Zespół Zastosowań Laserów

Utylitarne zastosowanie układów laserowych w połączeniu ze znajomością fizyki oddziaływania promieniowania laserowego z materią stanowią główny kierunek prac prowadzonych przez zespół.

Numeryczne modelowanie oddziaływania impulsowego promieniowania laserowego z materią pozwala na lepsze zrozumienie prowadzonych badań modyfikacji warstw wierzchnich metali i ich stopów, wytwarzanie faz intermetalicznych, a także usuwania nawarstwień z dzieł sztuki, pożółkłych werniksów z obrazów, farb i tlenków z metali.

W obszarze zainteresowań zespołu znajduje się również mikrostrukturowanie powierzchni metalowych i polimerów, mikrograwerowanie, analiza materiałów z wykorzystaniem laserowo indukowanej spektroskopii optycznej oraz fluorescencji oraz generacja nanocząstek metalicznych metodą ablacji laserowej.

Wyniki prac badawczych i zdobyte doświadczenie pozwoliły na opracowanie technologii wykorzystanej do oczyszczenia techniką ablacji laserowej ponad stu dzieł sztuki i obiektów zabytkowych w kraju i za granicą, między innymi:

  • Grobu Nieznanego Żołnierza w Warszawie;
  • Kaplicy Zygmuntowskiej (wystrój wewnętrzny kaplicy) i Kaplicy Batorego na Wawelu (ściana tronowa i epitafium);
  • nagrobka Brzostowskiego i inskrypcyjna płyta G. Darewskiego – Chalons sur Marne we Francji;
  • nagrobka Juliusza Słowackiego i Grobów Rządu na Uchodźstwie w Paryżu;
  • rzeźby dwunastu apostołów wykonanych z kości słoniowej ze skarbca Katedry na Wawelu;
  • portali w Archikolegiacie Romańskiej w Tumie pod Łęczycą;
  • trzech – płaskorzeźbionych płyt alabastrowych z Katedry Gnieźnieńskiej;
  • nagrobka Rycerzy Santi Gucciego;
  • rzeźby Henryka Lubomirskiego z Muzeum w Łańcucie;
  • rzeźby Św. Vlaho (Błażeja) patrona Dubrownika.

Bezpośrednie i interferencyjne, laserowe kształtowanie powierzchni materiałów i cienkich warstw jest aktualnie przedmiotem badań podstawowych w zastosowaniu do wytwarzania biozgodnych rusztowań dla ukierunkowanego wzrostu komórek

Skład zespołu

Kierownik Zespołu Zastosowania Laserów

dr inż. Roman OSTROWSKI

Członkowie Zespołu:

  • dr inż. Wojciech Skrzeczanowski
  • mgr inż. Robert Świerczyński

Projekty aktualnie realizowane

1Laserowe interferencyjne kształtowanie warstw powierzchni metali. Kierownik: dr hab. Jan MARCZAK. Okres realizacji: 2011-2014, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

2„Salvaguarda de los valores patrimoniales y culturales que atesora el Centro Histórico de Ciudad de La Habana”. Okres realizacji 2012-2014. 7PR UE nr CN DCI-NSAPVD/ 2010/248-711.

Projekty zakończone

1Nowoczesne metody inżynierii materiałowej w diagnostyce dzieł sztuki po renowacji metodą impulsowego promieniowania laserowego (MATLAS). Okres realizacji 2008-2011. Mechanizm Finansowy EOG i Norweski Mechanizm Finansowu. http://www.matlas.eu/

2Ocalić od zardzewienia? polsko-norweska wymiana doświadczeń w zakresie ratowania zabytków metalowych. Okres realizacji 2011-2012. Mechanizm Finansowy EOG i Norweski Mechanizm Finansowu. http://www.ocalicodzardzewienia.pl/


Publikacje w czasopismach z listy filadelfijskiej

2013

1E.A. Kaszewska, M. Sylwestrzak, J. Marczak, W. Skrzeczanowski, M. Iwanicka, E. Szmit-Naud, D. Anglos, P. Targowski „Depth-resolved multilayer pigment identification in paintings: Combined use of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) and optical coherence tomography (OCT)” Appl. Spectrosc. 2013, 67(8), 960-972.

