Thermal effects due to laser-matter interaction in metals in the femtosecond regime
Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde
Résumé
The topic of this work is the study of the thermal effects due to laser-matter interaction in the case of metals in the femtosecond regime. Two approaches are developed. The first one uses a two dimensional numerical treatment of the Two Temperature Model (TTM). A definition of the Heat Affected Zone (HAZ), based on physical metallurgy arguments, is given. The spread of the HAZ is calculated in the direction perpendicular to the laser beam. The second approach is an experimental one. It uses transmission and scanning electronic microscopy techniques to measure the evolution of the microstructure in the vicinity of the irradiated area. The femtosecond and nanosecond regimes are compared for the main results of this work.
L'objet de ce travail de these est l'etude des effets thermiques dus a l'interaction laser-matiere dans le cas de materiaux metalliques irradies avec des impulsions femtosecondes. Deux approches sont developpees. La premiere utilise un traitement numerique a deux dimensions du Modele a Deux Temperatures (MDT). Apres definition d'une Zone Affectee Thermiquement (ZAT) sur la base d'arguments de physique des materiaux, l'etendue de celle-ci est estimee par simulation numerique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxieme approche est de type experimentale. Les techniques de microscopie electronique en transmission et a balayage sont utilisées pour mesurer l'evolution des microstructures en bordure de la zone irradiee. Les regimes femtoseconde et nanoseconde sont compares dans l'ensemble des resultats de ce travail.