zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-515Research ArticleСтатьиПРИПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАЗМООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ДВУХИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ДВУХ ДЛИНАХ ВОЛН НА ТИТАН В ВОЗДУХЕNEAR-SURFACE PLASMA FORMATION UNDER ACTION OF TWO LASER PULSES AT TWO WAVELENGTHS ON TITANIUM IN THE AIRЧумаковА. Н.ChumakovA. N.

220072, Минск, просп. Независимости, 68-2

68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072

БосакН. А.BosakN. A.

220072, Минск, просп. Независимости, 68-2

68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072

n.bosak@ifanbel.bas-net.byИвановА. А.IvanovA. A.

220072, Минск, просп. Независимости, 68-2

68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences201918032020865751759Copyright © Чумаков А.Н., Босак Н.А., Иванов А.А., 20202020Чумаков А.Н., Босак Н.А., Иванов А.А.Chumakov A.N., Bosak N.A., Ivanov A.A.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/515

Экспериментально исследованы спектры и структура приповерхностного плазменного образования, измерены удельный вынос массы и светимость факела при двухимпульсном лазерном воздействии на длинах волн 1064 и 532 нм на мишень из титана в воздухе в зависимости от временного интервала между лазерными импульсами и порядка их следования. Установлены зависимости температуры лазерной плазмы и концентрации заряженных частиц от параметров парных лазерных импульсов при плотностях мощности лазерного излучения q1064 ≤ 3.1 × 109 и q532 = ≤ 2.7 × 109 Вт/см2 на λ = 1064 и 532 нм. Показано, что оптимальные условия для регистрации спектров эрозионной плазмы обеспечиваются при опережающем воздействии излучения на второй гармонике с временным интервалом между лазерными импульсами 4-5 мкс, а для удельного выноса массы - 3-6 мкс, что важно для повышения эффективности лазерного эмиссионного спектрального анализа и лазерно-плазменной обработки материалов.

The spectra and structure of the near-surface plasma formation resulting from the two-pulse laser effect on a titanium target in the air at wavelengths of 532 and 1064 nm were experimentally investigated. The specific mass removal and plasma plume luminosity were measured depending on the time interval between laser pulses and their order. The dependences of the temperature of the laser plasma and the concentration of charged particles on the parameters of paired laser pulses were established for laser radiation power densities of q1.064 ≤ 3.1 · 10 9 W/cm2, and of q0.532 = ≤ 2.7 · 10 9 W/cm2 at wavelengths of 1064 and 532 nm, respectively. It is shown that optimal conditions for recording the erosion plasma spectra are ensured at the leading effect of second harmonic radiation with a time interval between laser pulses of 4–5 μs, and for specific mass removal — with an interval of 3–6 μs. That results are important for the efficiency enhancement of the laser emission spectral analysis and laser-plasma processing of materials.

