Characterization and control of laser ablation plasmas for the synthesis of new materials and as optical nonlinear media

摘要

El trabajo descrito en esta memoria de tesis titulada: “Caracterización y control de plasmas de ablación láser para la síntesis de nuevos materiales y como medios ópticos no lineales”, ha sido realizado en el grupo de Láseres, nanoestructuras y procesado de materiales del Instituto de Química Física “Rocasolano” perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC en Madrid. El proceso de ablación láser tiene lugar cuando un haz lo suficientemente intenso interacciona con un material, generalmente designado como blanco de ablación. La radiación del láser es absorbida por el blanco, dando lugar a un aumento de su temperatura. Dependiendo de la intensidad de la radiación, pueden tener lugar procesos como la ruptura de enlaces, fundido y vaporización de las capas más próximas a la superficie y en última instancia la eyección de una pequeña cantidad de material formándose un plasma de ablación. El plasma generado se expande preferentemente en la dirección perpendicular a la superficie del material en forma de lo que se conoce como pluma de ablación. Como consecuencia del proceso, el material sufre una serie de cambios físicos observables en la superficie, siendo el más evidente la formación de un cráter. La ablación láser es por lo tanto un proceso muy complejo que depende de las propiedades de la radiación láser empleada y de las propiedades del material ablacionado. Por este motivo, la investigación encaminada a profundizar en los mecanismos de ablación y a extender y mejorar su aplicación en distintos ámbitos científicos y tecnológicos es de gran interés. Una de las características más destacables de la ablación láser es su universalidad, ya que en principio cualquier material puede ser ablacionado. El proceso de ablación permite retirar una pequeña cantidad de material de forma controlada y transferir a la fase gas especies que de otra forma sería complicado obtener. Todo ello hace de la ablación láser un proceso muy atractivo en campos como el procesado y la síntesis de materiales o el análisis químico, entre otros...