عنوان المقالة:قياس درجة حرارة الإلكترون في نحاس معدني باستخدام مطيافية الانهيار التي يسببها الليزر فائقة السرعة Measurement of the Electron Temperature in a Metallic Copper Using Ultrafast Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
في هذا البحث ، نقدم التحليل الطيفي للانهيار الناجم عن الليزر (LIBS) للنحاس تحت تأثير الليزر فائق السرعة Nd: YAG والمواصفات المحسوبة من درجة حرارة الإلكترون للبلازما الناتجة عن الأساسي (1064 نانومتر) ، الثانية ( 532 نانومتر) ، وثالث (355 نانومتر) ، ورابع (266 نانومتر) ليزر التوافقيات. في هذا العمل ، طاقة نبضة ليزر تبلغ 60 مللي جول ± 5٪ بمدة 170 ps ، وقطر شعاع ∼0.5 ± 0.1 مم ، وشدة ليزر 1.79 × 10 11 وات / سم 2 ± 8٪ لطلقة واحدة تم تطبيقه. تُقاس درجة حرارة الإلكترون باستخدام ثلاثة خطوط طيفية من النحاس المحايد (Cu I) عند 515.3 و 521.8 و 522.0 نانومتر ، وفقًا لنموذج مخطط Boltzmann حيث تم افتراض ظروف التوازن الديناميكي الحراري المحلي (LTE). قيم درجة حرارة الإلكترون الملاحظة هي 13422 ، 15152 ، 16605 ، 17783 كلفن لأطوال موجات الليزر 266 ، 355 ، 532 ، و 1064 نانومتر على التوالي. يكشف التحليل التجريبي أن درجة حرارة إلكترون البلازما ترتفع مع الطول الموجي لليزر. تسمح لنا الاختلافات في معدل الاجتثاث الجماعي وامتصاص Bremsstrahlung العكسي والتأين الضوئي مع اختلاف الطول الموجي بالليزر باستكشاف ديناميكيات التفاعل. تسمح النتائج التي تم الحصول عليها باختلاف درجة حرارة إلكترون البلازما المتولدة عن طريق توجيه أطوال موجات نبضة البيكو ثانية ؛ قد يسمح الأحدث بالتحكم في تفاعلات البلازما ، والتي يمكن تطبيقها في التحليل الطيفي للبلازما لعلوم المواد.
الملخص الانجليزي
In this paper, we provide the laser-induced breakdown spectroscopic (LIBS) analysis of copper under the action of the ultrafast picosecond Nd:YAG laser and the specifications calculated from the electron temperature of plasma generated by the fundamental (1064 nm), second (532 nm), third (355 nm), and fourth (266 nm) laser harmonics. In this work, a laser pulse energy of 60 mJ ±5% with a duration of 170 ps, a beam diameter of ∼0.5±0.1 mm, and a laser intensity 1.79·10 11 W/cm 2 ±8% for a single shot was applied. The electron temperature is measured using three spectral lines of neutral copper (Cu I) at 515.3, 521.8, and 522.0 nm, according to the Boltzmann plot model where the local thermodynamic equilibrium (LTE) conditions were assumed. The electron temperature values observed are 13422, 15152, 16605, and 17783 K for laser wavelengths of 266, 355, 532, and 1064 nm, respectively. The experimental analysis reveals that the plasma electron temperature rises with the laser wavelength. Variations in the mass ablation rate, inverse Bremsstrahlung absorption, and photoionization with the laser wavelength variation allow us to explore the interaction dynamics. The results obtained allow for variation of the generated plasma electron temperature by guiding the picosecond pulse wavelengths; the later may allow for controlling plasma interactions, which can be applied in plasma spectroscopy of material science.
ا.د. وليد توفيق يونس | Prof. Walid Tawfik | 6606