двухимпульсное лазерное воздействиелазерная плазмаструктура плазменного факелатемпература плазмыконцентрация электроновудельный вынос массыdouble laser pulses actionlaser plasmaplasma torch structureplasma temperatureelectron densityspecific mass removalReferencesС. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучения большой мощности на металлы, под ред. А. М. Бонч-Бруевича и М. А. Ельяшевича, Москва, Наука (1970)С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучения большой мощности на металлы, под ред. А. М. Бонч-Бруевича и М. А. Ельяшевича, Москва, Наука (1970)А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михэилеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1988)А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михэилеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1988)В. И. Бергельсон, А. П. Голубь, Т. В. Лосева, И. В. Немчинов, Т. И. Орлова, С. П. Попов, В. В. Светцов. Квант. электрон., 1, № 5 (1974) 1268—1271В. И. Бергельсон, А. П. Голубь, Т. В. Лосева, И. В. Немчинов, Т. И. Орлова, С. П. Попов, В. В. Светцов. Квант. электрон., 1, № 5 (1974) 1268—1271М. А. Ельяшевич, Л. Я. Минько, Г. С. Романов, Ю. А. Станкевич, Ю. А. Чивель, А. Н. Чумаков. Изв. АН СССР. Сер. физ., 49, № 6 (1985) 1132—1139М. А. Ельяшевич, Л. Я. Минько, Г. С. Романов, Ю. А. Станкевич, Ю. А. Чивель, А. Н. Чумаков. Изв. АН СССР. Сер. физ., 49, № 6 (1985) 1132—1139Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Н. А. Босак. Квант. электрон., 17, № 11 (1990) 1480—1484Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Н. А. Босак. Квант. электрон., 17, № 11 (1990) 1480—1484R. Sattmann, V. Sturm, R. Noll. J. Phys. D: Appl. Phys., 28 (1995) 2181—2187R. Sattmann, V. Sturm, R. Noll. J. Phys. D: Appl. Phys., 28 (1995) 2181—2187С. Г. Горный, А. М. Григорьев, М. И. Патров, В. Д. Соловьев, Г. А. Туричин. Квант. электрон., 32, № 10 (2002) 929—932С. Г. Горный, А. М. Григорьев, М. И. Патров, В. Д. Соловьев, Г. А. Туричин. Квант. электрон., 32, № 10 (2002) 929—932С. М. Климентов, П. А. Пивоваров, В. И. Конов, Д. Брайтлинг, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 34, № 6 (2004) 537—540С. М. Климентов, П. А. Пивоваров, В. И. Конов, Д. Брайтлинг, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 34, № 6 (2004) 537—540С. М. Першин. Квант. электрон., 39, № 1 (2009) 63—67С. М. Першин. Квант. электрон., 39, № 1 (2009) 63—67С. М. Першин. Квант. электрон., 16, № 2 (1989) 325—330С. М. Першин. Квант. электрон., 16, № 2 (1989) 325—330Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Г. И. Баканович. Журн. прикл. спектр., 61, № 5-6 (1994) 476—484 [L. Ya. Min’ko, A. N. Chumakov, G. I. Bakanovich. J. Appl. Spectr., 61 (1994) 805—811]Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Г. И. Баканович. Журн. прикл. спектр., 61, № 5-6 (1994) 476—484 [L. Ya. Min’ko, A. N. Chumakov, G. I. Bakanovich. J. Appl. Spectr., 61 (1994) 805—811]М. Л. Петух, В. А. Розанцев, А. Д. Широканов, А. А. Янковский. Журн. прикл. спектр., 67, № 6 (2000) 798—801 [M. L. Petukh, V. A. Rozantsev, A. D. Shirokanov, A. A. Yankovskii. J. Appl. Spectr., 67 (2000) 1097—1101]М. Л. Петух, В. А. Розанцев, А. Д. Широканов, А. А. Янковский. Журн. прикл. спектр., 67, № 6 (2000) 798—801 [M. L. Petukh, V. A. Rozantsev, A. D. Shirokanov, A. A. Yankovskii. J. Appl. Spectr., 67 (2000) 1097—1101]Reinhard Noll. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Fundamentals and Applications, Berlin, Heidelberg, Springer (2012)Reinhard Noll. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Fundamentals and Applications, Berlin, Heidelberg, Springer (2012)A. Н. Чумаков, В. Б. Aвраменко, Н. A. Босак. Журн. прикл. спектр., 79, № 2 (2012) 279—287 [A. N. Chumakov, V. B. Avramenko, N. A. Bosak. J. Appl. Spectr., 79 (2012) 261—268]A. Н. Чумаков, В. Б. Aвраменко, Н. A. Босак. Журн. прикл. спектр., 79, № 2 (2012) 279—287 [A. N. Chumakov, V. B. Avramenko, N. A. Bosak. J. Appl. Spectr., 79 (2012) 261—268]G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni. Appl. Phys. B, 80 (2005) 559—568G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni. Appl. Phys. B, 80 (2005) 559—568E. A. Ershov-Pavlov, K. Yu. Katsalap, K. L. Stepanov, Yu. A. Stankevich. Spectrochim. Acta, B, 63 (2008) 1024—1037E. A. Ershov-Pavlov, K. Yu. Katsalap, K. L. Stepanov, Yu. A. Stankevich. Spectrochim. Acta, B, 63 (2008) 1024—1037A. A. I. Khalil. Laser Phys., 20, N 1 (2010) 238—244A. A. I. Khalil. Laser Phys., 20, N 1 (2010) 238—244Д. Кремерс, Л. Радзиемски. Лазерно-искровая спектроскопия, Москва, Техносфера (2009)Д. Кремерс, Л. Радзиемски. Лазерно-искровая спектроскопия, Москва, Техносфера (2009)V. Piñon, D. Anglos. Spectrochim. Acta, B, 64 (2009) 950—960V. Piñon, D. Anglos. Spectrochim. Acta, B, 64 (2009) 950—960S. Amoruso, R. Bruzzese, X. Wang, G. O’ Connel, J. G. Lunney. J. Appl. Phys., 108 (2010) 113302S. Amoruso, R. Bruzzese, X. Wang, G. O’ Connel, J. G. Lunney. J. Appl. Phys., 108 (2010) 113302В. С. Бураков, А. Ф. Боханов, М. И. Неделько, Н. В. Тарасенко. Квант. электрон., 33, № 12 (2003) 1065—1071В. С. Бураков, А. Ф. Боханов, М. И. Неделько, Н. В. Тарасенко. Квант. электрон., 33, № 12 (2003) 1065—1071А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, В. Л. Рудаков. Материалы Второго белорусского космического конгресса (2005) 45—49А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, В. Л. Рудаков. Материалы Второго белорусского космического конгресса (2005) 45—49А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Сб. науч. тр. VIII междунар. науч. конф. “Лазерная физика и оптические технологии”, Минск, 2 (2010) 150—153А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Сб. науч. тр. VIII междунар. науч. конф. “Лазерная физика и оптические технологии”, Минск, 2 (2010) 150—153А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Журн. прикл. спектр., 84, № 4 (2017) 595—602 [A. N. Chumakov, N. A. Bosak, A. V. Panina. J. Appl. Spectr., 84 (2017) 620—626]А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Журн. прикл. спектр., 84, № 4 (2017) 595—602 [A. N. Chumakov, N. A. Bosak, A. V. Panina. J. Appl. Spectr., 84 (2017) 620—626]A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, A. Santagata, R. Teghil. Spectrochim. Acta, B, 60 (2005) 935—947A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, A. Santagata, R. Teghil. Spectrochim. Acta, B, 60 (2005) 935—947H. Hegazy, H. A. Abd El-Ghany, S. H. Allam, Th. M. El-Sherbini. Appl. Phys. B, 117 (2014) 343—352H. Hegazy, H. A. Abd El-Ghany, S. H. Allam, Th. M. El-Sherbini. Appl. Phys. B, 117 (2014) 343—352Ahmed M. Elsied, Payson C. Dieffenbach, Prasoon K. Diwakar, Ahmed Hassanein. Spectrochim. Acta, B, 143 (2018) 26—31Ahmed M. Elsied, Payson C. Dieffenbach, Prasoon K. Diwakar, Ahmed Hassanein. Spectrochim. Acta, B, 143 (2018) 26—31Г. Грим. Спектроскопия плазмы, Москва, Атомиздат (1969)Г. Грим. Спектроскопия плазмы, Москва, Атомиздат (1969)

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