مطالعه کندوسوز لیزری با استفاده از لیزر پالسی نانوثانیه

Abstract

در این مقاله، فرآیند کندوسوز از سطح فلز مس با استفاده لیزرهای پالسی نانوثانیه مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتار دینامیکی پلاسمای تشکیل شده درون محیط گازی هلیوم با فشار یک اتمسفر به کمک یک پالس لیزری ns 5 و طول موج nm 1064 و شدت لیزر 2-W/cm1010× 7 در قالب یک مدل گرمایی یک بعدی بررسی شده است. نتایج عددی نشان می­ دهند که با لحاظ کردن یونش و جذب لیزر در پلوم پلاسمایی، دینامیک پلوم به شدت تحت تأثیر قرار می­ گیرد. یونش در سطح مس حتی در هنگام اثر پالس لیزر افزایش می یابد. از طرفی، درجه یونش مس و هلیوم برحسب موقعیت در پلوم به شدت تغییر می­ کند. همچنین، برای محدوده­ای از شدت­ های لیزری2- W/cm109×5 تا 2- W/cm108، هیچ کندوسوزی اتفاق نمی افتد و آستانه کندوسوز2- W/cm109×5 است. در نزدیکی سطح هدف و لایه مخلوط، فرآیند یونش مرتبه اول مس غالب است. از طرفی، در هسته پلاسما، فرآیند یونش مرتبه دوم مس غالب است. مشاهده شده است که نزدیک سطح مس، همواره یونش نوری و جذب برم اشترلانگ معکوس الکترون – خنثی از اهمیت بالاتری برخوردار است. علاوه بر این، رفتار دمایی هدف، اعم از عمق مذاب، عمق تبخیر و نرخ تبخیر، سپس تشکیل پلاسما و دینامیک­ های آن، مانند چگالی پلاسما، چگالی گاز هلیوم، سرعت انبساط، دمای پلاسما و شدت لیزر نهایی که به سطح هدف می­رسد، مورد مطالعه قرار گرفته است.