Oberflächenablation

Oberflächenablation bezeichnet das Entfernen von Material aus der Oberflächenschicht eines Festkörpers durch einen externen Energieimpuls, der an der Grenzfläche die Materialphase ändert. Typische Mechanismen sind Verdampfung, Schmelzeablation und Sublimation. Das Ziel ist meist eine kontrollierte Materialentfernung mit feiner Ortsauflösung oder die Strukturierung der Oberflache.

Der Abtrag erfolgt typischerweise durch Laser-, Ioneneinwirkung oder chemische Einwirkung. Die am häufigsten genutzte Form ist die Laserablation: Pulslaser mit Femtosekunden bis Nanosekunden liefern eine schnelle Energiezufuhr, wodurch die Wärmeeinflusszone reduziert wird. Es entsteht ein Dampfplasma und ein Materialplume, der die Oberfläche abträgt. Abtragsrate, Oberflächenrauheit und Tiefe pro Puls hängen von Material, Pulsdauer, Wellenlänge und Umgebung (Luft, Vakuum) ab.

Anwendungen finden sich in der Mikrobearbeitung von Metallen, Keramiken, Polymeren und Dünnschichten, in der Oberflächenstrukturierung sowie in der Abscheidungstechnologie wie dem Pulsed Laser Deposition. In der Medizin wird Oberflächenablation für Augenoperationen genutzt, bei denen die Hornhautoberfläche abgetragen wird (PRK/LASIK). In der Wissenschaft dient sie der Probenpräparation, Mikromodellierung und Dünnschichtbearbeitung.

Herausforderungen sind die Wärmeeinflusszone, Wiederverschleppung, Verunreinigungen durch die Materialplasma und die Bildung von Rissen. Die Qualität wird durch mikroskopische Verfahren (Optik, SEM, AFM) sowie Profilometrie beurteilt. Sicherheitsaspekte betreffen Laser- und Plasmabildung sowie refraktäre Debris.