Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ
Με την ραγδαία ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας κατά τα τελευταία χρόνια, γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η ανάγκη ανάπτυξης νέων τεχνικών χαρακτηρισμού υλικών σε μικροσκοπικό επίπεδο. Στην διατριβή αυτή αναπτύσσονται μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9633 |
| id |
nemertes-10889-9633 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Υπερβραχείς παλμοί λέιζερ Λέιζερ υπέρηχοι Δυναμική συμβολομετρία Σπεικόνιση ολικού πεδίου Απλά υλικά Σύνθετα υλικά Ultrashort laser pulses Laser ultrasound Dynamic interferometry Whole-field imaging Simple materials Composite materials |
| spellingShingle |
Υπερβραχείς παλμοί λέιζερ Λέιζερ υπέρηχοι Δυναμική συμβολομετρία Σπεικόνιση ολικού πεδίου Απλά υλικά Σύνθετα υλικά Ultrashort laser pulses Laser ultrasound Dynamic interferometry Whole-field imaging Simple materials Composite materials Ορφανός, Ιωάννης Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| description |
Με την ραγδαία ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας κατά τα τελευταία χρόνια, γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η ανάγκη ανάπτυξης νέων τεχνικών χαρακτηρισμού υλικών σε μικροσκοπικό επίπεδο. Στην διατριβή αυτή αναπτύσσονται μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς laser. Η παραγωγή των ακουστικών κυμάτων γίνεται σε λεπτό μεταλλικό επιφανειακό στρώμα που έχει το ρόλο του μετατροπέα της φωτεινής ενέργειας του laser σε ελαστικά κύματα. Για την δημιουργία των ακουστικών πηγών χρησιμοποιήθηκαν τόσο nanosecond όσο και femtosecond παλμοί laser. Για την δυναμική παρακολούθηση των δημιουργούμενων ακουστικών κυμάτων αναπτύσσονται συμβολομετρικές πειραματικές τεχνικές χωρο-χρονικής απεικόνισης ολικού πεδίου, με κατάλληλη χωρική και χρονική διακριτική ικανότητα, ώστε να είναι δυνατή η απεικόνιση επιφανειακών μικρο-μηχανικών παραμορφώσεων κατά την εξάπλωση των κυμάτων αυτών. Οι δυνατότητες των μεθοδολογιών αξιολογήθηκαν σε απλά διαστρωματωμένα υλικά μετάλλου/γυαλιού, τόσο στην θερμοελαστική περιοχή και την περιοχή τήξης, όσο και στην περιοχή φωτοαποδόμησης. Εφαρμόστηκαν επίσης σε απλά διαστρωματωμένα υλικά με τεχνητά δημιουργούμενες επιφανειακές ατέλειες. Σε αυτά μελετήθηκε η επίδραση της χρονικής διάρκειας των παλμών laser διέγερσης στο βάθος σύζευξης των Rayleigh επιφανειακών κυμάτων, και καταγράφηκαν μικρο-κυματικά φαινόμενα ανάκλασης και συμβολής. Έπειτα επιδείχθηκε η εφαρμογή των παραπάνω μεθοδολογιών σε σύνθετα διαστρωματωμένα υλικά, που περιέχουν πολυμεθυλμεθακρυλικά υποστρώματα και υποστρώματα εποξικής ρητίνης. Τέλος, τα πειραματικά αποτελέσματα αποτέλεσαν τη βάση για την ανάπτυξη και επαλήθευση μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων προσομοίωσης της πολύ-φυσικής του φαινομένου. |
| author2 |
Βάϊνος, Νικόλαος |
| author_facet |
Βάϊνος, Νικόλαος Ορφανός, Ιωάννης |
| format |
Thesis |
| author |
Ορφανός, Ιωάννης |
| author_sort |
Ορφανός, Ιωάννης |
| title |
Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| title_short |
Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| title_full |
Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| title_fullStr |
Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| title_full_unstemmed |
Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| title_sort |
μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9633 |
| work_keys_str_mv |
AT orphanosiōannēs methodologiesdynamikounanoskopikoucharaktērismouylikōnmeakoustikespēgesparagomenesapoyperbracheispalmousleizer AT orphanosiōannēs methodologiesofdynamicnanoscopicmaterialcharacterizationusingacousticsourcesgeneratedbyultrashortlaserpulses |
| _version_ |
1771297279621201920 |
| spelling |
