Badania nad oddziaływaniem wysokoenergetycznej wiązki lasera z ciałem stałym rozpoczęły się już w momencie powstania pierwszych laserów. Od wczesnych lat 60 wysokoenergetyczne lasery były używane do odparowania materiału z ciała stałego do chemicznej analizy. Lasery impulsowe mogą być zogniskowane na powierzchni kilku mm2 ciała stałego, uzyskując przez to gęstość powierzchniową 1012 W/cm2. Energia o tak wysokiej intensywności oddziałuje z wieloma stałymi materiałami, zamieniając energię fotonu na energię elektronową, termiczną i mechaniczną na powierzchni próbki. Rezultatem takiego oddziaływania jest odparowanie i usunięcie materiału w postaci neutralnych atomów i molekuł, dodatnich i ujemnych jonów z wystawionej na to promieniowanie powierzchni ciała stałego.
Bez względu na szczegółowe mechanizmy laserowa ablacja ma wiele zastosowań. W przemysłowych procesach laserową ablację można wykorzystać do spawania, wykonywania otworów, do produkcji cienkich powłok i mikrostruktur, do analizy pierwiastków ciał stałych, przy laserowej chirurgii czy też do badania struktur biomolekuł.
Impulsowe lasery na bazie ciała stałego, jak laser neodymowy Nd:YAG, okazały się niezwykle użyteczne przy laserowej ablacji. Mogą one pracować w pojedynczym (Q-switched) lub ciągłym trybie pracy (free running) uzyskując energię wiązki rzędu 500 mJ. Główną różnicą pomiędzy tymi dwoma trybami pracy jest czas trwania impulsu laserowego. W pierwszym przypadku czas ten jest rzędu kilku ns, a w drugim około 150 ms. Ma to swoje implikacje w otrzymywaniu różnych kraterów na powierzchni próbki bądź materiału, pojawieniu się plazmy na jej powierzchni czy też otrzymywaniu wyemitowanych cząstek bądź molekuł i ich stopnia jonizacji.
Opracował: mgr Robert Jaworski