| 1. レーザアブレーション |
| 1.1 レーザアブレーションとは 1 |
| 1.2 レーザアブレーションの歴史 4 |
| 引用・参考文献 9 |
| 2. レーザアブレーションの原理 |
| 2.1 レーザと固体の相互作用 11 |
| 2.1.1 光吸収と緩和 11 |
| 2.1.2 相変化 13 |
| 2.1.3 シリコンの短時間温度上昇と過渡的溶融層の生成 14 |
| 2.1.4 レーザアブレーション過程 16 |
| 2.1.5 レーザアブレーションの問題点 18 |
| 2.2 電子的過程による原子放出とレーザアブレーション 19 |
| 2.2.1 光の吸収 19 |
| 2.2.2 電子励起エネルギーの局在 20 |
| 2.2.3 線形過程と非線形過程 23 |
| 2.2.4 非線形電子励起欠陥過程の例 23 |
| 2.2.5 電子的欠陥過程とレーザアブレーション 25 |
| 2.3 金属のレーザアブレーション 26 |
| 2.3.1 はじめに 26 |
| 2.3.2 加熱蒸発による中性原子放出 27 |
| 2.3.3 内殻電子励起によるイオン放出 30 |
| 2.3.4 まとめ 33 |
| 2.4 セラミックスのレーザアブレーション 34 |
| 2.4.1 セラミックスの分解プロセス 34 |
| 2.4.2 プラズマとレーザビームの相互作用 35 |
| 2.4.3 エキシマレーザの加工特性 37 |
| 2.5 高分子材料のレーザアブレーション 39 |
| 2.5.1 光の吸収 39 |
| 2.5.2 分解過程 41 |
| 2.5.3 エッチング深さ 43 |
| 2.5.4 レーザ照射後の表面状態 44 |
| 2.5.5 まとめ 47 |
| 2.6 生体組織のレーザアブレーション 47 |
| 2.6.1 生体組織のレーザアブレーションの特徴 47 |
| 2.6.2 生体組織の特性 48 |
| 2.6.3 生体アブレーション機構 51 |
| 2.7 超短パルスレーザによるレーザアブレーション 54 |
| 2.7.1 はじめに 54 |
| 2.7.2 超短パルスレーザとチャープパルス増幅 55 |
| 2.7.3 多光子過程 57 |
| 2.7.4 フェムト秒レーザアブレーション 58 |
| 2.7.5 まとめ 61 |
| 2.8 レーザアブレーションの数値解析モデル 62 |
| 2.8.1 はじめに 62 |
| 2.8.2 汎用シミュレーション法の必要性とレーザアブレーション 63 |
| 2.8.3 CIP法 64 |
| 2.8.4 固体・液体・気体の同時解法 65 |
| 2.8.5 レーザ加工 69 |
| 2.8.6 まとめ 71 |
| 引用・参考文献 71 |
| 3. レーザアブレーションプルーム中の動力学 |
| 3.1 レーザアブレーションプルームとその診断 76 |
| 3.1.1 はじめに 76 |
| 3.1.2 プルームの計測 78 |
| 3.2 高密度高温プルーム中の動力学 80 |
| 3.2.1 初期プルームとレーザ相互作用 80 |
| 3.2.2 時間分解レーザプラズマ軟X線吸収分光法 81 |
| 3.2.3 発生プルームの初期過程 83 |
| 3.3 放出粒子の組成と動力学 89 |
| 3.3.1 発光分光法による放出粒子の診断 89 |
| 3.3.2 質量分析法による放出粒子の診断 92 |
| 3.3.3 放出粒子の飛行速度分布 95 |
| 3.4 雰囲気ガス中でのプルームの挙動 98 |
| 3.4.1 プルームの画像診断 98 |
| 3.4.2 雰囲気ガス圧力によるプルーム構造の変化 101 |
| 3.4.3 プルームの進展 102 |
| 3.4.4 雰囲気ガスとの反応 104 |
| 3.4.5 クラスタリング反応と凝縮 105 |
| 3.4.6 基板の影響 105 |
| 3.5 デブリ付着のメカニズム 107 |
| 3.5.1 はじめに 107 |
| 3.5.2 デブリ付着現象 107 |
| 3.5.3 デブリ付着率に対するパラメータの影響 112 |
| 3.5.4 デブリ付着量の低減法 113 |
| 引用・参考文献 115 |
| 4. レーザアブレーション実験装置 |
| 4.1 エキシマレーザ装置 118 |
| 4.1.1 エキスマレーザの発振原理 118 |
| 4.1.2 レーザアブレーション用エキスマレーザ 121 |
| 4.2 CO2レーザ装置 |
| 4.2.1 CO2レーザの特徴 124 |
| 4.2.2 CO2レーザ技術の開発 125 |
| 4.2.3 レーザアブレーション実験のためのCO2レーザ装置 126 |
| 4.2.4 CO2レーザ装置システム 127 |
| 4.3 YAGレーザ装置 128 |
| 4.3.1 YAGレーザの特徴 128 |
| 4.3.2 Q-swYAGレーザ装置 129 |
| 4.3.3 高調波のYAGレーザ装置 130 |
| 4.4 レーザアブレーション加工用各種光学システム 133 |