nemertes-10889-96332022-09-05T20:18:02Z Μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς λέιζερ Methodologies of dynamic nanoscopic material characterization using acoustic sources generated by ultrashort laser pulses Ορφανός, Ιωάννης Βάϊνος, Νικόλαος Βάϊνος, Νικόλαος Παπαδογιάννης, Νεκτάριος Πασπαλάκης, Εμμανουήλ Κουρής, Στυλιανός Ταταράκης, Μιχαήλ Μπακαρέζος, Ευθύμιος Αλεξανδρόπουλος, Δημήτριος Orfanos, Yannis Υπερβραχείς παλμοί λέιζερ Λέιζερ υπέρηχοι Δυναμική συμβολομετρία Σπεικόνιση ολικού πεδίου Απλά υλικά Σύνθετα υλικά Ultrashort laser pulses Laser ultrasound Dynamic interferometry Whole-field imaging Simple materials Composite materials Με την ραγδαία ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας κατά τα τελευταία χρόνια, γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η ανάγκη ανάπτυξης νέων τεχνικών χαρακτηρισμού υλικών σε μικροσκοπικό επίπεδο. Στην διατριβή αυτή αναπτύσσονται μεθοδολογίες δυναμικού νανοσκοπικού χαρακτηρισμού υλικών με ακουστικές πηγές παραγόμενες από υπερβραχείς παλμούς laser. Η παραγωγή των ακουστικών κυμάτων γίνεται σε λεπτό μεταλλικό επιφανειακό στρώμα που έχει το ρόλο του μετατροπέα της φωτεινής ενέργειας του laser σε ελαστικά κύματα. Για την δημιουργία των ακουστικών πηγών χρησιμοποιήθηκαν τόσο nanosecond όσο και femtosecond παλμοί laser. Για την δυναμική παρακολούθηση των δημιουργούμενων ακουστικών κυμάτων αναπτύσσονται συμβολομετρικές πειραματικές τεχνικές χωρο-χρονικής απεικόνισης ολικού πεδίου, με κατάλληλη χωρική και χρονική διακριτική ικανότητα, ώστε να είναι δυνατή η απεικόνιση επιφανειακών μικρο-μηχανικών παραμορφώσεων κατά την εξάπλωση των κυμάτων αυτών. Οι δυνατότητες των μεθοδολογιών αξιολογήθηκαν σε απλά διαστρωματωμένα υλικά μετάλλου/γυαλιού, τόσο στην θερμοελαστική περιοχή και την περιοχή τήξης, όσο και στην περιοχή φωτοαποδόμησης. Εφαρμόστηκαν επίσης σε απλά διαστρωματωμένα υλικά με τεχνητά δημιουργούμενες επιφανειακές ατέλειες. Σε αυτά μελετήθηκε η επίδραση της χρονικής διάρκειας των παλμών laser διέγερσης στο βάθος σύζευξης των Rayleigh επιφανειακών κυμάτων, και καταγράφηκαν μικρο-κυματικά φαινόμενα ανάκλασης και συμβολής. Έπειτα επιδείχθηκε η εφαρμογή των παραπάνω μεθοδολογιών σε σύνθετα διαστρωματωμένα υλικά, που περιέχουν πολυμεθυλμεθακρυλικά υποστρώματα και υποστρώματα εποξικής ρητίνης. Τέλος, τα πειραματικά αποτελέσματα αποτέλεσαν τη βάση για την ανάπτυξη και επαλήθευση μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων προσομοίωσης της πολύ-φυσικής του φαινομένου. The rapid development of nanotechnology during the recent years demands the development of new material characterization techniques at the microscopic level. In this thesis the development of dynamic nanoscopic characterization of materials is presented, based on acoustic sources generated by ultrashort laser pulses. The acoustic waves are generated in thin-film metal transducers that convert the laser pulse energy into elastic waves. For the generation of such acoustical sources both nanosecond and femtosecond laser pulses are used. Dynamic, whole-field interferometric techniques are developed, having appropriate spatial and temporal resolution, in order to monitor the generated surface micro-mechanical deformations as they expand outwards the irradiated region. The capabilities of the developed methodologies are demonstrated in the study of simple layered metal/glass systems, in the thermoelastic, melting and ablation regimes. These methodologies are also applied in simple layered structures with artificially induced surface defects. In this case, the influence of the duration of the exciting laser pulses on the coupling depth of the Rayleigh surface waves is studied, and microscale reflection and interference of these waves is recorded. Furthermore, the applicability of these methodologies is demonstrated for the case of composite layered systems, incorporating poly-methyl-methacrylate and epoxy resin substrates. Last, but not least, the experimental findings are used for the development and validation of a finite element analysis model that simulates the multiphysics problem. 2016-09-21T09:34:00Z 2016-09-21T09:34:00Z 2016-06-20 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9633 gr Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. 0 application/pdf |
