Features of Formation of Near-Surface Plasma During Bichromatic Laser Impact on Yttrium Vanadate in Air

The structure of a near-surface plasma formation and plasma spectra were experimentally studied under two-pulse laser action with radiation wavelengths of 1064 and 532 nm on an yttrium vanadate YVO4 target in air, depending on the time interval between laser pulses and their sequence. The dependences of laser plasma temperature on the parameters of paired laser pulses were established at power densities of q1064 = 3.1 ꞏ 109 W/cm2 and q532 = 2.7 ꞏ 109 W/cm2, respectively. It is shown that the optimal conditions for achieving the maximum temperature Te ~1 ~ 104 K are realized with the leading action of laser radiation pulses with wavelength of 1064 nm and a time interval between pulses of  ~6 μs, and the maximum electron density  ~Ne = 1.1 ꞏ 1017 cm–3 is achieved with a time interval of ~15 μs.

1. 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)

2. А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михэилеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1988)

3. 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—1271

4. М. 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—1139

5. Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Н. А. Босак. Квант. электрон., 17, № 11 (1990) 1480—1484

6. R. Sattmann, V. Sturm, R. Noll. J. Phys. D: Appl. Phys., 28 (1995) 2181—2187

7. С. Г. Горный, А. М. Григорьев, М. И. Патров, В. Д. Соловьев, Г. А. Туричин. Квант. электрон., 32, № 10 (2002) 929—932

8. С. М. Климентов, П. А. Пивоваров, В. И. Конов, Д. Брайтлинг, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 34, № 6 (2004) 537—540

9. С. М. Першин. Квант. электрон., 39, № 1 (2009) 63—67

10. С. М. Першин. Квант. электрон., 16, № 2 (1989) 325—330

11. Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Г. И. Баканович. Журн. прикл. спектр., 61, № 5-6 (1994) 476—484

12. 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.

13. Reinhard Noll. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Fundamentals and Applications, Berlin, Heidelberg, Springer (2012)

14. 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.

15. G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni. Appl. Phys. B, 80 (2005) 559—568

16. E. A. Ershov-Pavlov, K. Yu. Katsalap, K. L. Stepanov, Yu. A. Stankevich. Spectrochim. Acta, Part B, 63 (2008) 1024—1037

17. A. A. I. Khalil. Laser Phys., 20, N 1 (2010) 238—244

18. Д. Кремерс, Л. Радзиемски. Лазерно-искровая спектроскопия, Москва, Техносфера (2009)

19. V. Piñon, D. Anglos. Spectrochim. Acta, Part B, 64 (2009) 950—960

20. S. Amoruso, R. Bruzzese, X. Wang, G. O` Connel, J. G. Lunney. J. Appl. Phys., 108, 113302 (2010)

21. В. С. Бураков, А. Ф. Боханов, М. И. Неделько, Н. В. Тарасенко. Квант. электрон., 33, № 12 (2003) 1065—1071

22. А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, В. Л. Рудаков. Материалы Второго белорусского космического конгресса, 25—27 октября 2005 г., Минск, ОИПИ НАН Беларуси (2005) 45—49

23. А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Лазерная физика и оптические технологии: Сб. науч. трудов VIII междунар. науч. конф., Минск, Т. 2 (2010) 150—153

24. 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.

25. C. M. Ahamer, J. D. Pedarnig. Spectrochim. Acta, Part B: At. Spectrosc., 122 (2016) 157—164, doi: 10.1016/j.sab.2018.05.027

26. F. Wang, S. N. Zhu, K. W. Cheah. J. Appl. Phys., 99, N 9, 096103 (2006), doi: 10.1063/1.2192147)

27. Г. Грим. Спектроскопия плазмы, Москва, Атомиздат (1969)

28. В. Лохте-Хольтгревен. Методы исследования плазмы, Москва, Мир (1971)

29. https://lweb.cfa.harvard.edu/amp/ampdata/kurucz23/sekur.html