| 4.4.1 集光照射系 134 |
| 4.4.2 ビームホモジナイザ 136 |
| 4.4.3 アッテネータ 138 |
| 4.4.4 加工ステージ,ビーム走査系 138 |
| 4.4.5 量産加工用高効率加工光学系 139 |
| 引用・参考文献 141 |
| 5. レーザアブレーションによる加工および表面改質 |
| 5.1 ポリマーのレーザアブレーション加工 144 |
| 5.1.1 はじめに 144 |
| 5.1.2 表面微細構造の形成 146 |
| 5.1.3 ポリマーの表面処理 150 |
| 5.1.4 特異場でのレーザアブレーション 151 |
| 5.1.5 まとめ 152 |
| 5.2 セラミックスのレーザアブレーション加工 152 |
| 5.2.1 セラミックスの加工 152 |
| 5.2.2 セラミックス加工品質の向上 154 |
| 5.2.3 ガラスの加工 156 |
| 5.3 金属のレーザアブレーション加工 159 |
| 5.3.1 金属に対するレーザアブレーションの応用 159 |
| 5.3.2 金属のレーザアブレーション加工プロセス 160 |
| 5.3.3 光-音響変換法によるレーザアブレーションしきい値の測定 161 |
| 5.3.4 金属のレーザアブレーション加工の例 165 |
| 5.4 複合材料のレーザアブレーション加工 169 |
| 5.4.1 はじめに 169 |
| 5.4.2 サンプル材料 170 |
| 5.4.3 エキシマレーザ発振器と光学系 170 |
| 5.4.4 実験結果 171 |
| 5.4.5 切断加工の例 176 |
| 5.4.6 まとめ 176 |
| 5.5 エキシマレーザアブレーション加工の産業応用 177 |
| 5.5.1 フレキシブルプリント基板の微細精密穴あけ 177 |
| 5.5.2 インクジェットプリンタのノズルの穴あけ 178 |
| 5.5.3 微細導線の絶縁被覆層除法(ワイヤストリッピング) 179 |
| 5.5.4 その他の産業応用 180 |
| 5.6 Qスイッチ固体レーザによる電子部品加工 181 |
| 5.6.1 レーザトリマ 181 |
| 5.6.2 レーザリペア 184 |
| 5.6.3 レーザマーキング 188 |
| 5.7 YAGレーザ高調波によるレーザアブレーション加工 191 |
| 5.7.1 ポリイミドの加工 192 |
| 5.7.2 ソーダガラスの加工 194 |
| 5.7.3 ワイヤの絶縁被覆除去加工 195 |
| 5.8 レーザ表面クリーニング 196 |
| 5.8.1 はじめに 196 |
| 5.8.2 レーザクリーニングの照射条件 196 |
| 5.8.3 レーザクリーニングの現状 198 |
| 5.8.4 レーザクリーニング法の多様性,将来展望 199 |
| 引用・参考文献 200 |
| 6. レーザアブレーションによるナノクラスタ作成 |
| 6.1 生成機構I:フラグメンテーション 206 |
| 6.1.1 レーザアブレーションの動的過程 206 |
| 6.1.2 レーザアブレーションの統一モデル 207 |
| 6.1.3 炭素物質のレーザアブレーションと時間空間分解測定 209 |
| 6.1.4 ナノクラスタ生成の前駆状態 213 |
| 6.2 生成機構II:気相成長 215 |
| 6.2.1 Siのナノクラスタ成長 215 |
| 6.2.2 Siアブレーション粒子のクラスタ化,およびナノクラスタ化の計測 216 |
| 6.2.3 たい積ナノクラスタの大きさのガス圧およびガス圧たい積場所依存性 220 |
| 6.2.4 まとめ 221 |
| 6.3 カーボンナノクラスタ:フラーレン 222 |
| 6.3.1 C60フラーレンの合成 222 |
| 6.3.2 窒素ドープ化フラーレンの合成 225 |
| 6.3.3 カーボンナノチューブの合成 225 |
| 6.3.4 生成機構 226 |
| 6.4 Siナノクラスタ:可視発光と発光機構 229 |
| 6.4.1 はじめに 229 |
| 6.4.2 シリコンナノ構造の構築 230 |
| 6.4.3 ホトルミネセンス 232 |
| 6.4.4 ナノ構造Siからの高効率可視発光 233 |
| 6.4.5 まとめ 236 |
| 6.5 ナノクラスタのデバイス応用 237 |
| 6.5.1 微粒子・ナノクラスタのデバイス応用技術 237 |
| 6.5.2 レーザアブレーションによるナノクラスタのデバイス応用技術 239 |
| 6.5.3 今後の課題 243 |
| 引用・参考文献 244 |
| 7. レーザアブレーションたい積法による薄膜形成 |
| 7.1 高温超伝導薄膜の形成 247 |
| 7.1.1 はじめに 248 |
| 7.1.2 Y系超伝導薄膜 248 |
| 7.1.3 Bi系超伝導薄膜 250 |
| 7.1.4 Tl系超伝導薄膜 251 |
