مطالعه تجربي شكست اپتيكي و بررسي مشخصات پلاسماي مس و آلومينيوم توليد شده با استفاده از ليزر پالسي نانوثانيه در محيط هوا

كارشناسي ارشد

در اين پايان‌نامه فرآيند شكست اپتيكي طي بر‌همكنش ليزر Nd:YAG با طول موج 1064nm و طول پالس ns 10~ با نمونه‌هاي جامد مس و آلومينيوم در هوا مورد بررسي قرار گرفته است. مطالعات مربوط به تعيين مشخصات پلاسماي توليد شده با استفاده از روش طيف‌سنجي نشري اپتيكي انجام گرديد. دماي الكترون در پلاسما با استفاده از روش نمودار بولتزمن در تاخير زماني يك و دو ميكروثانيه اندازه‌گيري شد. همچنين چگالي الكترون با استفاده از روش پهن‌شدگي اشتارك محاسبه گرديد. روند تغييرات دماي الكترون و چگالي الكترون نيز با تغيير شدت ليزر در محدوده GW/cm2 18٫23-5٫21 محاسبه شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهند كه با تغيير انرژي پالس ليزر، دماي الكترون از 9210 تا 10310 كلوين در تاخير زماني يك ميكروثانيه و از 9115 تا 9850 كلوين در تاخير زماني دو ميكروثانيه تغيير مي‌كند. همچنين روند تغييرات چگالي الكترون براي تاخير زماني يك ميكروثانيه از cm-3 5.4×1017 تا cm-3 9.85×1017 و در تاخير زماني دو ميكروثانيه از cm-3 2.48×1017 تا cm-3 7.44×1017 محاسبه شد. محاسبات مربوط به دما و چگالي الكترون در نمونه آلومينيوم، همانند نمونه مس و در همان محدوده شدت انجام شد. نتايج محاسبات حاكي از آن است كه، دماي الكترون در تاخير زماني يك ميكروثانيه از 9955 تا 10440 كلوين و در تاخير زماني دو ميكروثانيه از 9815 تا 10275 كلوين تغيير مي‌كند. همچنين دامنه تغييرات چگالي الكترون در محدوده شدت داده شده، براي تاخير زماني يك ميكروثانيه از cm-3 3.62×1017 تا cm-3 4.44×1017 و در تاخير زماني دو ميكروثانيه از cm-3 3.33×1017 تا cm-3 4.09×1017 مي‌باشد. به منظور تاييد محاسبات تعيين چگالي الكترون در هر دو نمونه، از پهناي خط هيدروژن-آلفا در طول موج 656٫27 نانومتر استفاده شده و محاسبات براي يكي از شدت‌هاي ليزر تكرار گرديد. با انجام محاسبات با اين روش، مقدار چگالي محاسبه شده در هر دو نمونه تاييد مي‌گردد. فرضيات نازك بودن پلاسما از لحاظ اپتيكي و شرايط تعادل ترموديناميكي موضعي نيز در هر دو نمونه مورد بررسي قرار گرفتند و مشخص شد كه اين شرايط ارضا مي‌شوند. واژه‌هاي كليدي: دما و چگالي الكترون؛ طيف‌سنجي نشري اپتيكي؛ شكست اپتيكي؛ گسيل پلاسما؛ مس و آلومينيوم.

189225

دانشگاه علم و صنعت ايران

اتمي مولكولي

دكتر محمدحسين مهديه