zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-770Research ArticleСтатьиПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДИРОВАННЫХ НАНОПОРОШКОВ АЛЮМИНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА АЛЮМИНИЙ СЕРИЯМИ СДВОЕННЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В АТМОСФЕРЕ ВОЗДУХАPROCESSES OF FORMATION OF OXIDIZED ALUMINUM NANOPOWDERS WHEN ALUMINUM IS EXPOSED TO A SERIES OF DOUBLE LASER PULSES IN THE AIRБаззалХ.BazzalKh.

220030, Минск

АлексеенкоН. А.AlekseenkoN. A.

220005, Минск

Minsk, 220005

alekseenkon@rambler.ruВоропайЕ. С.VoropayE. S.

220030, Минск

КоваленкоМ. Н.KovalenkoM. N.

220030, Минск

TrinhN. H.TrinhN. H.

Винь

Vinh

ngochoangch10@gmail.comЗажогинА. П.ZazhoginA. P.

220030, Минск

zajogin_an@mail.ruБелорусский государственный университетBelarusian State UniversityИнститут порошковой металлургии имени академика О. В. РоманаPowder Metallurgy Institute Named after Academician O. V. RomanВиньский университетVinh University20212901202188196103Copyright © Баззал Х., Алексеенко Н.А., Воропай Е.С., Коваленко М.Н., Trinh N.H., Зажогин А.П., 20212021Баззал Х., Алексеенко Н.А., Воропай Е.С., Коваленко М.Н., Trinh N.H., Зажогин А.П.Bazzal K., Alekseenko N.A., Voropay E.S., Kovalenko M.N., Trinh N.H., Zazhogin A.P.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/770

Изучено влияние интервала между импульсами и количества сдвоенных лазерных импульсов на целенаправленное формирование компонентного и зарядового состава лазерной плазмы при воздействии сдвоенных лазерных импульсов на мишень из алюминиевого сплава АД1 (спектрометр LSS-1). Показано, что при использовании межимпульсного интервала в диапазоне 7—16 мкс увеличивается концентрация ионов Al и продуктов их взаимодействия с кислородом и азотом воздуха на несколько порядков по сравнению с нулевым интервалом. Для межимпульсного интервала 10 мкс исследован процесс образования ионов Al в зависимости от энергии импульсов. Для энергии импульсов 53 мДж наибольшая интенсивность линий ионов Al III наблюдается при малом (~15) количестве последовательных сдвоенных импульсов в серии. При увеличении количества импульсов в серии выше определенного уровня (10—20) интенсивность линий ионов Al III уменьшается в ~5 раз, что связано с активным взаимодействием их с молекулами и атомами воздуха на выходе из микросопла при изменении формы канала. Нанопорошки Al, покрытые слоем оксида алюминия, полученные при облучении мишени из алюминия сериями по 15 сдвоенных импульсов на одну точку, преимущественно имеют размер 50—60 нм.

We studied the effect of the pulse interval and the number of double laser pulses on the formation of the component and charge composition of laser plasma under the influence of these pulses on the AD1 aluminum alloy target (LSS-1 spectrometer). It is shown that when using the inter-pulse interval in the range 7—16 ms, the concentration of Al ions and their interaction products with oxygen and nitrogen in the air increases by several orders of magnitude compared to the zero interval. The dependence of the process of Al ions formation on the pulse energy is investigated for the case of the 10 ms inter-pulse interval. For the 53 mJ pulse energy, the largest intensity of the Al III ion lines is observed for small (about 15) number of consecutive double pulses in the series. When the number of pulses in the series increases above a certain level (10—20), the intensity of the Al III ion lines decreases by about 5 times, which is due to their active interaction with air molecules and atoms at the exit of the micro-nozzle when the channel shape is changed. The temperature in the plasma region with the maximum Al III content gave values equal to approximately 22000—30000 K. Al nanopowders coated with a layer of aluminum oxide obtained by irradiating an aluminum target with a series of 15 double pulses per point mainly have a size of 50—60 nm.

