Динамика спектров лазерной плазмы, генерируемой на поверхности жидкости наносекундным лазерным излучением

Научная библиотека Комментариев к записи Динамика спектров лазерной плазмы, генерируемой на поверхности жидкости наносекундным лазерным излучением нет

Ильин Алексей Анатольевич // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2015. №1 (35), с:56-59.

Аннотация
Исследована динамика интенсивности линий Na I, Ca II, Mg II и мультиплетов ионов азота и кислорода. Показано, что время жизни линий мультиплетов ~ 500 нс. Дублет Mg II 279,6 и 280,3 нм регистрируется почти сразу после действия лазерного импульса, линии Na I 589,0 и 589,6 нм, а также Ca II 393,4 и 396,8 нм регистрируются с некоторой задержкой, обусловленной высокой интенсивностью сплошного спектра. Мультиплеты N II и O II с бо́льшим значением энергии уровней регистрируются раньше мультиплетов с меньшим значением энергии уровней.

Описание на английском: Ilyin A.A., Dynamics of spectra of laser plasma induced on liquid surface by nanosecond laser pulse The dynamics of the intensity of the lines of Na I, Ca II, Mg II and multiplets of nitrogen and oxygen ions is investigated. It is shown that the lifetime of the lines of multiplets is ~ 500 ns. Doublet of Mg II 279,6 and 280,3 nm recorded immediately after the laser pulse action, lines of Na I 589,0 and 589,6 nm as well as Ca II 393,4 and 396,8 nm are recorded with some delay due to the high intensity of the continuous spectrum. The multiplets of N II and O II with a large value of the energy levels recorded before the multiplets with lower energy levels.

Динамика спектров лазерной плазмы, генерируемой на поверхности жидкости, активно исследуется в настоящее время [1, 2]. Прежде всего такие исследования связаны с определением элементного состава – лазерной искровой спектроскопией (ЛИС) [3]. Основным фактором, ограничивающим чувствительность ЛИС при возбуждении плазмы наносекундным лазерным импульсом, является интенсивное излучение сплошного спектра, образованное тормозным излучением электронов и рекомбинацией ионов (по сравнению с фемтосекундным возбуждением плазмы). Стоит отметить, что в спектре плазмы пробоя на поверхности жидкости присутствуют в значительном количестве мультиплеты азота и кислорода, а также молекулярные полосы, которые перекрывают интенсивные линии элементов, растворенных в жидкости. Вышеперечисленные спектральные элементы мешают детектированию линий элементов и усложняют идентификацию линий в спектре излучения плазмы.

Структура переходов мультиплетов азота, кислорода и молекулярных газов при лазерном пробое на поверхности жидкости до настоящего момента детально не изучалась, хотя лазерная искровая спектроскопия активно используется при исследовании элементного состава жидкостей. Основные компоненты излучения плазмы пробоя наносекундным лазерным излучением на поверхности жидкости в нормальной атмосфере – сплошной спектр, линии атомов и ионов атмосферы и элементов, растворенных в жидкости. Однако на временном интервале порядка 10 мкс регистрируется излучение молекулярных полос. В настоящей работе приведены результаты исследования динамики сплошного спектра и эмиссионных линий Na, Mg, Ca при лазерном пробое на поверхности морской воды. Выбор Na, Mg, Ca обусловлен тем, что эти элементы входят в макросостав морской воды, средняя концентрация [Na] = 10 г/кг, [Mg] = 1 г/кг, [Ca] = 0,04 г/кг. Для исследований использовалась экспериментальная установка, описанная в работе [4]. Излучение Nd:YAG лазера (λ = 1064 нм, энергия в импульсе 0,3 Дж) фокусировалось линзой с фокусным расстоянием 15 см в кювету объемом 200 мл, плотность мощности лазерного излучения на поверхности воды составляла величину I ~ 5·1010 Вт/см2. Использовались следующие параметры оптического многоканального анализатора:
время экспозиции te = 50 нс, ширина аппаратной функции – 0,4 нм для исследования временной динамики эмиссионных линий на временном интервале до 800 нс. Исследования проводились в спектральных диапазонах, в которых наблюдаются наиболее интенсивные линии Mg II 279,6, Ca II 393,4 и Na I 589,0 нм.

Заключение. Таким образом, в работе показано, что излучение мультиплетов ионов азота и кислорода вносит существенный вклад только на ранних этапах эволюции лазерной плазмы, и при задержках регистрации эмиссионного спектра более 500 нс вклад мультиплетов в общее излучение плазмы незначителен. Быстрее всего интенсивность сплошного спектра спадает в УФ-области, сплошной спектр вносит существенный вклад в излучение плазмы при td < 400 нс. Линии элементов, расположенные в диапазоне длин волн λ < 300 нм, высвечиваются раньше линий в видимой области спектра, что обусловлено высокой интенсивностью сплошного спектра в видимой области, задержка для регистрации линий элементов в УФ-области может выбираться в диапазоне менее 500 нс. Для линий элементов, расположенных в видимой области спектра, задержка регистрации спектра должна быть более 500 нс.

Полное содержание статьи: http://old.tusur.ru/filearchive/reports-magazine/2015-35-1/11.pdf

 

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top