در اين پايان‌نامه تاثيرات تغييرات نانومتري در پارامترهاي ناصافي بر نحوه توزيع پراكندگي نور مرئي از سطوح فولاد 316L پوشيده شده از ريزساختارهاي القايي ليزري به‌صورت تجربي مورد بررسي قرارگرفته است. همچنين روش مستقيمي براي اندازه‌گيري ريشه ميانگين مربعي ‎‎ ارتفاع ناصافي سطح و طول همبستگي آن ارائه‌شده است. بدين منظور ابتدا با استفاده از ليزر فوق‌سريع فمتوثانيه تيتانيوم سافاير بر روي سطوح فولاد ضدزنگ 316L ناهمواري‌هايي به‌صورت نامنظم ايجاد شد. سپس با استفاده از مقدار شدت نور پراكنده‌شده از سطح كه ناشي از تابش ليزر هليوم_ نئون در زواياي فرودي مختلف بر روي آن است و همچنين با استفاده از مدل رياضي بكمن، مقادير ريشه ميانگين مربعي ارتفاع ناصافي سطح و طول همبستگي محاسبه‌شده است و در ادامه مقادير به‌دست‌آمده با تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي‎ و ميكروسكوپ نيروي اتمي‎ اين سطوح مقايسه شده است. همچنين با استفاده از نرم افزار تجاري لومريكال تاثيرات طول¬موج و زاويه نور فرودي بر توزيع پراكندگي بررسي شده است.

1397/04/06

Investigation of light scattering from laser induction microstructures of 316L steel surfaces

6/20/2020 12:00:00 AM

Stainless steel 316L is one of the most widely used materials in many industries such as aerospace, automotive & shipbuilding. In this thesis, the effects of surface roughness parameters on the distribution of light scattering from surfaces coated with induction microstructures have been investigated experimentally. Also, we suggest a direct method based on light scattering and Beckmann formulation for the coarse surface RMS roughness and correlation length measurements. Steel 316L samples irradiated under controlled interaction conditions with ultrafast femtosecond laser system are selected as the random rough surfaces for investigation. Stabilized low-intensity He-Ne laser and an appropriate power meter are selected as the main elements of the experimental measurement probe. The light source and detector are located symmetrically around the surface normal and the reflected light is collected to be used in Beckmann formulation. In this regard, the dependency of the surface scattering to the illumination angle is also investigated. Atomic Force Microscopy and Scanning Electron Microscopy are utilized as standard common methods to extract the surface features and check the reliability of the theoretical approach. As well as, the effects of wavelength and angle of incidence on the distribution of scattering were investigated using the Lumerical software.