PROCESSES OF FORMATION OF OXIDIZED ALUMINUM NANOPOWDERS WHEN ALUMINUM IS EXPOSED TO A SERIES OF DOUBLE LASER PULSES IN THE AIR
Abstract
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.
About the Authors
Kh. BazzalBelarus
Minsk, 220030
N. A. Alekseenko
Belarus
Minsk, 220005
E. S. Voropay
Belarus
Minsk, 220030
M. N. Kovalenko
Belarus
Minsk, 220030
N. H. Trinh
Viet Nam
Vinh
A. P. Zazhogin
Belarus
Minsk, 220030
References
1. А. Е. Шейдлин, А. З. Жук, Б. В. Клейменов, Е. И. Школьников, М. Ю. Лопатин. Изв. РАН. Энергетика, № 2 (2006) 3—11
2. М. К. Бернер, В. Е. Зарко, М. Б. Талавар. Физика горения и взрыва, 49, № 6 (2013) 1—28
3. Д. Сандарам, В. Янг, В. Е. Зарко. Физика горения и взрыва, 51, № 2 (2015) 37—63
4. А. 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—15
5. С. В. Матренин, А. П. Ильин, Л. О. Толбанова, Е. В. Золотарева. Изв. Томского политех. ун-та, 317, № 3 (2010) 24—28
6. В. 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—184
7. Ю. 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—82
8. С. 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—1020
9. В. Г. Ильвес, Ю. А. Котов, С. Ю. Соковнин, C. K. Rhee. Рос. нанотехнол., 2, № 9-10 (2007) 96—101
10. В. С. Бураков, А. Ф. Боханов, М. И. Неделько, Н. В. Тарасенко. Квант. электрон., 33, № 12 (2003) 1065—1071
11. Х. Баззал, А. Р. Фадаиян, А. П. Зажогин. Журн. Белгосуниверситета, Физика, № 1 (2017) 34—42
12. Х. 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—56
13. Х. 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—16
14. В. М. Самсонов, Н. Ю. Сдобняков. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 2 (2004) 73—78
15. Н. Ю. Сдобняков, В. М. Самсонов, А. Н. Базулев. Вестн. Новгород. гос. ун-та имени Ярослава Мудрого. Сер. Тех. науки, № 5 (103) (2017) 43—48
16. Н. А. Романов, А. В. Номоев, С. В. Калашников. Вестн. Бурят. гос. ун-та, № 3 (2013) 93—99
17. С. М. Гарнов, В. И. Климентов, Т. В. Конов, С. В. Кононенко, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 25, № 1 (1998) 45—48
18. С. М. Климентов, С. В. Гарнов, В. И. Конов, Т. В. Кононенко. Тр. ИОФ им. А. М. Прохорова РАН, 60 (2004) 13—29
19. И. А. Буфетов, С. Б. Кравцов, В. Б. Федоров. Квант. электрон., 23, № 5 (1996) 535—540
20. В. М. Гордиенко, М. С. Джиджоев, И. А. Жвания, И. А. Макаров. Квант. электрон., 37, № 7 (2007) 599—600
21. Э. И. Кузнецов, Д. А. Щеглов. Методы диагностики высокотемпературной плазмы, Mосква, Атомиздат (1980) 65—70
22. Ю. А. Кузяков, К. А. Семененко, Н. Б. Зоров. Методы спектрального анализа, Москва, МГУ (1990) 36—40
Review
For citations:
Bazzal Kh., Alekseenko N.A., Voropay E.S., Kovalenko M.N., Trinh N.H., Zazhogin A.P. PROCESSES OF FORMATION OF OXIDIZED ALUMINUM NANOPOWDERS WHEN ALUMINUM IS EXPOSED TO A SERIES OF DOUBLE LASER PULSES IN THE AIR. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2021;88(1):96-103. (In Russ.)