عنوان المقالة:التحقيق في آثار معلمات الليزر على ملف البلازما للنحاس باستخدام ليزر بيكو ثانية مطيافية البلازما المستحثة Investigation on the effects of laser parameters on the plasma profile of copper using picosecond laser induced plasma spectroscopy
توليد وتوصيف البلازما المستحثة بالليزر المتأثرة بمعلمات الليزر و
عينة من الخصائص الفيزيائية ، تمثل ظواهر مهمة في العديد من مجالات التطبيقات.
في هذا العمل ، نقدم دراسات جديدة حول تأثيرات توليفة مناسبة من الليزر
الأطوال الموجية وطاقات النبض على توصيف البلازما المتولدة باستخدام واحد
طلقة بيكو ثانية Nd: YAG laser. تم إنشاء عمود البلازما لعينة من النحاس النقي
عن طريق مطيافية البلازما المستحثة بالليزر (LIPS) باستخدام طلقة واحدة لنبضة ليزر 170 ps
بأطوال موجية (266 و 355 و 532 و 1064 نانومتر) وطلاقة ليزر متفاوتة (10-41 جول / سم 2).
تمت ملاحظة الشدة الطيفية لـ Cu I 324.75 ، 327.39 ، 515.32 و 521.82 نانومتر.
تم تحديد درجة حرارة إلكترون البلازما وكثافتها من بولتزمان
المؤامرات وملامح توسع ستارك للخطوط الطيفية للبلازما ، على التوالي ، بافتراض
حالة التوازن الديناميكي الحراري المحلي (LTE). لقد وجد أن الإلكترون
تزيد قيم درجة الحرارة وكثافة الإلكترون من حوالي 10000 إلى 20000 كلفن و
حوالي 2 × 1017 إلى 1.5 × 1018 سم − 3 ، على التوالي ، مع زيادة الطول الموجي لليزر
وطلاقة النبض تدريجيا. يمكن فهم هذه الملاحظات بسبب الاختلافات
معدلات الاجتثاث الشامل ، انعكاس Bremsstrahlung ، والتأين الضوئي مع النبض المدروس
الطول الموجي وطاقة النبض. النتائج التي تم الحصول عليها استكشاف الفرصة للسيطرة على محددة
متغيرات البلازما المتولدة عن طريق تطبيق معلمات النبض المناسبة للبيكو ثانية
يمكن اعتباره في العديد من مجالات علوم المواد والتحليل الطيفي والتحكم في
ديناميات تفاعل البلازما.
Abstract
Laser induced plasma generation and characterization, affected by laser parameters and
sample physical properties, represent important phenomena in many fields of applications.
In this work, we present new studies on the effects of an appropriate combination of laser
wavelengths and pulse energies on the generated plasma characterization using a single
shot picosecond Nd:YAG laser. The plasma plume of a pure copper sample has been generated
by laser induced plasma spectroscopy (LIPS) using a single shot 170 ps laser pulse
with wavelengths (266, 355, 532 and 1064 nm) and varying laser fluence (10–41 J/cm2).
The spectral intensities of Cu I 324.75, 327.39, 515.32 and 521.82 nm have been observed.
The plasma electron temperature and density have been determined from the Boltzmann
plots and Stark-broadening profiles of the plasma spectral lines, respectively, assuming
the local thermodynamic equilibrium (LTE) condition. It has been found that the electron
temperature and electron density values increase from around 10,000 to 20,000 K and
around 2 × 1017 to 1.5 × 1018 cm−3, respectively, with the increase in the laser wavelength
and pulse fluence gradually. These observations can be understood due to the variations of
mass-ablation rates, inverse-Bremsstrahlung, and photo-ionization with the studied pulse
wavelength and pulse energy. The obtained results explore the opportunity to control specific
generated plasma parameters by applying proper picosecond pulse parameters which
can be considered in many fields of material science spectroscopic analysis and control the
plasma interaction dynamics.
ا.د. وليد توفيق يونس | Prof. Walid Tawfik | 5493