оксидированные нанопорошки AlAl2O3субоксиды AlOимпульсное лазерное распылениелазерная плазмалазерная искровая спектрометриямногозарядные ионысдвоенные лазерные импульсыoxidized nanopowders AlAl2O3AlO suboxidespulsed laser sputteringlaser plasmalaser spark spectrometrymulticharged ionsdouble laser pulsesReferencesА. Е. Шейдлин, А. З. Жук, Б. В. Клейменов, Е. И. Школьников, М. Ю. Лопатин. Изв. РАН. Энергетика, № 2 (2006) 3—11А. Е. Шейдлин, А. З. Жук, Б. В. Клейменов, Е. И. Школьников, М. Ю. Лопатин. Изв. РАН. Энергетика, № 2 (2006) 3—11М. К. Бернер, В. Е. Зарко, М. Б. Талавар. Физика горения и взрыва, 49, № 6 (2013) 1—28М. К. Бернер, В. Е. Зарко, М. Б. Талавар. Физика горения и взрыва, 49, № 6 (2013) 1—28Д. Сандарам, В. Янг, В. Е. Зарко. Физика горения и взрыва, 51, № 2 (2015) 37—63Д. Сандарам, В. Янг, В. Е. Зарко. Физика горения и взрыва, 51, № 2 (2015) 37—63А. П. Ильин, О. Б. Назаренко, А. В. Коршунов, Л. О. Роот. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов, Томск, Томский полит. ун-т (2012) 12—15А. П. Ильин, О. Б. Назаренко, А. В. Коршунов, Л. О. Роот. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов, Томск, Томский полит. ун-т (2012) 12—15С. В. Матренин, А. П. Ильин, Л. О. Толбанова, Е. В. Золотарева. Изв. Томского политех. ун-та, 317, № 3 (2010) 24—28С. В. Матренин, А. П. Ильин, Л. О. Толбанова, Е. В. Золотарева. Изв. Томского политех. ун-та, 317, № 3 (2010) 24—28В. Н. Сытников, Вл. Н. Сытников, Д. А. Дубов, В. И. Зайковский, А. С. Иванова, В. О. Стояновский, В. Н. Пармон. Прикл. механика и теор. физика, 48, № 2 (2007) 172—184В. Н. Сытников, Вл. Н. Сытников, Д. А. Дубов, В. И. Зайковский, А. С. Иванова, В. О. Стояновский, В. Н. Пармон. Прикл. механика и теор. физика, 48, № 2 (2007) 172—184Ю. А. Котов, В. В. Осипов, М. Г. Иванов, О. М. Саматов, В. В. Платонов, Е. И. Азаркевич, А. М. Мурзакаев, А. И. Медведев. ЖТФ, 72, № 11 (2002) 76—82Ю. А. Котов, В. В. Осипов, М. Г. Иванов, О. М. Саматов, В. В. Платонов, Е. И. Азаркевич, А. М. Мурзакаев, А. И. Медведев. ЖТФ, 72, № 11 (2002) 76—82С. В. Заболотнов, А. А. Ежов, Л. А. Головань, М. А. Ластовкина, В. И. Панов, В. Ю. Тимошенко, П. К. Кашкаров. ФТП, 41, № 8 (2007) 1017—1020С. В. Заболотнов, А. А. Ежов, Л. А. Головань, М. А. Ластовкина, В. И. Панов, В. Ю. Тимошенко, П. К. Кашкаров. ФТП, 41, № 8 (2007) 1017—1020В. Г. Ильвес, Ю. А. Котов, С. Ю. Соковнин, C. K. Rhee. Рос. нанотехнол., 2, № 9-10 (2007) 96—101В. Г. Ильвес, Ю. А. Котов, С. Ю. Соковнин, C. K. Rhee. Рос. нанотехнол., 2, № 9-10 (2007) 96—101В. 