Laser surfasse patterning using a Michelson interferometer and a femtosecond laser radiation

We report on a simple method to obtain surface gratings using a Michelson interferometer and femtosecond laser radiation. In the optical setup used, two parallel laser beams are generated using a beam splitter and then focused using the same focusing lens. An interference pattern is created in the focal plane of the focusing lens, which can be used to pattern the surface of materials. The main advantage of this method is that the optical paths difference of the interfering beams is independent of the distance between the beams. As a result, the fringes period can be varied without a need for major realignment of the optical system and the time coincidence between the interfering beams can be easily monitored. The potential of the method was demonstrated by patterning surface gratings with different periods on titanium surfaces in air.

Sub-micron structuring of silicon using femtosecond laser interferometry

We report the fabrication of planar sub-micron gratings in silicon with a period of 720 nm using a modified Michelson interferometer and femtosecond laser radiation. The gratings consist of alternated stripes of laser ablated and unmodified material. Ablated stripes are bordered by parallel ridges which protrude above the unmodified material. In the regions where ridges are formed, the laser radiation intensity is not sufficient to cause ablation. Nevertheless, melting and a significant temperature increase are expected, and ridges may be formed due to expansion of silicon during resolidification or silicon oxidation. These conclusions are consistent with the evolution of the stripes morphology as a function of the distance from the center of the grating.

Application of a control banding tool for risk level assessment and control of nanoparticles exposure in welding operations

Scope of study: welding operations result in harmful emissions of nanoparticles; the aim of emissions monitorisation is to evaluate exposure levels and to derive protection measures in order to protect exposed workers; however, the traditional approach of comparing measured concentrations with exposure limits cannot be used; but risk levels can be quantified by using Control Banding Strategies.

Non-volatile analysis in fruits by laser resonant ionization spectrometry: application to resveratrol (3,5,4 -trihydroxystilbene) in grapes

Applied Physics B Lasers and Optics, vol.71

PINPIN a-Si: H based structures for X-ray image detection using the laser scanning technique

Conventional film based X-ray imaging systems are being replaced by their digital equivalents. Different approaches are being followed by considering direct or indirect conversion, with the later technique dominating. The typical, indirect conversion, X-ray panel detector uses a phosphor for X-ray conversion coupled to a large area array of amorphous silicon based optical sensors and a couple of switching thin film transistors (TFT). The pixel information can then be readout by switching the correspondent line and column transistors, routing the signal to an external amplifier. In this work we follow an alternative approach, where the electrical switching performed by the TFT is replaced by optical scanning using a low power laser beam and a sensing/switching PINPIN structure, thus resulting in a simpler device. The optically active device is a PINPIN array, sharing both front and back electrical contacts, deposited over a glass substrate. During X-ray exposure, each sensing side photodiode collects photons generated by the scintillator screen (560 nm), charging its internal capacitance. Subsequently a laser beam (445 nm) scans the switching diodes (back side) retrieving the stored charge in a sequential way, reconstructing the image. In this paper we present recent work on the optoelectronic characterization of the PINPIN structure to be incorporated in the X-ray image sensor. The results from the optoelectronic characterization of the device and the dependence on scanning beam parameters are presented and discussed. Preliminary results of line scans are also presented. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Assessment and control of nanoparticles exposure in welding operations by use of a control banding tool

This paper describes the use of a Control Banding Tool to assess and further control of exposure of nanoparticles emitted during welding operations. The tool was applied to Metal Active Gas (MAG) arc welding of mild and stainless steel, providing semi-quantitative data on the process, so that protection measures could be derived, e.g. exhaust gas ventilation by hoods, local ventilation devices and containment measures. This tool is quite useful to compare and evaluate the characteristics of arc welding procedures so that more eco-friendly processes could be preferred over the more potentially noxious ones.

