zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-6-770-776zhps-1163Research ArticleСтатьиОсобенности динамики эрозионных факелов при воздействии интенсивных наносекундных лазерных импульсов на графитовую мишень в вакуумеFeatures of the Dynamics of Erosion Plumes at the Acting of Intensive Nanosecond Laser Pulses on a Graphite Target in VacuumГончаровВ. К.GoncharovV. K.

Минск

Minsk

ПузыревМ. В.PuzyrevM. V.

Минск

Minsk

puzyrev@bsu.byСтупакевичВ. Ю.StupakevichV. Yu.

Гродно

Grodno

tv_sad@grsu.byИнститут прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университетаA. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems, Belarusian State UniversityГродненский государственный университет им. Янки КупалыYanka Kupala State University of Grodno202227112022896770776Copyright © Гончаров В.К., Пузырев М.В., Ступакевич В.Ю., 20222022Гончаров В.К., Пузырев М.В., Ступакевич В.Ю.Goncharov V.K., Puzyrev M.V., Stupakevich V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1163

Экспериментально изучены временные характеристики интенсивности свечения эрозионных лазерных факелов вблизи поверхности при воздействии наносекундных лазерных импульсов на углеродную мишень. Взаимодействие лазерного излучения с продуктами разрушения мишени минимально вследствие того, что эрозионная плазма образуется с задержкой относительно воздействующего лазерного импульса. С помощью модернизированного спектрометра изучены спектральные характеристики эрозионного лазерного факела вблизи поверхности углеродной мишени с временным разрешением 10–8 с, характерные плазмодинамические времена в факеле ~10–6 с. Показано, что излучение спектральных линий углерода появляется с задержкой относительно свечения непрерывного фона, когда эрозионный факел при расширении охлаждается. Результаты исследования позволяют оптимизировать некоторые характеристики лазерно-плазменного источника для нанесения нанопокрытий.

The temporal characteristics of the glow intensity of erosion laser plumes near the surface under the action of nanosecond laser pulses on a carbon target are experimentally studied. The interaction of laser radiation with the destruction products of plume is minimal due to the formation of erosion plasma with a delay relative to the acting laser pulse. Using a modernized spectrometer, the spectral characteristics of an erosion laser plume near the surface of a carbon target with a time resolution of 10-8 s are studied, and the characteristic plasmodynamic times in the plume are ~10-6 s. It is shown that the emission of spectral lines of carbon appears with a delay relative to the glow of the continuous background, when the erosion plume is cooled during expansion. The results of the study make it possible to optimize some characteristics of the laser-plasma source for the deposition of nanocoatings. 

