Study on the mechanism of ultrasonic-assisted water confined laser micromachining of silicon

材料科学 表面微加工 超声波传感器 激光器 机械加工 粒子图像测速 激光功率缩放 声流 激光烧蚀 水流 烧蚀 光学 硅 光电子学 声学 制作 机械 医学 湍流 物理 替代医学 工程类 病理 环境工程 航空航天工程 冶金
作者
Jia Hong Zhou,Rongwei Xu,Hui Jiao,Jiading Bao,Qingyuan Liu,Yuhong Long
出处
期刊:Optics and Lasers in Engineering [Elsevier BV]
卷期号:132: 106118-106118 被引量:38
标识
DOI:10.1016/j.optlaseng.2020.106118
摘要

The ultrasonic-assisted water confined laser micromachining is a novel micromachining method. This paper reports the experimental studies of ultrasonic power and water layer thickness on the laser (1064 nm nanosecond pulse laser) micromachining of silicon. Besides, this reports a systematic discussion on the influence of the acoustic streaming and bubbles (induced by laser) dynamic change on the machining process. The acoustic streaming and flow pattern under different ultrasonic power application and different water layer thickness using Particle Image Velocimetry (PIV). A finite element (FE) heat transfer model was employed to gain a better understanding of the effect of the acoustic streaming velocity on the temperature field change in laser processing. The bubbles (induced by laser) dynamic behavior is observed by the high-speed camera. The results showed that the ultrasonic-assisted laser ablation can yield much higher the material removal rate than laser cutting in water without ultrasonic-assisted. Besides, the increase in the ultrasonic power helps to improve the etching efficiency but is not apparent. When the water layer thickness is 1 mm, the cutting effect is significantly different from the laser ablation in the other three water layers. Through the PIV images and simulate results, it has been found that the influence of acoustic streaming on heat transfer in laser processing is small. Through high-speed camera imaging observations, the dynamic change of bubbles is an essential mechanism for the enhanced material removal rate and affect the machining performance in this study. This study helps understand the mechanism of ultrasonic-assisted water confined laser micromachining better and promoting this technique potential application in the micromachining of hard brittle materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
材料诚发布了新的文献求助10
刚刚
夕月发布了新的文献求助10
刚刚
艾七七完成签到,获得积分10
刚刚
传奇3的应助被DaoXiaolang采纳,获得10
1秒前
焱焱不忘完成签到 ,获得积分0
1秒前
浴享完成签到,获得积分10
1秒前
orixero的应助被完美的雪旋采纳,获得10
1秒前
搜集达人的应助被苑开心采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
兑为泽发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
mo发布了新的文献求助10
3秒前
ryo发布了新的文献求助10
4秒前
茶多酚发布了新的文献求助10
5秒前
黄铁成完成签到,获得积分10
5秒前
about完成签到,获得积分10
5秒前
zfm完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
FFF完成签到,获得积分20
7秒前
光123发布了新的文献求助10
7秒前
欢喜的芷文完成签到,获得积分10
7秒前
etheral完成签到 ,获得积分10
7秒前
Helic完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
luoming完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
材料诚完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
YU完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
烟花的应助被谷德采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Mathematical models in hydrology 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8087665
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9500972
关于积分的说明 21423477
捐赠科研通 7659238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3403791
关于科研通互助平台的介绍 2532446
邀请新用户注册赠送积分活动 2442166