ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРА И ДАВЛЕНИЯ АРГОНА НА ИЗЛУЧЕНИЕ ПЛАЗМЫ МЕТАЛЛОВ

Изучено влияние длины волны лазера и давления окружающего газа аргона на ионную и атомную эмиссию плазмы алюминия и меди. Плазма создавалась с помощью металлических мишеней, возбуждаемых YAG:Nd-лазером с модуляцией добротности, работающим на первой фундаментальной (1064 нм), второй (532 нм), третьей (355 нм) и четвертой (266 нм) гармониках с частотой повторения до 10 Гц. Спектроскопический анализ излучения плазменного факела показал, что при применении лазера четвертой гармоники на l = 266 нм интенсивность и отношение сигнал/шум (S/N) спектральных линий нейтральных и ионизованных малых компонентов и следовых примесей резко возрастают. Температура возбуждения электронов (T_e) и плотность электронов (N_e) полученной плазмы оценивались на основе предположения о ЛТР из распределения Больцмана с использованием спектральных линий Al I 256.8, 257.5, 309.3, 396.15 нм и Cu I 427.58, 510.59, 570.07, 578.58 нм и из ширины профиля штарковского уширения линий Al II 281.6 нм и Cu I 324.75 нм. Изучены вариации T_e, N_e и интенсивности излучения металлов в зависимости от длины волны лазерного излучения 1064, 532, 355 и 266 нм. Также изучено влияние давления окружающего газа аргона на параметры плазмы. Диагностика полученной металлической плазмы проводилась с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии.

лазерные гармоники, лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия, металлическая плазма, электронная температура, штарковское уширение, laser harmonics, laser induced breakdown spectroscopy, metal plasmas, electron temperature, Stark broadening

1. A. A. I. Khalil, M. Richardson, Laser Phys. Lett., 3, 137-144 (2006).

2. M. A. Gnadol, A. A. I. Khalil, Laser Phys., 22, 1771-1779 (2012).

3. A. A. I. Khalil, Laser Phys., 20, 238-244 (2010).

4. A. A. I. Khalil, M. Richardson, L. Johnson, M. A. Gnadol, Laser Phys., 19, 1981-1992 (2009).

5. A. A. I. Khalil, M. A. Richardson, C. Barnett, L. Johnson, J. Appl. Spectrosc., 73, 735-742 (2006).

6. A. A. I. Khalil, M. A. Gnadol, M. Dosstegar, Appl. Opt., 53, 1709-1717 (2014).

7. J. Gruber, J. Heitz, H. Strasser, D. Bauerle, N. Ramaseder, Spectrochim. Acta B, 56, 685 (2001).

8. D. R. Linde, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 83rd ed., CRC press Washington, DC (2002).

9. A. A. I. Khalil, N. Sreenivasan, Laser Phys. Lett., 2, No. 9, 445-451 (2005).

10. A. A. I. Khalil, M. A. Gnadol, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 267, 3356-3363 (2009).

11. A. A. I. Khalil, Surf. Coat. Tech., 200, 774-779 (2005).

12. P. G. Fournier, A. Nourtier, V. I. Shulga, M. Ait El Fqih, Nucl. Instrum. Methods B, 230, 577-581 (2005).

13. S. Amoruso, B. Toftmann, J. Schou, R. Velotta, X. Wang, Thin Solid Films, 453, 562-566 (2004).

14. R. Russo, X. Mao, H. Liu, J. Gonzalez, S. Mao, Talanta, 57, 425-451 (2002).

15. A. Bogaerts, E. Neyts, R. Gijbels, J. Mullen, Spectrochim. Acta B, 57, 609-658 (2002).

16. H. Telle, D.C. Beddows, G. W. Morris, O. Samek, Spectrochem. Acta B, 56, 947-960 (2001).

17. Q. L. Ma, V. Motto-Ros, W. Q. Lei, M. Boueri, X. S. Bai, L. J. Zheng, H. P. Zeng, J. Yu, Spectrochim. Acta B, 65, 896-907 (2010).

18. W. L. Yip, N. H. Cheung, Spectrochim. Acta B, 64, 315-322 (2009).

19. O. V. Borisov, X. L. Mao, A. Fernandez, M. Caetano, R. E. Russo, Spectrochim. Acta B, 54, 1351-1365 (1999).

20. M. Gagean, J. M. Mermet, Spectrochim. Acta B, 53, 581-591 (1998).

21. A. A. I. Khalil, M. Marsy. Talanta, 154, 109-118 (2016).

22. A. N. Chumakov, V. B. Avramenko, N. A. Bosak, J. Appl. Spectr., 79, 261-268 (2012).

23. L. Ya. Min'ko, A. N. Chumakou N. A. Bosak, Sov. J. Quantum Electron., 20, 1389-1392 (1990).

24. A. A. I. Khalil, A. I. Hafez, M. E. Elgohary, M. Marsy, Chin. Phys. B, 26, 095201(1-12) (2017).

25. A. A. I. Khalil, M. Marsy, H. Z. El-Deen, Opt. Laser Technol., 96, 227-237 (2017).

26. V. S. Burakov, A. F. Bokhonov, M. I. Nedelko, N. V. Tarasenko, Quantum Electron., 33, 1065-1071 (2003).

27. SciAps, Inc., LIBS: Handheld Laser Induced Breakdown Spectroscopy (HH LIBS)-SciAps (2016).

28. B. N. Bennett, M. Z. Martin, D. N. Leonard, E. Garlea, Appl. Phys. B, 124, 42(1-10) (2018).

29. NIST Atomic Spectra Database; http://www.physics.nist.gov/PhysRefdata/contents.html.

30. W. Lochte Holtgreven, Plasma Diagnostics, American Institute of Physics, Woodbury, NY (1995).

31. F. Colao, V. Lazic, R. Fantoni, S. Pershin, Spectrochim. Acta B, 57, 1167-1171 (2002).

32. V. Pinon, C. Fotakis, G. Nicolas, D. Anglos, Spectrochim. Acta B, 63, 1006-1013 (2008).

33. G. Bekefi, Principles of Laser Plasmas, Wiley Interscience, New York, Ch. 13 (1976).

34. I. B. Gornushkin, L. A. King, B. W. Smith, N. Omenetto, J. D. Winefordner, Spectrochim. Acta B, 54, 1207-1212 (1999).

35. M. Sabsabi, P. Cielo, Appl. Spectrosc., 49, 499-507 (1995).

36. A. A. I. Khalil, Opt. Laser Technol., 45, 443-452 (2013).

37. A. A. I. Khalil, W. O. Younis, M. Gandol, Indian J. Phys., 91, 327-336 (2017).

38. S. Hafeez, N. Shaikh, B. Rashid, M. A. Baig, J. Appl. Phys., 103, 083117-083120 (2008).

39. J. J. Chang, B. E. Warner, Appl. Phys. Lett., 69, 473-478 (1996).