WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

пенью ионизации плазмы перспективно при использова- Изменение „температуры“ ионизационного равновении в коротковолновых источниках излучения. сия (Ti.eq.) в сравнении с температурой электронов, как Без анализа всех причин такого поведения плазмы и пересечение прямых, нанесенных на распределение можно заметить, что непосредственное получение пол- заселенностей атомов и ионов на рисунке, подтверждает ностью ионизированной плазмы при лазерном воздей- наши рассуждения. Инверсия для прямой в рамках ствии на мишень может и не привести к отсутствию верхних возбужденных состояний атомов при движении рекомбинационных процессов для однозарядных ионов. плазмы от 1 к 7 mm от мишени несколько усиливается.

Приняв основным механизмом закалки степени иони- Это указывает на высокую концентрацию однозарядных зации плазмы ее быстрое расширение, мы не можем ионов в плазме и весомый вклад в образование верхутверждать о причинах такой высокой скорости от- них возбужденных состояний атомов рекомбинационных даления плазмы от мишени. Вкладываемая в плазму процессов при уменьшающейся электронной температуэнергия, без учета отражения, не превышает 25-30 eV ре. Инверсия для ионов ослабляется вместе с уменьна атом. В связи с этим мы можем привести еще шением концентрации двузарядных ионов. Кроме того, две возможные причины увеличения скорости разлета видно, что имеет место перераспределение заселенноплазмы. Во-первых, это влияние взаимодействия заря- стей возбужденных состояний излучающих ионов, и женных частиц на расширение, а во-вторых — ничтожно максимум заселенностей смещается в сторону меньших малые времена рекомбинации ионов возле мишени, что энергий возбуждения. Очевидно, концентрация двузарядспособствует переходу потенциальной энергии плазмы, ных ионов наиболее быстро стремится к равновесной, запасенной в виде энергии ионизации, в кинетическую которая определяется термодинамическим равновесием энергию. и становится намного меньше концентрации однозарядПо изменению времени рекомбинации ионов различ- ных ионов и тем более концентрации атомов. Поэтому ной степени ионизации и концентрации электронов, как если сравним время рекомбинации ионов различной представлено в таблице, мы можем утверждать, что кратности ионизации с временем движения плазмы от большинство механизмов перехода запасенной в плазме до 7 mm, приняв скорость 30 km/s, которое составляразличного рода энергии перестает проявляться после ет 200 ns, без учета уменьшения скорости при воздостижения плазмой расстояния 1 mm от мишени. Вы- никновении ударной волны, то увидим, что изменение деление энергии при рекомбинации двузарядных ионов концентрации электронов при распространении плазмы ничтожно мало из-за отношения концентраций нейтраль- изменяется лишь в 3.5 раза. Время рекомбинации одноных атомов и двузарядных ионов, которое составляет зарядных ионов на расстоянии 1 mm от мишени почти na/n2+ = 103. На расстоянии 7 mm от мишени время в 4 раза меньше времени распространения плазмы от i рекомбинации для ионов различной степени ионизации мишени. Степень ионизации плазмы составляет 14% почти одинаково. Хотя, согласно теории, из-за различной на расстоянии 1 mm и уменьшается до 4% на расстостепени ионизации частиц плазмы tr (2+) =tr (1+)/8. янии 7 mm, указывая тем самым на часть однозарядТакую особенность, на наш взгляд, обусловливает за- ных ионов, которые прорекомбинировали при движении висимость времени рекомбинации от скорости расши- плазмы.

рения посредством концентрации электронов (ne 1/r, Давление плазмы при ее распространении от миtr r2). За время, намного меньшее времени реком- шени с 1 до 7 mm изменяется с 21 055 до 2702 Pa, бинации, вследствие расширения плазмы концентрация что составляет изменение приблизительно в 7-8 раз.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Пространственное изменение характеристик эрозионной плазмы свинца... Давление плазмы намного превышает давление внешне- позволяющее понять основные процессы, которые опрего газа (8Pa), находящегося в вакуумной камере, что деляют начальные этапы эволюции плазмы лазерного способствует непрекращающемуся расширению плазмы факела. Полученные результаты будут полезны для оплазерного факела. Так как давление плазмы высокое, то тимизации лазерного спектрального анализа, лазерных перемешивание плазмы с внешним газом будет опреде- источников плазмы и ионов, лазерных источников изляться плотностью плазмы и внешнего газа. Судя по кон- лучения, лазерного осаждения тонких пленок и синтеза новых материалов.

