CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
259
Couplage faisceadmatière
Les métaux et alliages métalliques massifs sont totalement opaques à la lumière.
L a présence des électrons libres, due à la nature même de la liaison métallique,
explique la réflectivité des surfaces métalliques ainsi que l’éclat de ces surfaces :
les électrons libres absorbent l’énergie des photons et la restituent à la même fréquence. Lorsqu’on diminue la longueur d’onde i l du rayonnement, l’énergie des
électrons augmente ainsi que leur vitesse et leur probabilité de collision avec les
autres électrons, les phonons, les ions. Une partie de l’énergie est alors absorbée
sur une profondeur très faible (10 à 100 nm) ; l’interaction entre le faisceau laser
et la surface se produit dans l’épaisseur de peau correspondant à l’onde électromagnétique associée puis l’énergie est transférée au réseau sous forme de chaleur. Cette chaleur diffuse ensuite par conduction dans le matériau sous-jacent.
Avant d’atteindre la surface, le faisceau interagit avec le milieu environnant
qui peut être un gaz de protection (ou u n mélange de gaz) ou une couche absorbante. Lorsque l’énergie est suffisante, il peut y avoir formation d’un plasma.
Faisceau
laser
L Lentille
Épaisseur d’interaction,,”
10à100nm -
+ .
,
. -. + Environnement
Fig. 6.10. Composantes du couplage faisceaulmatière.
L’absorptivité A est le rapport entre la puissance initiale du faisceau laser et
A = 1 - R
(6.2)
la puissance convertie en chaleur :
en désignant la réflectivité par R.
Pour les raisons qui viennent d’être indiquées, A et R sont des fonctions de i l
comme le montre la figure 6.1 1 pour des surfaces métalliques ; ce sont aussi des
fonctions de T : au voisinage de la température de fusion les interactions sont de
plus en plus nombreuses et la réflectivité chute vers une valeur très faible.
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Couplage faisceadmatière
Les métaux et alliages métalliques massifs sont totalement opaques à la lumière.
L a présence des électrons libres, due à la nature même de la liaison métallique,
explique la réflectivité des surfaces métalliques ainsi que l’éclat de ces surfaces :
les électrons libres absorbent l’énergie des photons et la restituent à la même fréquence. Lorsqu’on diminue la longueur d’onde i l du rayonnement, l’énergie des
électrons augmente ainsi que leur vitesse et leur probabilité de collision avec les
autres électrons, les phonons, les ions. Une partie de l’énergie est alors absorbée
sur une profondeur très faible (10 à 100 nm) ; l’interaction entre le faisceau laser
et la surface se produit dans l’épaisseur de peau correspondant à l’onde électromagnétique associée puis l’énergie est transférée au réseau sous forme de chaleur. Cette chaleur diffuse ensuite par conduction dans le matériau sous-jacent.
Avant d’atteindre la surface, le faisceau interagit avec le milieu environnant
qui peut être un gaz de protection (ou u n mélange de gaz) ou une couche absorbante. Lorsque l’énergie est suffisante, il peut y avoir formation d’un plasma.
Faisceau
laser
L Lentille
Épaisseur d’interaction,,”
10à100nm -
+ .
,
. -. + Environnement
Fig. 6.10. Composantes du couplage faisceaulmatière.
L’absorptivité A est le rapport entre la puissance initiale du faisceau laser et
A = 1 - R
(6.2)
la puissance convertie en chaleur :
en désignant la réflectivité par R.
Pour les raisons qui viennent d’être indiquées, A et R sont des fonctions de i l
comme le montre la figure 6.1 1 pour des surfaces métalliques ; ce sont aussi des
fonctions de T : au voisinage de la température de fusion les interactions sont de
plus en plus nombreuses et la réflectivité chute vers une valeur très faible.