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—1071Х. Баззал, А. Р. Фадаиян, А. П. Зажогин. Журн. Белгосуниверситета, Физика, № 1 (2017) 34—42Х. Баззал, А. Р. Фадаиян, А. П. Зажогин. Журн. Белгосуниверситета, Физика, № 1 (2017) 34—42Х. Баззал, Е. С. Воропай, А. П. Зажогин, М. П. Патапович. Межвуз. сб. науч. тр. “Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов”, вып. 11, Тверь (2019) 48—56Х. Баззал, Е. С. Воропай, А. П. Зажогин, М. П. Патапович. Межвуз. сб. науч. тр. “Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов”, вып. 11, Тверь (2019) 48—56Х. Баззал, Н. А. Алексеенко, Е. С. Воропай, М. Н. Коваленко, N. H. Trinh, А. П. Зажогин. Межвуз. сб. науч. тр. “Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов”, вып. 12, Тверь (2020) 8—16Х. Баззал, Н. А. Алексеенко, Е. С. Воропай, М. Н. Коваленко, N. H. Trinh, А. П. Зажогин. Межвуз. сб. науч. тр. “Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов”, вып. 12, Тверь (2020) 8—16В. М. Самсонов, Н. Ю. Сдобняков. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 2 (2004) 73—78В. М. Самсонов, Н. Ю. Сдобняков. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 2 (2004) 73—78Н. Ю. Сдобняков, В. М. Самсонов, А. Н. Базулев. Вестн. Новгород. гос. ун-та имени Ярослава Мудрого. Сер. Тех. науки, № 5 (103) (2017) 43—48Н. Ю. Сдобняков, В. М. Самсонов, А. Н. Базулев. Вестн. Новгород. гос. ун-та имени Ярослава Мудрого. Сер. Тех. науки, № 5 (103) (2017) 43—48Н. А. Романов, А. В. Номоев, С. В. Калашников. Вестн. Бурят. гос. ун-та, № 3 (2013) 93—99Н. А. Романов, А. В. Номоев, С. В. Калашников. Вестн. Бурят. гос. ун-та, № 3 (2013) 93—99С. М. Гарнов, В. И. Климентов, Т. В. Конов, С. В. Кононенко, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 25, № 1 (1998) 45—48С. М. Гарнов, В. И. Климентов, Т. В. Конов, С. В. Кононенко, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 25, № 1 (1998) 45—48С. М. Климентов, С. В. Гарнов, В. И. Конов, Т. В. Кононенко. Тр. ИОФ им. А. М. Прохорова РАН, 60 (2004) 13—29С. М. Климентов, С. В. Гарнов, В. И. Конов, Т. В. Кононенко. Тр. ИОФ им. А. М. Прохорова РАН, 60 (2004) 13—29И. А. Буфетов, С. Б. Кравцов, В. Б. Федоров. Квант. электрон., 23, № 5 (1996) 535—540И. А. Буфетов, С. Б. Кравцов, В. Б. Федоров. Квант. электрон., 23, № 5 (1996) 535—540В. М. Гордиенко, М. С. Джиджоев, И. А. Жвания, И. А. Макаров. Квант. электрон., 37, № 7 (2007) 599—600В. М. Гордиенко, М. С. Джиджоев, И. А. Жвания, И. А. Макаров. Квант. электрон., 37, № 7 (2007) 599—600Э. И. Кузнецов, Д. А. Щеглов. Методы диагностики высокотемпературной плазмы, Mосква, Атомиздат (1980) 65—70Э. И. Кузнецов, Д. А. Щеглов. Методы диагностики высокотемпературной плазмы, Mосква, Атомиздат (1980) 65—70Ю. А. Кузяков, К. А. Семененко, Н. Б. Зоров. Методы спектрального анализа, Москва, МГУ (1990) 36—40Ю. А. Кузяков, К. А. Семененко, Н. Б. Зоров. Методы спектрального анализа, Москва, МГУ (1990) 36—40

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