ОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТИЦ «ЧЕРНОГО» ЗОЛОТА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ НАНОСЕКУНДНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЧЕТВЕРТОЙ ГАРМОНИКИ YAG:ND-ЛАЗЕРА

The research results of UV 266 nm gold ablation are presented. It is shown that the deposit structure on the surface around ablation pits sharply depends on a pit depth. As the pit depth is increased, gold micro- and nanoparticles acquire a more developed surface structure and the surface around the pits gets deep black color – “black” gold appears. Some features and possible mechanisms of forming “black” gold structures at ablation over the 266 nm powerful nanosecond laser radiation range are also considered.Представлены результаты исследования абляции золота УФ-излучением 266 нм. Показано, что структура депозита на поверхности вокруг абляционных лунок зависит от их глубины. При увеличении глубины лунки осажденные микро- и наночастицы золота приобретают более развитую поверхностную структуру, при этом поверхность вокруг лунок становится насыщенного черного цвета – появляется «черное» золото. Также рассмотрены некоторые особенности и возможные механизмы формирования структур «черного» золота при абляции мощным наносекундным лазерным излучением с длиной волны 266 нм

САМОПОГЛОЩЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ 213 нм ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА РОГОВИЦУ ГЛАЗА

The laser ablation efficiency of cornea at 213 nm radiation was investigated and optimized. It is shown that self-absorption of radiation at 213 nm in a thin cloud of ablated material takes place and strongly influences the ablation efficiency. Ablation products are being blown out in the lateral direction along the cornea surface, as a result of which the pulse fluence at the pit boundary Fbnd is more than the threshold fluence Fth. As a consequence, a pit radius rbnd is less than a laser beam radius rth corresponding to the threshold fluence Fth that should be taken into account in planning ablation surgery at 213 nm radiation. Исследована и оптимизирована эффективность лазерной абляции роговицы глаза УФ-излучением с длиной волны 213 нм. Показано, что самопоглощение лазерного излучения 213 нм в тонком облаке испаренного материала сильно влияет на эффективность абляции. Продукты абляции выбрасываются в боковом направлении вдоль поверхности роговицы, в результате чего плотность энергии импульса на границе абляционной лунки Fbnd выше, чем пороговая плотность энергии Fth. Как следствие, радиус лунки rbnd меньше радиуса rth  лазерного луча, соответствующего пороговой плотности энергии импульса Fth, что необходимо учитывать при планировании абляционной хирургии глаза излучением 213 нм.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ РОГОВИЦЫ ГЛАЗА НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ 213 НМ ИЗ АБЛЯЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

It is shown experimentally that a cornea represents a 213 nm UV inhomogeneous material both at depth and around a surface in relation to UV effective absorption coefficient and local laser depth ablation rate, which should be taken into account for a more exact planning of a profile of removed cornea collagen material during eye vision correction. Экспериментально показано, что роговица глаза для УФ-излучения (213 нм) представляет собой неоднородный материал как по глубине, так и вдоль поверхности, в отношении эффективного коэффициента поглощения и локальной скорости абляционного удаления материала роговицы, что необходимо учитывать для более точного планирования профиля удаляемого коллагена роговицы при операциях коррекции зрения.

ЛАЗЕРНАЯ АБЛЯЦИОННАЯ ОБРАБОТКА РОГОВИЦЫ ГЛАЗА КОМБИНИРОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ 213+1440 нм

The laser ablation efficiency of eye cornea for UV (213 nm) and combined IR+UV (213 nm + 1444 nm) ablation treatment in safe conditions, preventing laser coagulation at 1444 nm, was investigated. It is shown that the IR+UV combination, when, at the first stage of cornea treatment, an IR laser pulse at 1444 nm, falling into a water absorption band with an absorption coefficient of about 31 cm–1, dehydrates a superficial corneal layer and at the second stage, in about 100 ms, a UV laser pulse at 213 nm ablates a thin (about 1–3 mm) collagen layer, gives promising results. Due to the controlled dehydration of the corneal surface, the process of 213 nm + 1444 nm laser ablation ensures a better reproducibility and a higher productivity. Исследована эффективность лазерной абляции роговицы глаза УФ-излучением (213 нм) и комбинированным УФ+ИК-излучением (213 нм + 1444 нм) в условиях обработки, когда лазерная коагуляция на длине волны 1444 нм не происходит. Показано, что комбинированное УФ+ИК-воздействие, когда сначала ИК-лазерный импульс (1440 нм), попадающий в полосу поглощения воды с коэффициентом поглощения около 31 см–1, обезвоживает поверхностный слой роговицы и следующий через ~100 мкс УФ-лазерный импульс (213 нм) удаляет тонкий поверхностный слой (1–3 мкм) коллагена, дает многообещающие результаты. Благодаря контролируемому обезвоживанию поверхности роговицы процесс лазерной абляции комбинированным (213 нм + 1444 нм) излучением обеспечивает лучшую воспроизводимость и более высокую производительность.

Laser Induced Breakdown Spectroscopy for Elemental Analysis in Environmental, Cultural Heritage and Space Applications: A Review of Methods and Results

Analytical applications of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), namely optical emission spectroscopy of laser-induced plasmas, have been constantly growing thanks to its intrinsic conceptual simplicity and versatility. Qualitative and quantitative analysis can be performed by LIBS both by drawing calibration lines and by using calibration-free methods and some of its features, so as fast multi-elemental response, micro-destructiveness, instrumentation portability, have rendered it particularly suitable for analytical applications in the field of environmental science, space exploration and cultural heritage. This review reports and discusses LIBS achievements in these areas and results obtained for soils and aqueous samples, meteorites and terrestrial samples simulating extraterrestrial planets, and cultural heritage samples, including buildings and objects of various kinds