2012

1R. Major, K. Maksymow, J. Marczak, J. M. Lackner, M. Kot, B. Major „Migration channels produced by laser ablation for substrate endothelialization” Bull. Pol. Acad. Sci. –Te. 2012, 60, 337-342.

2011

1H. Garbacz, E. Fortuna-Zaleśna, J. Marczak, A. Koss, A. Zatorska, G.Z .Żukowska, T. Onyszczuk, K.J. Kurzydłowski „Effect of laser treatment on the surface of copper alloys” Appl. Surace Sci. 2011, 257, 7369-7374.

2010

1H. Garbacz, E. Fortuna, J. Marczak, M. Strzelec, A. Rycyk, A. Koss, J. Mróz, A. Zatorska, K.J. Kurzydłowski „Laser cleaning of copper roofing sheets subjected to long-lasting environmental corrosion” Appl. Phys. A 2010, 100(3), 693-701.

2J. Marczak, K. Jach, R. Świerczyński, Numerical modeling of laser-matter interaction in the region of „low” laser parameters, Appl. Phys. A 2010, 100(3), 725-731.

3Ł. Ciupiński, E. Fortuna-Zaleśna, H. Garbacz, A. Koss, K. J. Kurzydłowski, J. Marczak, J. Mróz, T. Onyszczuk, A. Rycyk, A. Sarzyński, W. Skrzeczanowski, M. Strzelec, A. Zatorska, G. Z. Żukowska, Comparative Laser Spectroscopy Diagnostics for Ancient Metallic Artefacts Exposed to Environmental Pollution, Sensors, 2010, 10, 4926.

2009

1M. Rozmus, J. Rusiński, M. Blicharski, J. Marczak „Laser shock peening of a Ti6Al4V titanium alloy” Arch. Metall. Mater. 2009, 54(3) , 665-670.

Publikacje w innych recenzowanych czasopismach

1A. Zatorska, B. Kosmowska-Ceranowicz, A. Koss, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec, W. Skrzeczanowski „Optical characterization of amber specimens from the unique collection of the museum of the earth of the polish academy of sciences in Warsaw” Proc. SPIE – Int. Soc. Opt. Eng. 2013, 8790, 879012.

2E. Modzelewska, A. Pawlak, A. Selerowicz, W. Skrzeczanowski, J. Marczak J. „Use of the LIBS method in oil paintings examination, based on examples of analyses conducted at the wilanow palace museum” Proc. SPIE – Int. Soc. Opt. Eng. 2013, 8790, 879005.

3J. Marczak, A. Rycyk, A. Sarzyński, M. Strzelec, J. Kusiński, R. Major „Direct laser manufacturing of 1D and 2D micro-and submicro-scale periodic structures” Proc. SPIE – Int. Soc. Opt. Eng. 2013, 8703, 87030F.

4D. Chmielewska, R. Gebel, K. Szamałek, A. Olszyna, J. Marczak, A. Sarzyński „Application of laser radiation in decoration and marking of ceramic products” Proc. SPIE – Int. Soc. Opt. Eng. 2013, 8703, 87030I.

5D. Chmielewska, B. Synowiec, A. Olszyna, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec „Migracja pierwiastków na przykładzie chromu w warstwach barwnych osadzanych na podłożu ceramicznym pod wpływem obróbki laserowej” Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 2011, 7, 9-21.

6C. Spaarschuh, B. Vedvik, M. Strzelec, Ł. Ciupiński, H. Garbacz, E. Fortuna-Zaleśna, A. Koss, A. Krzemińska-Maciejko, J. Marczak, J. Mróz, W. Skrzeczanowski, M. Stachurska, A. Zatorska „New research on laser cleaning artworks made of metal” Meddelelser om Konservering, IIC Nordic Group, 2011, 1, 3-12.

