Масс-зарядовые спектры многозарядных ионов и морфология разрушения оптических материалов, образованные при многократном воздействии излучения лазера

Изучение масс-зарядовых спектров многозарядных ионов и морфологии разрушения оптических материалов, при многократном облучении их лучом лазера. Рассмотрение и оценка влияния эффекта “накопления” на морфологию разрушения и на ионизационный состав плазмы.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 22.06.2015
Размер файла 12,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Научно-исследовательский институт прикладной физики Национального университета Узбекистана, 100174 Ташкент, Узбекистан

Масс-зарядовые спектры многозарядных ионов и морфология разрушения оптических материалов, образованные при многократном воздействии излучения лазера

М.Р. Бедилов, Р.М. Бедилов, М.С. Сабитов, Р. Халилов, И.Ю. Давлетов, Г.О. Жуманазаров

Известно, что стойкость оптических материалов к мощному лазерному излучению в режиме многократного воздействия (благодаря эффекту “накопления”) во многих случаях значительно ниже, чем при однократном облучении. Однако этот факт до последнего времени систематически не исследовался, и в основном, изучались закономерности лазерного разрушения прозрачных сред в режиме однократных вспышек. К настоящему времени эффект “накопления” обнаружен и исследован в силикатных стеклах, щелочно-галоидных и сегнетоэлектрических кристаллах, а также в полимерах методами электронной и ИК-спектроскопии и лазерной калориметрии. В литературе обсуждались различные механизмы эффекта “накопления”, однако в целом природа этого эффекта недостаточно изучена и не установлены доминирующие механизмы.

Настоящая работа посвящена изучению масс-зарядовых спектров многозарядных ионов и морфологии разрушения оптических материалов, при многократном облучении их лучом лазера. Исследования проводились методами лазерной масс-спектрометрии и оптической микроскопии [1, 2], так как процесс лазерного разрушения твердого тела и образование многозарядной плазмы взаимосвязаны. Это дает возможность рассмотреть влияние эффекта “накопления” на морфологию разрушения и на ионизационный состав плазмы в зависимости от плотности мощности, и числа импульсов излучения лазера. В опытах было использовано силикатное стекло марки ГЛС. спектр многозарядный ион

Совместный анализ результатов микроскопических и масс-спектрометрических исследований в зависимости от плотности мощности (q = 108 - 1011 Вт/см2) и числа импульсов излучения лазера, позволил установить эффект “накопления” и корреляцию между степенью разрушения и зарядовыми характеристиками образующихся в плазме ионов. По масс-зарядовым спектрам определен состав плазмы (мишени) и выявлены поглощающие примеси, ответственные за начало развития разрушения. Однако с наступлением разрушения, энергия излучения начинает, в основном, поглощаться в сопровождающей разрушению плазме, в результате чего последняя сильно нагревается. При этом плазма как эффективный источник излучения и тепла, сильно воздействует на поверхность стекла и тем самым развивает разрушение.

Морфология разрушения стекла лучом лазера (около qr = 7 ГВт/см2), имеет вид микрократера, представляющего собой плоский распыленный слой с оплавленными краями. Внутри кратера (q = qr) наблюдаются отдельные, мелкие, в виде углублений, повреждения различных размеров. С ростом количество импульсов излучения лазера (или q лазера) наряду с увеличением диаметра кратера, нарастает размеры этих повреждений, доходящие при 10 выстрелов излучения на одно и то же место мишени (или увеличения q до 100 ГВт/см2) до десятков микрометров. Появление этих микроповреждений связываем с локальными взрывами отдельных изолированных друг от друга участков поверхности малого размера, в которых существует большое скопление поглощающих дефектов, нарушающих структуру стекла (примесные включения, оптические микронеоднородности и т.д.). Тепловой взрыв в этих микроучастках сопровождается выбросом вещества.

Анализ полученных масс-зарядовых спектров плазмы показал, что в ее составе, наряду с ионами матричных центров стекла (Li, O, Na, Si, K) присутствуют ионы примесей H, Be, B, C, Fe, Cu, Ru, Cd и Te, входящих в состав рассматриваемого стекла. Появление в масс-спектрах пиков, принадлежащих ионам тех или иных примесей, определяется уровнем q лазера и числом импульсов излучения лазера (эффектом “накопления”). Например, при q = qr на масс-спектрах плазмы, наряду с ионными пиками матричных элементов стекла, отчетливо выделяются ионные пики некоторых примесей Be, B, C, Fe. При увеличении числа выстрелов (или q лазера) на масс-спектрах появляются ионные пики других примесей не обнаруживаемых при однократном воздействии ими q = qr лазера. Следовательно, именно примеси Be1+, B1+, C1+ - С2+, Fe1+ ответственны за начало развития процесса лазерного разрушения стекла. Установлен эффект “накопления” в случае оптического материала с увеличением количество импульсов лазера, который увеличивает объем разрушения и количество испаряемого вещества, уменьшает порог разрушения, лучевую стойкость и ионизационный состав плазмы.

Литература

1. Бедилов М.Р., Хаитбаев К.. ПТЭ 1996, № 6, с. 139.

2. Бедилов М.Р., Арипджанова Х.А., Сабитов М.С., Р.М. Бедилов, Поверхность, 2005, № 9, сс. 99-103.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Роль эффекта "накопления" в непрозрачном твердом теле под действием излучения лазера, с помощью регистрации ионизационного состава плазмы, эмитированных с поверхности твердых тел при многократном облучении. Использование метода масс-спектрометрии.

    статья [13,3 K], добавлен 22.06.2015

  • Понятие и назначение лазера, принцип его работы и структурные компоненты. Типы лазеров и их характеристика. Методика и основные этапы измерения длины волны излучения лазера, и порядок сравнения спектров его индуцированного и спонтанного излучений.

    лабораторная работа [117,4 K], добавлен 26.10.2009

  • Общий принцип действия масс-анализаторов, характеристика их видов. Разрешающая способность анализатора и основные факторы ее определяющие. Магнитные поля установки. Описание масс-анализатора по легким, средним и тяжелым ионам. Понятие уширения пиков.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 03.07.2014

  • Расчет энергии иона. Количественная интерпретация данных о рассеянии быстрых ионов. Метод спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий. Форма энергетических спектров двухкомпонентных материалов. Спектр кремния с анатомами на поверхности.

    контрольная работа [86,3 K], добавлен 14.11.2011

  • Лазер с газообразной активной средой и особенности газов как лазерных материалов. Создание активной газовой среды в газоразрядных лазерах. Энергетические уровни атома аргона. Зависимость мощности излучения аргонового лазера от плотности разрядного тока.

    курсовая работа [505,7 K], добавлен 23.06.2011

  • Исследование метода анализа состава вещества, основанного на определении отношения массы частицы к её заряду. Принципиальное устройство масс-спектрометра. Электронная и химическая ионизация. Особенности разделения ионов анализатором масс. Типы детекторов.

    презентация [3,2 M], добавлен 05.01.2014

  • Физические процессы, происходящие при взаимодействии ускоренных ионов с нанокомпозитными материалами. Размерные эффекты в наночастицах. Анализ температурного разогрева наночастиц материала при радиационном воздействии. Радиационная стойкость материалов.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.05.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.