Strukturelle Änderungen in Silicatgläsern unterschiedlicher Komposition durch Bestrahlung mit Femtosekunden-Laserpulsen:
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Stuttgart
Fraunhofer Verlag
[2015]
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5
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN UND SYMBOLE 9
1 EINLEITUNG 13
1.1 MOTIVATION 13
1.2 STAND DER TECHNIK 14
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 17
2.1 DEFINITION 17
2.2 GLASSTRUKTUR UND -MODELLC 17
2.2.1 VERNETZUNGSGRAD 23
2.2.2 VISKOSITAET 24
2.2.3 FIKTIVE TEMPERATUR 26
2.3 GRUNDLAGEN DER LASERPULS-MATERIAL WECHSELWIRKUNG 27
2.4 SCHWINGUNGSSPEKTROSKOPISCHE VERFAHREN 29
2.4.1 GRUNDLAGEN DER RAMAN-SPEKTROSKOPIE 30
3 EXPERIMENTELLES 33
3.1 GLASKOMPOSITION UND VERSUCHSPLAN 33
3.2 GLASPRAEPARATION 35
3.3 CHARAKTERISIERUNG DER GLAESER 37
3.3.1 CHEMISCHE ANALYSE 37
3.3.2 CHARAKTERISIERUNG PHYSIKALISCHER MATERIALEIGENSCHAFTEN 37
3.3.3 UV-VIS SPEKTROSKOPIE 38
3.4 MODIFIKATION DER GLAESER 40
3.4.1 LASERABLATION AN DER GLASOBERFLAECHE 40
3.4.2 LASERMODIFIKATION IM GLASVOLUMEN 41
3.4.3 BESTIMMUNG DER BRECHZAHLAENDERUNG IM GLASVOLUMEN 43
3.5 RAMAN-SPEKTROSKOPISCHE UNTERSUCHUNG DER GLAESER 45
3.5.1 AUFBAU DES RAMAN-MIKROSKOPS 46
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6
INHALTSVERZEICHNIS
3.5.2 TEMPERATUREINFLUSS DES RAMAN-ANREGUNGSLASERS 46
3.5.3 BASISLINIENKORREKTUR. BANDENENTFALTUNG UND AUSWERTUNG 48
3.5.4 AUSWERTUNG DER Q"-STRUKTUR 52
3.5.5 REPRODUZIERBARKEIT DER RAMAN-AUSWERTUNG 53
3.5.6 AUSWERTUNG DER LASERINDUZIERTEN STRUKTURMODIFIKATIONEN 55
4 ERGEBNISSE UND BERECHNUNGEN 57
4.1 CHARAKTERISIERUNG DER GLAESER 57
4.1.1 CHEMISCHE ANALYSE 57
4.1.2 CHARAKTERISIERUNG PHYSIKALISCHER MATERIALEIGENSCHAFTEN 58
4.1.3 BANDLUECKE 60
4.2 BERECHNUNG WEITERER MATERIALPARAMETER 60
4.2.1 FELDSTAERKE 61
4.2.2 MOLVOLUMEN 62
4.2.3 FREIES VOLUMEN 63
4.2.4 DISSOZIATIONSENERGIE 64
4.2.5 OPTISCHE BASIZITAET 66
4.2.6 POLARISIERBARKEIT 68
4.2.7 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER BRECHZAHL 70
4.2.8 WAERMELEITFAEHIGKEIT 74
4.2.9 BESTIMMUNG DER ABLATIONSFLUENZ AUF DER OBERFLAECHE 76
4.2.10 BESTIMMUNG DER BRECHZAHLAENDERUNG IM VOLUMEN 78
4.3 RAMAN-SPEKTROSKOPISCHE CHARAKTERISIERUNG DER UNMODIFIZIERTEN GLAESER
. 81
4.3.1 SI0
2
- FUSED SILICA 85
4.3.2 KONZENTRATION DER NICHTBRUECKENSAUERSTOFFE 86
4.3.3 RADIUS DES NETZWERKWANDLERS 92
4.3.4 WERTIGKEIT DES NETZWERKWANDLERS 96
4.3.5 MODELLGLAESER FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN 99
4.4 RAMAN-SPEKTROSKOPISCHE CHARAKTERISIERUNG DER
OBERFLAECHENMODIFIKATIONEN 109
4.4.1 SI02 - FUSED SILICA 109
4.4.2 KONZENTRATION DER NICHTBRUECKENSAUERSTOFFE 112
4.4.3 RADIUS DES NETZWERKWANDLERS 116
4.4.4 WERTIGKEIT DES NETZWERKWANDLERS 119
4.4.5 MODELLGLAESER FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN 121
4.5 RAMAN-SPEKTROSKOPISCHE CHARAKTERISIERUNG DER VOLUMENMODIFIKATIONEN .
. 123
INHALTSVERZEICHNIS 7
4.5.1 RADIUS DES NETZWERKWANDLERS 123
4.5.2 MODELLGLAESER FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN 125
5 DISKUSSION 129
5.1 EINFLUSS DER GLASKOMPOSITION AUF DIE LASERABSORPTION 129
5.2 EINFLUSS DER GLASKOMPOSITION AUF DIE STRUKTURELLEN AENDERUNGEN 132
5.2.1 EINFLUSS VON TEMPERATUR UND DRUCK 132
5.2.2 RELAXATIONSUNTERSUCHUNG DER OBERFLAECHENMODIFIKATION 135
5.3 AENDERUNG DER BRECHZAHL DURCH FS-LASERPULSE 139
5.3.1 RELAXATIONSUNTERSUCHUNG DER VOLUMENMODIFIKATION 140
5.3.2 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE BRECHZAHL 142
6 ZUSAMMENFASSUNG 147
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 162
TABELLENVERZEICHNIS 174 |
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