پديد آورندگان :
نامور، صادق دانشگاه تحصيلات تكميلي صنعتي و فناوري پيشرفته - پژوهشگاه علوم و تكنولوژي پيشرفته و علوم محيطي، كرمان , گنجوئي، علي رضا دانشگاه تحصيلات تكميلي صنعتي و فناوري پيشرفته - پژوهشگاه علوم و تكنولوژي پيشرفته و علوم محيطي، كرمان , بصام، محمدامين دانشگاه تحصيلات تكميلي صنعتي و فناوري پيشرفته - پژوهشگاه علوم و تكنولوژي پيشرفته و علوم محيطي، كرمان
كليدواژه :
انبساط پلوم پلاسمايي , كندوسوز ليزري , تابش ليزر , جذب برم , يونش نوري , عمق مذاب , نرخ تبخير , عمق تبخير
چكيده فارسي :
در اين مقاله، فرآيند كندوسوز از سطح فلز مس با استفاده ليزرهاي پالسي نانوثانيه مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتار ديناميكي پلاسماي تشكيل شده درون محيط گازي هليوم با فشار يك اتمسفر به كمك يك پالس ليزري ns 5 و طول موج nm 1064 و شدت ليزر 2-W/cm1010× 7 در قالب يك مدل گرمايي يك بعدي بررسي شده است. نتايج عددي نشان مي دهند كه با لحاظ كردن يونش و جذب ليزر در پلوم پلاسمايي، ديناميك پلوم به شدت تحت تأثير قرار مي گيرد. يونش در سطح مس حتي در هنگام اثر پالس ليزر افزايش مي يابد. از طرفي، درجه يونش مس و هليوم برحسب موقعيت در پلوم به شدت تغيير مي كند. همچنين، براي محدودهاي از شدت هاي ليزري2- W/cm109×5 تا 2- W/cm108، هيچ كندوسوزي اتفاق نمي افتد و آستانه كندوسوز2- W/cm109×5 است. در نزديكي سطح هدف و لايه مخلوط، فرآيند يونش مرتبه اول مس غالب است. از طرفي، در هسته پلاسما، فرآيند يونش مرتبه دوم مس غالب است. مشاهده شده است كه نزديك سطح مس، همواره يونش نوري و جذب برم اشترلانگ معكوس الكترون – خنثي از اهميت بالاتري برخوردار است. علاوه بر اين، رفتار دمايي هدف، اعم از عمق مذاب، عمق تبخير و نرخ تبخير، سپس تشكيل پلاسما و ديناميك هاي آن، مانند چگالي پلاسما، چگالي گاز هليوم، سرعت انبساط، دماي پلاسما و شدت ليزر نهايي كه به سطح هدف ميرسد، مورد مطالعه قرار گرفته است.
چكيده لاتين :
In this paper, the laser ablation process based on the irradiation of nanosecond pulsed lasers on a copper target surface in the presence of Helium gas is studied. The dynamical behaviors of the generated plasma in the helium gas and evaporated copper at the atmospheric pressure are examined using a laser pulse, laser wavelength of and intensity of 7×1010W/cm2. A one-dimensional thermal model is used and, the numerical results show that, if the ionization and laser absorption processes in plasma plume are considered, the plume dynamics is strongly affected. It is seen that, the ionization at the copper surface will be increased during the laser pulses irradiation. On the other hand, the ionization degree for both the copper and helium is significantly varied according to their atomic structure. Moreover, for laser intensity in the range of 108 to 5×109W/cm2, the laser ablation is not occurred. The laser ablation threshold is about 5×109W/cm2. The first order ionization for copper is the dominant process in the proximity of both the target surface and mixed layer. On the other hand, in the plasma core, the second order ionization of copper is dominant. Besides, it is shown that, in the proximity of the target surface, the influences of photoionization and reverse Bremsstrahlung absorption for the electron-neutral are higher. In addition, the target parameters, including melt depth, evaporation depth and rate, plasma density, helium gas density, expansion velocity, plasma temperature and laser intensity reaching the copper target surface are studied.