Large-area homogeneous periodic surface structures generated on the surface sputtered boron carbide thin films by femtosecond laser processing

Amorphous and crystalline sputtered boron carbide thin films have a very high hardness even surpassing that of bulk crystalline boron carbide (≈41 GPa). However, magnetron sputtered B-C films have high friction coefficients (C.o.F) which limit their industrial application. Nanopatterning of materials surfaces has been proposed as a solution to decrease the C.o.F. The contact area of the nanopatterned surfaces is decreased due to the nanometre size of the asperities which results in a significant reduction of adhesion and friction. In the present work, the surface of amorphous and polycrystalline B-C thin films deposited by magnetron sputtering was nanopatterned using infrared femtosecond laser radiation. Successive parallel laser tracks 10 μm apart were overlapped in order to obtain a processed area of about 3 mm2. Sinusoidal-like undulations with the same spatial period as the laser tracks were formed on the surface of the amorphous boron carbide films after laser processing. The undulations amplitude increases with increasing laser fluence. The formation of undulations with a 10 μm period was also observed on the surface of the crystalline boron carbide film processed with a pulse energy of 72 μJ. The amplitude of the undulations is about 10 times higher than in the amorphous films processed at the same pulse energy due to the higher roughness of the films and consequent increase in laser radiation absorption. LIPSS formation on the surface of the films was achieved for the three B-C films under study. However, LIPSS are formed under different circumstances. Processing of the amorphous films at low fluence (72 μJ) results in LIPSS formation only on localized spots on the film surface. LIPSS formation was also observed on the top of the undulations formed after laser processing with 78 μJ of the amorphous film deposited at 800 °C. Finally, large-area homogeneous LIPSS coverage of the boron carbide crystalline films surface was achieved within a large range of laser fluences although holes are also formed at higher laser fluences.

Laser-induced diffusion decomposition in Fe-V thin-film alloys

We investigate the origin of ferromagnetism induced in thin-film (similar to 20 nm) Fe-V alloys by their irradiation with subpicosecond laser pulses. We find with Rutherford backscattering that the magnetic modifications follow a thermally stimulated process of diffusion decomposition, with formation of a-few-nm-thick Fe enriched layer inside the film. Surprisingly, similar transformations in the samples were also found after their long-time (similar to 10(3) s) thermal annealing. However, the laser action provides much higher diffusion coefficients (similar to 4 orders of magnitude) than those obtained under standard heat treatments. We get a hint that this ultrafast diffusion decomposition occurs in the metallic glassy state achievable in laser-quenched samples. This vitrification is thought to be a prerequisite for the laser-induced onset of ferromagnetism that we observe. 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Magnetic pulse welding

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Sistema de visão e laser para percepção em ambientes subaquáticos

A exploração do meio subaquático utilizando visão computacional é ainda um processo complexo. Geralmente são utilizados sistemas de visão baseados em visão stereo, no entanto, esta abordagem apresenta limitações, é pouco precisa e é exigente em termos computacionais quando o meio de operação é o subaquático. Estas limitações surgem principalmente em dois cenários de aplicação: quando existe escassez de iluminação e em operações junto a infraestruturas subaquáticas. Consequentemente, a solução reside na utilização de fontes de informação sensorial alternativas ou complementares ao sistema de visão computacional. Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um sistema de percepção subaquático que combina uma câmara e um projetor laser de um feixe em linha, onde o projetor de luz estruturada _e utilizado como fonte de informação. Em qualquer sistema de visão computacional, e ainda mais relevante em sistemas baseados em triangulação, a sua correta calibração toma um papel fulcral para a qualidade das medidas obtidas com o sistema. A calibração do sistema de visão laser foi dividida em duas etapas. A primeira etapa diz respeito à calibração da câmara, onde são definidos os parâmetros intrínsecos e os parâmetros extrínsecos relativos a este sensor. A segunda etapa define a relação entre a câmara e o laser, sendo esta etapa necessária para a obtenção de imagens tridimensionais. Assim, um dos principais desafios desta dissertação passou por resolver o problema da calibração inerente a este sistema. Desse modo, foi desenvolvida uma ferramenta que requer, pelo menos duas fotos do padrão de xadrez, com perspectivas diferentes. O método proposto foi caracterizado e validado em ambientes secos e subaquáticos. Os resultados obtidos mostram que o sistema _e preciso e os valores de profundidade obtidos apresentam um erro significativamente baixo (inferiores a 1 mm), mesmo com uma base-line (distância entre a centro óptico da câmara e o plano de incidência do laser) reduzida.