7D. Chmielewska, R. Gebel, J. Marczak, A. Olszyna, A. Sarzyński, M. Strzelec, B. Synowiec, „Analiza zjawisk zachodzących w procesie laserowego zdobienia wyrobów porcelanowych” Mat. Ceram. 2011, 63, 499-505.

8D. Chmielewska, R. Gebel, J. Marczak, A. Olszyna, A. Sarzyński, M. Strzelec, B. Synowiec, „Metodyka badań w inżynierii procesowej laserowej dekoracji porcelany: I – badania profilometryczne” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(5), 826-834.

9E. Fortuna-Zaleśna, J. Marczak, M. Strzelec, A. Krzemińska-Maciejko, M. Stachurska, J. Barańska „Badania metalowych elementów z okładu ikony św. Paraskiewy w stanie przed konserwacją oraz po testach czyszczenia laserowego” Inżynieria Materiałowa, 2011, 32(3), 190-197.

10M Strzelec, J. Marczak, W. Skrzeczanowski, A. Rycyk, A. Sarzyński, H. Garbacz, Ł. Ciupiński, E. Fortuna-Zaleśna, T. Onyszczuk, J. Mróz, A. Zatorska, A. Koss, „Kolorymetryczna analiza wyników czyszczenia laserowego metalowych dzieł sztuki” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 206-217.

11A. Sarzyński, J. Marczak, M. Strzelec „Pomiar ciśnienia fal uderzeniowych w eksperymentach laserowego umacniania laserowego” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 218-227.

12D. Chmielewska, R. Gebel, J. Marczak, A. Olszyna, A. Sarzyński, M. Strzelec, B. Synowiec, „Laserowa dekoracja wyrobów ceramicznych” Szkło i Ceramika 2011, 62(2), 13-16.

13D. Chmielewska, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec „Laserowe nanoszenie znaków barwnych na podłoża ceramiczne” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(4), 368-371.

14Ł. Ciupiński, T. Onyszczuk, H. Garbacz, J. Marczak, A. Koss, K.J. Kurzydłowski „Metody inżynierii materiałowej w diagnostyce czyszczenia laserowego metalowych dzieł sztuki” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 142-151.

15J. Marczak „Metody kontroli grubości warstw wierzchnich usuwanych podczas ablacji laserowej” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 176-189.

16J. Marczak, K. Jach, R. Świerczyński „Laserowe czyszczenie metalowych oplotów nici stosowanych w tkaninach zabytkowych” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 198-205.

17R. Ostrowski, J. Marczak, S. Barcikowski „Zagrożenie dla zdrowia powodowane emisją mikro i nanocząstek podczas czyszczenia laserowego” Praca zbiorowa pod redakcją Z. Mierczyk i R. Ostrowski, pt. Ochrona przed skutkami nadzwyczajnych zagrożeń Tom 2, Wyd. WAT, 2011, str. 383-398.

18R. Major, J.M. Lackner. P.Wilczek, M. Sanak, M. Sobota, M. Kowalczuk, J. Marczak, K. Maksymow, B. Major „Surface functionalization for tissue analog of blond contacting materials” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(4), 545-548.

19Ł. Major, A. Rycyk, J. Kusiński, J. Marczak „Wytwarzanie warstw intermetalicznych za pomocą impulsowego promieniowania laserowego” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(4), 549-552.

20W. Skrzeczanowski, „Spektroskopia emisyjna ze wzbudzeniem laserowym w badaniach warstw wierzchnich metalowych dzieł sztuki” Inżynieria Materiałowa 2011, 32(3), 218-227.

21R. Ostrowski, W. Skrzeczanowski, J. Marczak, A. Sarzyński „Spektroskopowe badania warstw malarskich sklepienia Auli Leopoldina” Prace Instytutu Elektrotechniki 2010, LVII(245), 107-118.

