37・1 概説

レーザーアブレーションとは，固体あるいは液体などの表面に強力なパルスレーザー光を照射したとき，表面が一気にプラズマ化し，固体表面からは構成物質である原子や分子，イオン，微粒子などさまざまな物質が爆発的に放出される現象である．一般に，レーザーアブレーションが起こるには，照射レーザー強度にしきい値が存在するが，パルスレーザーを固体表面に集光照射したとき，ごく一般的に観測される現象である．固体表面からの粒子放出現象としては，レーザーデソープション，レーザー蒸発があるが，レーザーアブレーションとは次のような点で異なる現象である．前者は固体表面と吸着物の結合が，レーザー光で切断されることによるが，アブレーションより低い照射エネルギーで起こる．一方，レーザー蒸発はレーザー光による局所的な加熱による熱蒸発である．

レーザーアブレーション現象は，ルビーレーザーの発明直後にはすでに理論的研究対象として興味を持たれ¹⁾，数年後にはさまざまな応用の試みが報告されている．今日では，加工，材料創製や改質，医療，計測，エネルギー，建築・土木などの広範な分野で利用されている²⁾．図37・1には，レーザーアブレーションに伴うさまざまな物理現象を利用するという観点から，具体的な応用例をまとめた．

アブレーションに伴って物質からは各種の粒子群がプラズマ状態となって，高速で放出される．このとき，物質にはその反作用力が働き，物質中を衝撃波が伝わる．この反作用力を利用して物質の鍛造を行う技術はレーザーピーニングと呼ばれ，構造物の材料力学的特性の改善に利用されている．また，レーザー推進やレーザー爆縮(レーザー核融合)も，この反作用力を利用したものである(これについては，44章，45章に述べられる)．反作用カは，物質中に衝撃波や超音波を誘起するが，この超音波は物質内の欠陥・構造計測に利用されている．