Окрашивание медных поверхностей путем наноструктурирования с помощью ультракоротких лазерных импульсов

Abstract

Изучено окрашивание медных поверхностей путем наноструктурирования с помощью сверхкоротких импульсных лазеров. Экспериментальные исследования проводились с помощью фемтосекундного лазера. Относительное движение импульсного лазерного излучения по поверхности образца с плотностью энергии ниже порога абляции приводило к поверхностным структурам с низкой пространственной частотой. При сканировании поверхности с помощью лазерных импульсов 30 фс были сформированы околоволновые периодические поверхностные структуры, и в итоге яркость поверхности меди была увеличена. Чтобы исследовать возможное влияние топологии поверхности на видимые цвета, области разных цветов изучались методом атомно-силовой микроскопии. Было показано, что даже относительно небольшие изменения в наноструктуре могут привести к значительному изменению цвета поверхности. Изображения растрового электронного микроскопа были взяты в режимах вторичных и обратно-рассеянных электронов из четырех областей образца, имеющих разные цвета, такие как: сине-бирюзовый, оранжевый, серо-зеленый и красно-фиолетовый. Было обнаружено, что причиной различий цвета изображений является также степень окисления. A colorization of copper surfaces by nanostructuring with ultrashort pulse lasers has been studied. The experiments were performed with a femtosecond laser. A relative movement of the pulsed laser beam across the sample surface with an energy density below the ablation threshold led to surface structures with a low spatial frequency. By scanning the surface with 30 fs laser pulses, almost wavelength-periodic surface structures were formed and eventually the brightness of the copper surface was increased. To investigate the possible influence of surface topology on visible colours, areas of different colours were studied by atomic force microscopy. It was shown that even relatively small changes in the nanostructure can lead to a significant colour change of the surface. Scanning electron microscope images were taken in secondary electron and backscattered electron mode from four areas of the sample showing different colours like blue-turquoise, orange, grey-green and red-violet. It was found that the reason for the colour difference of the images is also the degree of oxidation.