Dynamics of Processes under the Influence of Laser Radiation on a Metallic Sample Located in Water

   The generation of vapor-gas formation at the surface of metal immersed in liquid under the influence of radiation from GOR-100M laser operating in free generation mode (pulse duration 1.2 ms, flux density ~106 W/cm²) was experimentally investigated. The features of changes in the shape and size of the near-surface formation at different stages of the process, including those after the completion of laser treatment of the material, were studied. Calculations of the temperature and pressure inside the vapor-gas blend were performed according to the proposed methodology. It was established that the significant difference in the shape of the crater surface formed in the result of the impact of a laser pulse with identical parameters on identical samples surrounded by air and water is determined by the fundamentally different nature of the flow of plasma and vapor-gas blend in these cases. It has been shown that when millisecond laser pulses are applied to metal samples located in water, it is possible to obtain nanoparticles and nanostructures.

1. Г. Г. Гладуш, А. Ф. Глова, С. В. Дробязко. Квант. электрон., 36, № 11 (2006) 1080—1082

2. Т. Т. Басиев, А. В. Гаврилов, В. В. Осико, С. Н. Сметанин, А. В. Федин. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 99—102

3. В. В. Кононенко, Т. В. Кононенко, С. М. Пименов, М. Н. Синявский, В. И. Конов, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 35, № 3 (2005) 252—256

4. В. П. Вейко, К. К. Киеу. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 92—98

5. А. М. Прохоров, В. И. Конов. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 25—250

6. С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучений большой мощности на металлы, Москва, Наука (1970) 18—112

7. А. А. Веденов, Г. Г. Гладуш. Физические процессы при лазерной обработке металлов, Москва, Энергоатомиздат (1985) 10—80

8. А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михалеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 30—160

9. Дж. Рэди. Промышленное применение лазеров, Москва, Мир (1981) 25—100

10. Р. В. Арутюнян, В. Ю. Баранов, Л. А. Большов, Д. Д. Малюта, А. Ю. Себрант. Воздействие лазерного излучения на материалы, Москва, Наука (1989) 50—180

11. T. Hoult. Industrial Laser Solutions (2015) 23—26

12. G. W. Yang. Progress Mater. Sci., 52, N 4 (2007) 648—698

13. N. G. Semaltianos. Critic. Rev. Solid State Mater. Sci., 35, N 4 (2010) 105—124

14. B. N. Chichkov, C. Momma, S. Nolte, F. von Alvensleben, A. Tünnermann. Appl. Phys. A, 63 (1996) 109—115

15. A. V. Kabashin. Laser Phys., 19, N 5 (2009) 1136—1141

16. D. Bauerle. Appl. Phys. A, 101 (2010) 447—459

17. S. Barcikowski, F. Devesa, K. Moldenhauer. J. Nanoparticle Res., 11 (2009) 1883—1893

18. П. А. Иващенко, Ю. А. Калинин, Б. И. Морозов. Измерение параметров лазеров, Москва, Изд-во стандартов (1982)

19. Н. А. Босак, С. В. Васильев, А. Ю. Иванов, Л. Я. Минько, В. И. Недолугов, А. Н. Чумаков. Квант. электрон., 27, № 1 (1999) 69—72

20. A. Butsen, V. Burakov, V. Kiris, N. Tarasenko. Contr. Papers “Plasma Physics and Plasma Technology”, 17—21 September 2012, Minsk, Kovcheg (2012) 220—223

21. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика, Москва, Наука (1986)

22. Д. А. Лабунцов. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике, Москва, МЭИ (2000)

23. Н. Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, Москва, Наука (1972) 45—47

24. База данных по теплофизическим свойствам жидкометаллических теплоносителей перспективных ядерных реакторов, https://gsssd-rosatom.mephi.ru/DB-tp-01/Cs.php

25. L. Berthe, A. Sollier, P. Peyre, R. Fabbro, E. Bartnicki. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 17 (2000) 2142—2145

26. P. Peyre, L. Berthe, R. Fabbro, A. Sollier. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 5 (2000) 498—504