准分子激光加工表面微观形貌表征及其特征研究

摘要

该研究以微机电系统为背景,针对与微摩擦密切相关的表面形貌问题展开实验研究和理论分析.该研究选择微机械构件的高密度能量束微细加工方法中的准分子激光加工方法和常用材料,构造出表面微观形貌,揭示其表面形貌特征和表征方法,以及表面形貌与准分子激光和工工艺之间的相关关系.该研究对准分子激光微细加工方法及加工工艺进行了开发研究.首次采用紫外波长为248mm的准分子激光对微机械构件常用的陶瓷、硅和金属材料表面进行了微细加工,构造出准分子激光加工表面微观形貌.对准分子激光加工表面微观形貌测量和表征方法进行了实验研究.采用接触式和非接触式方法测量准分子激光加工表面微观形貌;对测量数据进行统计参数计算和分析,提出了表征准分子激光加工表面形貌的合理的统计参数.实践表明,对于准分子激光加工表面微观形貌,仍可用常规的表面形貌统计参数来表征.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1纳米技术与微机电系统

1.1.1纳米技术

1.1.2微机电系统

1.2 MEMS的特征及其关键问题

1.2.1 MEMS的特征

1.2.2 MEMS的关键问题

1.3微观摩擦与表面形貌

1.3.1微观摩擦与宏观摩擦

1.3.2微观摩擦与表面形貌

1.4本文研究的主要内容与创新点

第2章准分子激光微细加工技术研究

2.1微细加工技术概述

2.1.1微细加工技术

2.1.2激光加工技术

2.2准分子激光加工技术

2.2.1准分子激光加工的应用

2.2.2准分子激光加工的原理

2.3准分子激光加工系统

2.4准分子激光加工实验

2.5影响准分子激光加工表面形貌的主要因素

2.5.1光斑内的能量分布

2.5.2激光的多次照射

2.5.3工件材料

2.6准分子激光的其它加工

本章小结

第3章准分子激光加工表面形貌测试与数据处理方法

3.1表面形貌测试技术

3.2表面形貌表征方法

3.3表面形貌测试及其统计参数计算

3.3.1表面形貌图像测试

3.3.2表面形貌轮廓测试

3.3.3表面形貌统计参数计算

3.4表面形貌图像三维数字化处理

3.4.1图像数字化处理技术

3.4.2表面形貌图像三维数字化处理

3.5典型结果

本章小结

第4章准分子激光加工表面形貌特征与工艺的相关性

4.1概述

4.2准分子激光加工表面微观形貌特征

4.2.1不同激光扫描速度的表面形貌特征

4.2.2不同激光器放大电压的表面形貌特征

4.2.3不同激光脉冲频率的表面形貌特征

4.2.4不同激光脉冲个数的表面形貌特征

4.2.5不同激光扫描次数的表面形貌特征

4.3准分子激光工艺参数与表面微观形貌的相关性

4.3.1激光扫描速度与表面形貌的相关性

4.3.2激光扫描次数与表面形貌的相关性

4.3.3激光脉冲频率与表面形貌的相关性

4.3.4激光器放大电压与表面形貌的相关性

本章小结

第5章微摩擦测试装置设计与测试系统分析

5.1微摩擦试验的特点

5.2微摩擦测试装置的总体构成

5.3微力测试系统设计

5.3.1测力传感元件设计

5.3.2曲线标定分析

5.3.3测力加载方式分析

5.4测力程序设计

本章小结

第6章结论与展望

参考文献

致谢

学习期间承担的课题和发表的论文