эрозионный лазерный факелнанопокрытиявременные и спектральные характеристикиуглеродная мишеньerosion laser plumenanocoatingstemporal and spectral characteristicscarbon targetReferencesD. Bäuerle. Laser Processing and Chemistry, Berlin, Springer Heidelberg (2011)D. Bäuerle. Laser Processing and Chemistry, Berlin, Springer Heidelberg (2011)C. Phipps. Laser Ablation and Its Applications, New York, Springer Science+Business Media (2007)C. Phipps. Laser Ablation and Its Applications, New York, Springer Science+Business Media (2007)E. Fogarassy, S. Lazare. Laser Ablation of Electronic Materials, Amsterdam, North-Holland (1992)E. Fogarassy, S. Lazare. Laser Ablation of Electronic Materials, Amsterdam, North-Holland (1992)A. Erdemir, O. L. Eryilmaz, M. Urgen, K. Kazmanli, N. Mehta, B. Prorok. Tribology of Nanostructured and Composite Coatings, Nanomaterials Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL (2005) 685—711A. Erdemir, O. L. Eryilmaz, M. Urgen, K. Kazmanli, N. Mehta, B. Prorok. Tribology of Nanostructured and Composite Coatings, Nanomaterials Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL (2005) 685—711G. Dearnaley, J. H. Arps. Surface and Coatings Technol., 200 (2005) 2518—2524G. Dearnaley, J. H. Arps. Surface and Coatings Technol., 200 (2005) 2518—2524R. K. Roy, K. R. Lee. J. Biomed. Mater. Res. B, Appl. Biomater., 83, N 1 (2007) 72—84R. K. Roy, K. R. Lee. J. Biomed. Mater. Res. B, Appl. Biomater., 83, N 1 (2007) 72—84C. Donnet, A. Erdemir. Tribology of Diamond-like Carbon Films: Fundamentals and Applications, Springer (2008)C. Donnet, A. Erdemir. Tribology of Diamond-like Carbon Films: Fundamentals and Applications, Springer (2008)Т. В. Кононенко, В. В. Кононенко, Е. Д. Образцова. В кн. “Углеродная фотоника”, под ред. В. И. Конова, Москва, Наука (2017) 294—325Т. В. Кононенко, В. В. Кононенко, Е. Д. Образцова. В кн. “Углеродная фотоника”, под ред. В. И. Конова, Москва, Наука (2017) 294—325О. А. Новодворский, Е. О. Филиппова, О. Д. Храмова, А. К. Шевелев, К. Венцель, И. В. Барта. Квант. электрон., 31, № 2 (2001) 159—163О. А. Новодворский, Е. О. Филиппова, О. Д. Храмова, А. К. Шевелев, К. Венцель, И. В. Барта. Квант. электрон., 31, № 2 (2001) 159—163N. M. Bulgakova, A. V. Bulgakov, O. F. Bobrenok. Phys. Rev., 62, N 4 (2000) 5624—5635N. M. Bulgakova, A. V. Bulgakov, O. F. Bobrenok. Phys. Rev., 62, N 4 (2000) 5624—5635Pulsed Laser Deposition of Thin Films: Applications-Led Growth of Functional Materials, Ed. Robert Eason, Eason Optoelectronics Research Centre University of Southampton, John Wiley & Sons, Inc., Publication (2007)Pulsed Laser Deposition of Thin Films: Applications-Led Growth of Functional Materials, Ed. Robert Eason, Eason Optoelectronics Research Centre University of Southampton, John Wiley & Sons, Inc., Publication (2007)В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Устройство управления параметрами эрозионного лазерного факела в вакууме для осаждения наноструктурированных покрытий на различные материалы, патент 12575 РБ МПК C 23C 14/00 (2006.01), C 23C 28/00 (2006.01), Афіцыйны бюл. Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці, № 2 (2021) 72В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Устройство управления параметрами эрозионного лазерного факела в вакууме для осаждения наноструктурированных покрытий на различные материалы, патент 12575 РБ МПК C 23C 14/00 (2006.01), C 23C 28/00 (2006.01), Афіцыйны бюл. Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці, № 2 (2021) 72V. K. Goncharov, M. V. Puzyrev, V. Yu. Stupakevich. J. Eng. Phys. Thermophys., 91, N 4 (2018) 1056—1062V. K. Goncharov, M. V. Puzyrev, V. Yu. Stupakevich. J. Eng. Phys. Thermophys., 91, N 4 (2018) 1056—1062А. А. Бузун, А. П. Бык, П. В. Бычков, В. К. Гончаров, И. И. Кравцевич, М. В. Пузырев, А. Е. Сиколенко. Материалы международной научно-практической конференции “Прикладные проблемы оптики, радиофизики и физики конденсированного состояния”, 16—17 мая 2019 г., Минск, ОДО “Рейплац” (2019) 129—130А. А. Бузун, А. П. Бык, П. В. Бычков, В. К. Гончаров, И. И. Кравцевич, М. В. Пузырев, А. Е. Сиколенко. Материалы международной научно-практической конференции “Прикладные проблемы оптики, радиофизики и физики конденсированного состояния”, 16—17 мая 2019 г., Минск, ОДО “Рейплац” (2019) 129—130В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Вестн. БГУ, сер. 1, № 1 (2016) 79—83В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Вестн. БГУ, сер. 1, № 1 (2016) 79—83K. V. Kozadaev. Quantum Electron., 44, N 4 (2014) 325—329K. V. Kozadaev. Quantum Electron., 44, N 4 (2014) 325—329Houssyen Yousfi. Int. J. Exp. Spectrosc. Tech., 5, N 1 (2020) 1—8Houssyen Yousfi. Int. J. Exp. Spectrosc. Tech., 5, N 1 (2020) 1—8V. K. Unnikrishnan, A. Kamlesh, V. B. Kartha, C. Santhosh, G. P. Gupta, B. M. Suri. Pramana J. Phys., 74, N 6 (2010) 983—993V. K. Unnikrishnan, A. Kamlesh, V. B. Kartha, C. Santhosh, G. P. Gupta, B. M. Suri. Pramana J. Phys., 74, N 6 (2010) 983—993M. Kubkowska, P. Gasior, M. Rosinski, J. Wolowski, M. J. Sadowski, K. Malinowski, E. Skladnik-Sadowska. Eur. Phys. D, 54 (2009) 463—466M. Kubkowska, P. Gasior, M. Rosinski, J. Wolowski, M. J. Sadowski, K. Malinowski, E. Skladnik-Sadowska. Eur. Phys. D, 54 (2009) 463—466В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 3 (2017) 79—87В. К. Гончаров, М. В. Пузырев, В. Ю. Ступакевич. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 3 (2017) 79—87

The authors declare that there are no conflicts of interest present.