Исследования процессов образования нитрида алюминия в плазме в зависимости от угла падения сдвоенных лазерных импульсов на мишень из алюминиевого сплава Д16Т в атмосфере воздуха

  • Kh. Bazzal Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • A. R. Fadaeian Частное научно-производственное унитарное предприятие «Лазер Системс инжиниринг групп», пр. Независимости, 67, 220013, г. Минск, Республика Беларусь
  • A. P. Zajogin Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

Аннотация

С помощью метода лазерной искровой спектрометрии изучено влияние угла падения сдвоенных лазерных импульсов на целенаправленное формирование компонентного и зарядового составов приповерхностной лазерной плазмы. Исследованы процессы образования нитрида алюминия при воздействии сфокусированных сдвоенных лазерных импульсов под различными углами на поверхность мишени из алюминиевого сплава Д16Т в атмосфере воздуха. Показана возможность увеличения как доли ионов алюминия различной зарядности в приповерхностной лазерной плазме в режимах абляции, так и нанокластеров AlN и AlO при последовательном воздействии серии сдвоенных импульсов на мишень под углом падения ≈75°. Определены условия влияния параметров лазера и характера процессов на поверхности мишени и в плазме на формирование ионного и молекулярного составов плазмы при воздействии сдвоенных лазерных импульсов.

Биографии авторов

##submission.authorWithAffiliation##

аспирант кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета. Научный руководитель –
А. П. Зажогин

##submission.authorWithAffiliation##

научный сотрудник

##submission.authorWithAffiliation##

доктор физико-математических наук; профессор кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета.