| 7.1.5 Hg系超伝導薄膜 252 |
| 7.1.6 薄膜表面の平滑化技術 252 |
| 7.1.7 大面積化技術 253 |
| 7.1.8 まとめ 254 |
| 7.2 機能性酸化物薄膜の形成 254 |
| 7.2.1 はじめに 254 |
| 7.2.2 PLDによる複合酸化物薄膜作成 255 |
| 7.2.3 最適化と膜特性 259 |
| 7.2.4 機能特性と応用 262 |
| 7.3 酸化物薄膜の作成と原子レベル成長制御 263 |
| 7.3.1 はじめに 263 |
| 7.3.2 どのようにして原子層を制御するか 264 |
| 7.3.3 レーザMBE法による酸化物セラミックス薄膜成長の原子層制御 265 |
| 7.3.4 原子層制御のための基板表面超平たん化と表面構造解析 267 |
| 7.3.5 サファイア(単結晶アルミナ)薄膜の2次元エピタキシャル成長 268 |
| 7.3.6 Si基板上への酸化物単結晶薄膜の室温成長 270 |
| 7.3.7 酸化物人工超格子の作成と電気特性評価 271 |
| 7.3.8 まとめ 273 |
| 7.4 機能性有機薄膜の形成 273 |
| 7.4.1 はじめに 273 |
| 7.4.2 レーザアブレーションによる有機薄膜形成技術 274 |
| 7.4.3 F2レーザを用いたフッ化物高分子薄膜形成とその機能化 274 |
| 7.4.4 レーザアブレーション法によるCuPc薄膜形成と有機デバイス作製 277 |
| 7.4.5 まとめ 282 |
| 引用・参考文献 283 |
| 8. レーザアブレーションの医学応用 |
| 8.1 角膜のレーザアブレーション治療 289 |
| 8.1.1 ArFエキシマレーザによる角膜形成術 289 |
| 8.1.2 PRK装置およびその運用条件 290 |
| 8.1.3 ArFエキシマレーザによる角膜アブレーション機構 292 |
| 8.1.4 最近の研究 293 |
| 8.2 動脈硬化病変のレーザアブレーション治療 294 |
| 8.2.1 動脈硬化と虚血性心疾患 294 |
| 8.2.2 種々の冠状動脈狭窄・閉塞病変の治療 295 |
| 8.2.3 動脈硬化病変とレーザーアブレーション 296 |
| 8.2.4 レーザ血管形成術の成績とその問題点 299 |
| 8.2.5 レーザ血管形成術の今後 300 |
| 8.3 歯硬組織のレーザアブレーション 301 |
| 8.3.1 はじめに 302 |
| 8.3.2 波長3μmにおけるレーザアブレーション効果 303 |
| 8.3.3 波長10μmにおけるレーザアブレーション効果 304 |
| 8.4 髄核,半月板のレーザアブレーション治療応用 306 |
| 8.4.1 はじめに 306 |
| 8.4.2 髄核のレーザアブレーション治療 307 |
| 8.4.3 半月板のレーザアブレーション治療 310 |
| 引用・参考文献 313 |
| 9. レーザアブレーションの新しい応用 |
| 9.1 レーザの水中照射による金属材料の応力改善 316 |
| 9.1.1 レーザによる応力改善の原理 316 |
| 9.1.2 プルームの観測と圧力評価 317 |
| 9.1.3 YAGレーザによるステンレス鋼表面の応力改善 319 |
| 9.1.4 産業分野への応用 320 |
| 9.2 レーザアブレーションによる放射能汚染の除去 320 |
| 9.2.1 レーザ除去法の原理と特徴 320 |
| 9.2.2 レーザ除去法に関する研究例 322 |
| 9.2.3 レーザ除去法の動向と課題 325 |
| 9.3 レーザアブレーションによる微小立体加工(レーザ旋盤加工法) 325 |
| 9.3.1 はじめに 325 |
| 9.3.2 レーザ旋盤加工法 326 |
| 9.3.3 加工例 327 |
| 9.3.4 将来の展望 328 |
| 9.4 レーザアブレーションによる光学素子加工 329 |
| 9.4.1 レーザアブレーションの光学素子加工への応用 329 |
| 9.4.2 加工原理 330 |
| 9.4.3 加工装置 330 |
| 9.4.4 プラスチック光学素子 331 |
| 9.4.5 ガラス・石英光学素子 334 |
| 9.5 レーザアブレーションを用いた固体表面の分析 336 |
| 9.5.1 レーザアブレーションの元素分析への応用 336 |
| 9.5.2 LAAF分光法による固体表面のサブナノメータ分析 338 |
| 9.6 SORによるテフロン加工 343 |
| 9.6.1 テフロン加工用短波長光源 343 |
| 9.6.2 SORによる光化学的加工 344 |
| 引用・参考文献 348 |
| 10. 内外のレーザアブレーションに関する研究動向 |
| 10.1 国内学会における研究動向 351 |
| 10.2 国際会議における研究動向 355 |
| 10.3 ドイツにおけるレーザアブレーション応用動向 360 |
| 索引 363 |
