پلاسمای ناشی از لیزر

تصویر شماتیک پلاسمای ناشی از لیزر

1. معرفی

تشکیل پلاسمای ناشی از لیزر (LIP) یک فرایند سریع است که به دلیل ماهیت همه کاره و پیچیده چندین دهه در حال بررسی است. پالس لیزری شدید برای مدت زمان بسیار کوتاهی انرژی را به سطح هدف می رساند که فوراً مواد را تحریک ، یونیزه و بخار می کند و به توده بخار بسیار داغی که "توده پلاسما" نیز نامیده می شود ، می رساند. دارای سه ناحیه اصلی است که در شکل 1 نشان داده شده است. نزدیک سطح مورد نظر گرمترین و متراکم ترین قسمت پلاسما به نام هسته وجود دارد. در این منطقه ، مواد به دلیل درجه حرارت بالا بیشتر در حالت یونیزه یافت می شوند. در داخل هسته مجاور سطح هدف ، یک لایه به اصطلاح Knudsen وجود دارد که ضخامت آن معادل چند مسیر آزاد است. لایه کنودسن به عنوان ناحیه ای تعریف می شود که در آن ذره از توزیع عدم تعادل در چند مسیر بدون میانگین به توزیع سرعت تعادلی دست می یابد [1]. در ناحیه میانی پلاسما ، یونها و خنثیها (اتمها + مولکولها) به دلیل فرایندهای یونیزاسیون و نوترکیبی مداوم در کنار هم هستند. خارجی ترین منطقه پلاسما نسبتاً سرد است ، جایی که جمعیت خنثی ها در آن غالب هستند و ممکن است تابش های بیرون آمده از هسته و مناطق میانی پلاسما را جذب کنند. فراتر از آن ، یک موج ضربه ای وجود دارد که به دلیل انفجار انفجاری پلاسما ایجاد می شود و جلوتر از ستون پلاسما حرکت می کند.

در این فصل ، تعامل پالس های لیزری کوتاه (~ نانو ثانیه (ns)) و فوق کوتاه (~ پیکوثانیه (ps) و femtosecond (fs)) با انواع رسانه ها ، فرسایش لیزری پالسی (PLA) ، پلاسما ناشی از لیزر ، پلاسما تکنیک های تشخیصی و کاربردهای LIP مورد بحث قرار گرفته است. در خارج از بوم بزرگ ، شرح روشهای استاندارد تشخیص پلاسما شامل طیف سنجی انتشار نوری (OES) ، فلورسانس ناشی از لیزر (LIF) ، کاوشگر لانگمویر ، فنجان فارادی و آشکارسازهای مسیر هسته ای حالت جامد (SSNTDs) ارائه شده است. به عنوان آخرین بخش این فصل ، مرور ادبیات گسترده ای ارائه می شود که کاربردهای پلاسمای ناشی از لیزر را تشریح می کند. کاربردهای پلاسما ناشی از لیزر در دو زمینه اصلی ، یعنی طیف سنجی ناشی از لیزر (LIBS) و رسوب لیزری با فیلم نازک یا پالس (PLD) ، در زمینه های مختلف علم و فناوری مورد بحث قرار گرفته است.