Optimização da focagem de feixes laser em tecidos biológicos: desenvolvimento de um simulador óptico

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Estudo do efeito do tratamento por laser de objectos arqueológicos ferrosos

Dissertação de Mestrado em Conservação e Restauro - Metais

Otimização do processo de corte de chapa a laser na SERMEC LASER

O presente trabalho visa apresentar a temática da otimização da produção de corte laser numa empresa do ramo da indústria metalomecânica, denominada Sermec Laser e situada no concelho da Maia no Distrito do Porto. Para alcançar este objetivo foi necessário conhecer o funcionamento atual do processo, como por exemplo, os seus intervenientes, as taxas de ocupação do equipamento de corte a laser e os procedimentos. Só depois de ser explorada essa vertente será possível desenvolver um plano com vista a melhorar esse processo. Este projeto espera criar um plano de melhoria que será testado e, quando for validado, será implementado. As melhorias propostas por este plano passam pelo aumento da eficiência do processo de corte a laser e a alteração de parte do layout da empresa de forma a facilitar e agilizar este mesmo processo. O objetivo final será acrescentar mais valor ao processo, reduzindo os seus desperdícios. Com esta melhoria a empresa ficará a ganhar, pois irá produzir de forma mais ajustada às suas necessidades.

Treatment of Vascular Lesions of the Tongue with Nd: YAG Laser

The treatment of vascular lesions of the tongue is a very challenging procedure since the maintenance of the lingual tissue is of critical importance. Numerous treatment options have been described in literature but the Nd:YAG Laser appears to be one of the safest therapeutic options. We described a successful treatment of vascular lesions of the tongue with an excellent clinical result after only one treatment session with the Nd:YAG laser, with conservation of the lingual tissue and its functionality.

Bartholin's Gland Cysts: Management with Carbon-Dioxide Laser Vaporization

OBJETIVO: Avaliar a eficácia, a taxa de recorrência e as complicações da vaporização laser com CO2 no tratamento dos cistos da glândula de Bartholin. MÉTODOS: Estudo retrospectivo com 127 pacientes que apresentavam cistos sintomáticos da glândula de Bartholin submetidas à vaporização laser CO2 na nossa instituição de janeiro de 2005 a junho de 2011. Foram excluídas todas as pacientes com abcessos da glândula de Bartholin ou com suspeita de câncer. Todos os procedimentos foram realizados em regime ambulatorial, sob anestesia local. A coleta dos dados foi feita com base na consulta do processo clínico, tendo-se procedido à análise das características demográficas, dos parâmetros anatômicos, das complicações intra e pós-operatórias e dos dados de acompanhamento. Os dados foram armazenados e analisados no software Microsoft Excel® 2007, e os resultados foram apresentados como frequência (porcentagem) ou média±desvio padrão. As taxas de complicações, recorrência e cura foram calculadas. RESULTADOS: A idade média das pacientes foi de 37,3±9,5 anos (variando entre 18 e 61 anos). Setenta por cento(n=85) delas eram multíparas. A queixa mais frequente foi dor e 47,2% (n=60) das pacientes tinham antecedentes de tratamento médico e/ou cirúrgico por abcesso da glândula de Bartholin. A dimensão média dos cistos foi de 2,7±0,9 cm. Foram verificados três (2,4%) casos de hemorragia intraoperatória ligeira e 17 (13,4%) recorrências durante um período médio de 14,6 meses (variando entre 1 e 56 meses): dez abscessos da glândula de Bartholin e sete cistos recorrentes, que precisavam de uma nova intervenção cirúrgica. A taxa de cura após um único tratamento à laser foi de 86,6%. Dentre as cinco pacientes com doença recorrente que foram submetidas a um segundo procedimento com laser, a taxa de cura foi de 100%. CONCLUSÕES: Na presente instituição, a vaporização laser com CO2 parece ser uma opção terapêutica segura e eficaz no tratamento dos cistos da glândula de Bartholin.