NEAR-SURFACE PLASMA FORMATION UNDER ACTION OF TWO LASER PULSES AT TWO WAVELENGTHS ON TITANIUM IN THE AIR
Abstract
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.
About the Authors
A. N. Chumakov
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences
Belarus
Belarus
68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072
N. A. Bosak
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences
Belarus
Belarus
68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072
A. A. Ivanov
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences
Belarus
Belarus
68-2 Nezavisimosti Prosp., Minsk, 220072
References
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 [L. Ya. Min’ko, A. N. Chumakov, G. I. Bakanovich. J. Appl. Spectr., 61 (1994) 805—811]
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, 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, B, 64 (2009) 950—960
20. S. Amoruso, R. Bruzzese, X. Wang, G. O’ Connel, J. G. Lunney. J. Appl. Phys., 108 (2010) 113302
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 (2005) 45—49
23. А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина. Сб. науч. тр. VIII междунар. науч. конф. “Лазерная физика и оптические технологии”, Минск, 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. A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, A. Santagata, R. Teghil. Spectrochim. Acta, B, 60 (2005) 935—947
26. H. Hegazy, H. A. Abd El-Ghany, S. H. Allam, Th. M. El-Sherbini. Appl. Phys. B, 117 (2014) 343—352
27. Ahmed M. Elsied, Payson C. Dieffenbach, Prasoon K. Diwakar, Ahmed Hassanein. Spectrochim. Acta, B, 143 (2018) 26—31
28. Г. Грим. Спектроскопия плазмы, Москва, Атомиздат (1969)
Review
For citations:
Chumakov A.N., Bosak N.A., Ivanov A.A. NEAR-SURFACE PLASMA FORMATION UNDER ACTION OF TWO LASER PULSES AT TWO WAVELENGTHS ON TITANIUM IN THE AIR. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2019;86(5):751-759. (In Russ.)
Views: 267
Email this article 