центрации плазмы на расстоянии 1 и 7 mm от мишени, которая составляет 1.52 · 1017 и 3.51 · 1016 cm-3 соответственно, концентрация внешнего газа 1.8 · 1015 cm-Список литературы тоже намного меньше концентрации плазмы. Таким образом, значительной взаимодиффузии внешний газ– [1] Kloock J.P., Mourzina Y.G., Ermolenko Y. et al. // Sensors.

плазма нет. В то время как длина свободного пробега в 2004. N 4. P. 156–162.

плазме увеличивается с 0.05 до 0.2 mm, длина свободно- [2] Mahdieh M.H., Gavili A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006.

го пробега молекул внешнего газа составляет несколько Vol. 39. P. 135–147.

[3] Cummings A., O’Sullivan G., Dunne P. et al. // J. Phys. D:

миллиметров.

Appl. Phys. 2005. Vol. 38. P. 604–616.

Отдельно остановимся на обсуждении точности про[4] Nemec P., Frumar M. // J. of Optoelectronics and Advanced веденных расчетов характеристик плазмы лазерного Materials. 2003. Vol. 5. N 5. P. 1047–1058.

факела. Из-за достаточно большого разброса точек на [5] Шуаибов А.К., Чучман М.П. // Химия высоких энергий.

распределении заселенностей возбужденных состояний 2005. Т. 39. № 5. С. 396–400.

атомов и ионов свинца точность расчетов находится [6] Smith P.L., Heise C., Esmond J.R., Kurucz R.L. Atomic в рамках 10-50%. Фактически для каждого отдельноspectral line database from CD-ROM 23 of R.L. Kurucz.

го участка распределения, который аппроксимирован Cambridge: Smithsonian astrophysical observatory, 1995.

отдельной прямой, имеем свою точность непрямых http://cfawww.harvard.edu/amp.

[7] Шуаибов А.К., Чучман М.П., Шимон Л.Л. // Письма в измерений концентраций атомов и ионов различной ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 24. С. 49–55.

степени ионизации. Так как наибольшее и наименьшее [8] Шуаибов А.К., Чучман М.П., Шимон Л.Л. // ЖТФ. 2004.

значения погрешности соответствуют определению конТ. 74. Вып. 2. С. 133–135.

центрации двузарядных ионов на расстоянии 7 и 1 mm [9] Шуаибов А.К., Чучман М.П. // Оптич. журн. 2005. Т. 72.

соответственно, то точность всех других измерений № 10. С. 19–24.

составляет 25-30%. Учитывая, что при определении [10] Осипов В.В., Волков Н.Б., Платонов В.В., Иванов М.Г. // всех параметров плазмы основой служила концентрация Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 2–3. С. 108– атомов, данное значение погрешности можно принять за 111.

неточность проведенных нами расчетов.

[11] Шуаiбов О.К., Чучман М.П., Шимон Л.Л. // Укранський фiзичний журнал. 2004. Т. 49. № 9. С. 866–870.

[12] Binns C. // Surface science reports. 2001. Vol. 44. P. 1–49.

Заключение Среди выявленных особенностей эволюции лазерной плазмы можно отметить одномерное расширение с постепенным формированием ударной волны, отсутствие существенного перемешивания лазерной плазмы с внешним газом, закалку степени ионизации плазмы, которая проявляется в значительном уменьшении влияния рекомбинационных процессов на концентрацию однозарядных ионов, четкое проявление отдельных механизмов образования возбужденных состояний атомов и ионов на расстояниях от мишени до 7 mm, несоответствие ионизационного равновесия термодинамическому для частиц, степень ионизации которых отличается больше чем на единицу.

При отдалении плазмы лазерного факела от мишени с 1 до 7 mm характеристические параметры лазерной плазмы изменяются следующим образом: n2+ — i 5.7 · 1014-1.6 · 1012; n1+ — 2.3 · 1016-1.3 · 1015; na — i 1.5 · 1017-3.5 · 1016 cm-3; p — 21 055-2702 Pa; L — 0.05-0.2 mm; – 14-4%.

Проведено исследование лазерной эрозионной плазмы свинца при ее распространении с 1 до 7 mm от мишени, 5 Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.