계산된 결과를 사용하여 생성됩니다. 12 매우 높은 해상도 (0.04 ~ 1 PS)과 플라즈마 형성 및 진화를 설명하기. 실험 방법과 시뮬레이션 방법 모두 시간 프레임과 레이저 매개 변수의 다양한 적용할 수 있습니다. 이러한 방법은 금속에서뿐만 아니라, 반도체와 절연체에서뿐만 아니라 생성된 초기 혈장을 검사하는 데 사용할 수 있습니다.

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Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

초단파의 레이저 펄스에 의해 유도된 초기 플라즈마 진화를 검사하는 실험적인 방법을 설명합니다. 이 방법을 사용하여 초기 플라즈마의 높은 품질의 이미지는 높은 시간적 및 공간적 해상도로 얻을 수 있습니다. 소설 통합 원자론의 모델은 초기 플라즈마의 메커니즘을 시뮬레이션하고 설명하는 데 사용됩니다.

초기 플라즈마 진화의 조사는 극단으로 짧은 레이저 펄스에 의해 유도된

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

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14.8K 조회수.  Purdue University. 초단파의 레이저 펄스에 의해 유도된 초기 플라즈마 진화를 검사하는 실험적인 방법을 설명합니다. 이 방법을 사용하여 초기 플라즈마의 높은 품질의 이미지는 높은 시간적 및 공간적 해상도로 얻을 수 있습니다. 소설 통합 원자론의 모델은 초기 플라즈마의 메커니즘을 시뮬레이션하고 설명하는 데 사용됩니다.

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Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

연구

공학

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) performed on thin sections of rodent tissues: kidneys and tumor, allows the detection of inorganic elements such as (i) Na, Ca, Cu, Mg, P, and Fe, naturally present in the body and (ii) Si and Gd, detected after the injection of gadolinium-based nanoparticles. The animals were euthanized 1&#160;to 24 hr&#160;after intravenous injection of particles. A two-dimensional scan of the sample, performed using a motorized micrometric 3D-stage, allowed the infrared laser beam exploring the surface with a lateral resolution less than 100 &#956;m. Quantitative chemical images of Gd element inside the organ were obtained with sub-mM sensitivity. LIBS offers a simple and robust method to study the distribution of inorganic materials without any specific labeling. Moreover, the compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of the same biological tissue with different types of response:&#160;elemental, molecular, or cellular.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle&#039;s Mapping and Quantification in Organ Tissue

Laser-induced breakdown spectroscopy performed on thin organ and tumor tissue successfully detected natural elements and artificially injected gadolinium (Gd), issued from Gd-based nanoparticles. Images of chemical elements reached a resolution of 100 &#956;m and quantitative sub-mM sensitivity. The compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of a same biological tissue.

레이저 유도 내역 분광학 : 장기 조직에 나노 입자의 매핑 및 정량을위한 새로운 접근

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

단일 다이스의 플립 칩 패키징을위한 레이저 유도 앞으로 전송

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

어떻게 추가 점화기없이 대기압 마이크로 웨이브 플라즈마 토치를 점화

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of these processes such as inkjet3 and laser-induced forward transfer (LIFT)4 have become increasingly popular as interest in printable electronics and maskless patterning has grown. These additive manufacturing processes are inexpensive, environmentally friendly, and well suited for rapid prototyping, when compared to more traditional semiconductor processing techniques. While most direct-write processes are confined to two-dimensional structures and cannot handle materials with high viscosity (particularly inkjet), LIFT can transcend both constraints if performed properly. Congruent transfer of three dimensional pixels (called voxels), also referred to as laser decal transfer (LDT)5-9, has recently been demonstrated with the LIFT technique using highly viscous Ag nanopastes to fabricate freestanding interconnects, complex voxel shapes, and high-aspect-ratio structures. In this paper, we demonstrate a simple yet versatile process for fabricating a variety of micro- and macroscale Ag structures. Structures include simple shapes for patterning electrical contacts, bridging and cantilever structures, high-aspect-ratio structures, and single-shot, large area transfers using a commercial digital micromirror device (DMD) chip.

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

의 Ag Nanopaste의 레이저 유도 앞으로 전송

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

대기압 플라즈마 설치 프로그램은 반응성 종 형성을 조사하기

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...