Литература

1. Nevolin V. K., Tsarik K. A. Formirovanie i issledovanie nanogeterostruktur AlGaN/GaN s primeneniem atomno-silovoi mikroskopii [The formation and study of AlGaN/GaN nanoheterostructures with the use of atomic force microscopy]. Izv. vuzov. Elektronika. 2009. No. 6. P. 44 – 49 (in Russ.).
2. Ilʼin A. P., Root L. O. K voprosu o mekhanizme vysokotemperaturnogo khimicheskogo svyazyvaniya azota vozdukha [On the mechanism of high-temperature chemical bonding of nitrogen from the ambient air]. Vestnik nauki Sibiri. Ser. 3, Khimiya. 2011. No. 1 (1). P. 91– 96 (in Russ.).
3. Gromov А. А., Khabas Т. А., Ilyin А. P. Gorenie nanoporoshkov metallov [Burning of metal nanopowders]. Ed. by А. А. Gromov. Tomsk, 2008 (in Russ.).
4. Ilʼin A. P., Gromov A. A. Gorenie alyuminiya i bora v sverkhtonkom sostoyanii [Burning of aluminum and boron in hyperfine state]. Tomsk, 2002 (in Russ.).
5. Tharea R. K., Sharma A. K. Formation of AlN in laser ablated plasma of Al in nitrogen ambient. Phys. Stat. Sol. 2005. Vol. 2, No. 7. P. 2079 –2082.
6. Perez J. A., Vera I. P., Riascos H., et al. Optical emission spectroscopy of Aluminum Nitride thin films deposited by Pulsed Laser Deposition. J. Phys.: Conf. Ser. 2014. Vol. 511. P. 1– 6.
7. Chen Jin-hai, Wang Pei-man, Guo Zhao, et al. Emission and mass spectral analyses of laser ablated AlN plumes. Chin. Phys. B. 1999. Vol. 8, No. 3. P. 223–228.
8. Sukhov L. T. Lazernyi spektralʼnyi analiz [Laser spectral analysis]. Novosibirsk, 1990 (in Russ.).
9. Fadaijan A. R., Zazhogin A. P. The effects of low-threshold breakdown of metals by single and double laser pulses. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2009. No. 2. P. 12–14 (in Russ.).
10. Materialy v priborostroenii I avtomatike [Materials in instrument-making industry and automatics]. Ed. by Yu. M. Pyatina. Mosc., 1969 (in Russ.).
11. Simmons J. D., McDonald J. K. The Emission Spectrum of AlN. J. Mol. Spectrosc. 1972. Vol. 41, No. 3. P. 584 –594.
12. Burakov V. S., Bohanov A. F., Nedelʼko M. I., et al. Izmenenie ionizacionnogo sostojanija pripoverhnostnoj lazerno-inducirovannoj plazmy aljuminija v dvuhimpulʼsnyh rezhimah abljacii [Change in the ionisation state of a near-surface laser-produced aluminium plasma in double-pulse ablation modes]. Kvant. electron. 2003. Vol. 33, No. 12. P. 1065–1071 (in Russ.).
13. Kononenko T. V., Konov V. I., Lubnin E. N., et al. Impulʼsnoe lazernoe napylenie tverdogo uglerodnogo pokrytija pri atmosfernom davlenii [Pulsed laser deposition of solid carbonic coatings under atmospheric pressure]. Kvant. electron. 2003. Vol. 33, No. 3. P. 189 –196 (in Russ.).
14. Zajogin А. P., Fadaeian А. R. Dynamics of ablation processes and evolution of the surface plasma of aluminum alloys generated by double laser pulses. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2008. No. 3. P. 15–18 (in Russ.).
15. Voropaj E. S., Fadaijan A. R., Ermalickaja K. F., et al. Issledovanie processov formirovanija nanochastic i fraktalov pri lazernom napylenii mnogojelementnyh tonkih plenok na poverhnostʼ Al2O3 sdvoennymi lazernymi impulʼsami. NANO-2009 : materialy III Vseross. konf. po nanomaterialam (Yekaterinburg, 20 –24 April 2009). Yekaterinburg, 2009. P. 245–248 (in Russ.).
16. Annemie Bogaerts, Zhaoyang Chen, Renaat Gijbels, et al. Laser ablation for analytical sampling: what can we learn from modeling? Spectrochimica Acta. Part B. 2003. Vol. 58. P. 1867–1893.
17. Bukin O. A., Sviridenkov Je. A., Sushilov N. V., et al. Detection of anomalous self-reversal of emission lines of a laser plasma formed on the surface of a solid target in a normal atmosphere. Kvant. electron. 1997. Vol. 24, No. 8. P. 725–726 (in Russ.).
18. Biberman L. M., Miacakanjai A. X., Jakubov I. T. Ionizacionnaja relaksacija za silʼnymi udarnymi volnami v gazah [Surface evaporation of aluminum target in vacuum under the effect of UV laser radiation in the plasma formation conditions]. Usp. f iz. nauk. 1970. Vol. 102, issue 3. P. 430 – 462 (in Russ.).
19. Mazhukin V. I., Nosov V. V. Plasma-mediated surface evaporation of an aluminium target in vacuum under UV laser irradiation. Kvant. electron. 2005. Vol. 35, No. 5. P. 454 – 466 (in Russ.).
20. Turichin G. A., Grigorʼev A. M., Zemljakov E. V., et al. Osobennosti formirovanija plazmennogo fakela pri gibridnoj lazernodugovoj svarke [Special features of formation of plasma torch under conditions of hybrid laser-arc welding]. Teplofiz. vysok. temperatur. 2006. Vol. 44, No. 5. P. 655– 663 (in Russ.).
21. Gafner S. L., Gafner Yu. Ya. Analiz processov kondensacii nanochastic Ni iz gazovoj fazy [Analysis of gas-phase condensation of nickel nanoparticles]. JETP. 2008. Vol. 134, issue 4. P. 831–844 (in Russ.).
22. Koroteev N. I., Shumai I. L. Fizika moshchnogo lazernogo izlucheniya [Physics of high-power laser radiation]. Mosc., 1991(in Russ.).
23. Dyudershtadt Dzh., Mozes G. Inertsialʼnyi termoyadernyi sintez [Inertial thermonuclear fusion]. Mosc., 1984 (in Russ.).
Опубликована
2017-03-18
Как цитировать
BAZZAL, Kh.; FADAEIAN, A. R.; ZAJOGIN, A. P.. Исследования процессов образования нитрида алюминия в плазме в зависимости от угла падения сдвоенных лазерных импульсов на мишень из алюминиевого сплава Д16Т в атмосфере воздуха. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, [S.l.], n. 1, p. 34-42, март 2017. ISSN 2520-2243. Доступно на: <http://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/7>. Дата доступа: 23 сен. 2017