Laser surface melting of cobalt monocrystal

Abstract

The paper presents a concise description of laser surface melting of cobalt monocrystal and some related phenomena. Pulses of electromagnetic radiation of nano and mili-second duration, generated by Nd:YAG laser were used for surface heating. Light was incident on (0001) plane of cobalt monocrystal. The influence of surface roughness on the domain image observed with SEM ( type I magnetic contrast) was examined. Roughness of the surface was changed by polishing with diamond powders and superficial melting with nanosecond pulse of laser energy. The r.m.s. profile deviation σ of the examined surfaces was determined with reflexometric method. The depth of layer melted with nanosecond light pulse was evaluated for the isotropic model of metal and on the assumption that material constants are not temperature-dependent. Qualitative discussion of the phenomena associated with laser surface melting, i.e. generation of capillary waves and refinement of the Kittel type magnetic domains was included.

W pracy przedstawiono opis zjawiska laserowego topnienia powierzchniowego monokryształu kobaltu oraz zjawisk z nim związanych. W badaniach stosowano nano i milisekundowe impulsy promieniowana elektromagnetycznego, emitowanego przez lasery Nd:YAG. Promieniowanie kierowano na powierzchnię (0001) monokryształu kobaltu. Zbadano wpływ chropowatości powierzchni (0001) na obraz domen magnetycznych (I-y typ magnetycznego kontrastu) monokryształu kobaltu, obserwowanych za pomocą SEM. Chropowatość powierzchni zmieniano stosując metodę polerowania z użyciem diamentowych proszków i topnienie powierzchniowe nanosekundowym impulsem laserowej energii. Średnie kwadratowe odchylenie profilu σ badanych powierzchni oszacowano refleksometryczną metodą optyczną. Obliczono głębokość obszaru stopionego nanosekundowym impulsem laserowym, stosując izotropowy model badanego metalu oraz niezależność stałych materiałowych od temperatury. Przeprowadzono jakościową dyskusję zjawisk (generacja fal kapilarnych oraz rafinacja domen magnetycznych typu Kittela) powstających podczas powierzchniowego topnienia warstwy wierzchniej monokryształu kobaltu impulsem milisekundowym.