22W. Skrzeczanowski „Stratygrafia warstw wierzchnich metalowych dzieł sztuki metodą spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym” Prace Instytutu Elektrotechniki 2010, LVII(244), 35-47.

23D. Chmielewska, B. Synowiec, A. Olszyna, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec „Migration of elements in colour layers deposited on a ceramic substrate under the influence of laser treatment” Physics Procedia 2010, 5, 407-415.

24H. Garbacz, A. Koss, J. Marczak, J. Mróz, T. Onyszczuk, A. Rycyk, A. Sarzyński, W. Skrzeczanowski, M. Strzelec, A. Zatorska „Optimized laser cleaning of metal artworks-evaluation of determinants” Physics Procedia 2010, 5(1), 457,466.

25E.A. Kwiatkowska, J. Marczak, R. Ostrowski, W. Skrzeczanowski, M. Sylwestrzak, M. Iwanicka, P. Targowski „Absolute LIBS stratigraphy with Optical Coherence Tomography” Proc. SPIE 2009, 7391, 739110F-1 – 73910F-7.

26R. Ostrowski, W. Skrzeczanowski, J. Marczak, A. Sarzyński; LIBS identification of piments from Aula Leopoldina vault; Proc. SPIE 2009, 7391, 73910Q-1 – 73910Q-12.

27A. Koss, M. Lubryczyńska, J. Czernichowska, I. Uchman-Laskowska, K. Chmielewski, M. Mazur, A. Markowska, J. Marczak, M. Strzelec; Conservation of wooden art Works and laser cleaning; Proc. SPIE 2009, 7391, 73910S.

28P. Targowski, R. Ostrowski, J. Marczak, M. Sylwestrzak, E.A. Kwiatkowska; Picosecond laser ablation system with process control by Optical Coherence Tomography; Proc. SPIE 2009, 7391, 739110G-1 – 73910G-8.

29J. Marczak, M. Strzelec, R. Ostrowski, A. Rycyk; Set of advanced laser clearing heads and systems; Proc. SPIE 2009, 7391, 73910T-1 – 73910T-11.


Laboratoria

Laboratorium laserowe

Przygotowane jest do prowadzenia prac eksperymentalnych, szkoleń i zajęć laboratoryjnych w szerokim zakresie oddziaływania promieniowania laserowego z materią i laserowych procesów technologicznych.

Laboratorium diagnostyczne

Wyposażone jest w dwa zestawy aparatury pomiarowej przeznaczone do badań spektroskopowych. Zespół prowadzi badania diagnostyczne dzieł sztuki oraz innych obiektów przy wykorzystaniu spektroskopii Ramana i spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym (LIBS).

Aparatura

Zespół dysponuje następującą aparaturą badawczą:

  • Lasery impulsowe Nd:YAG i Er:YAG;
  • Światłowodowy, pompowany diodowo laser iterbowy SPI;
  • Światłowodowy, pompowany diodowo laser iterbowy Quantel;
  • Pompowany diodowo laser pikosekundowy Nd:YAG EKSPLA;
  • Dwukanałowy laser impulsowy Nd:YAG;
  • Laser impulsowy Nd:YAG z Q modulacją, rezonator niestabilny;
  • Laser Nd:YAG pomp. diodowo z przetworzeniem na SHG Cobolt;
  • Robot przemysłowy Kawasaki;
  • Światłowodowy interferometr różnicowy Dopplera VISAR Martin, Froeschner & Associates;
  • Ultraszybka kamera smugowa Hamamatsu;
  • Ultraszybka kamera cztero-kadrowa Stanford Computer Optics;
  • Laserowy system śledzenia i wizualizacji nanocząstek Nanosight;
  • Cyfrowy mikroskop 3D Hirox;
  • Spektrometry do analizy wzbudzonych laserowo widm emisyjnych (LIBS) LLA Instruments GmbH.