Evolução da estrutura do plasma de alumínio induzido por laser e mecanismo de propagação

ZHAO Yang ,  

ZHANG Lei ,  

TIAN Zhihui ,  

ZHANG Xiuqing ,  

MA Weiguang ,  

YIN Wangbao ,  

摘要

Foi desenvolvido um sistema de imageamento transitório de plasma com alta resolução espaço-temporal, apresentando resolução temporal de 1 ns e resolução espacial de 0,01 mm. Em ambiente de argônio e sob condições de laser de 10 GW/cm², foi realizada a medição dinâmica da distribuição espacial de átomos neutros (Al I/Ar I) e íons ionizados uma vez (Al II/Ar II) no plasma de alumínio. Os resultados experimentais mostram que o plasma apresenta forma estreita e alongada, com velocidade de expansão axial maior que a velocidade radial. Devido ao forte acoplamento entre o laser e a camada de gás argônio, a camada de gás de choque apresenta alto grau de ionização; os íons de argônio se sobrepõem ao núcleo da pluma de vapor de alumínio, e suas características morfológicas correspondem ao modelo teórico da onda de detonação apoiada por laser. Também foram discutidas as vidas úteis de diferentes tipos de partículas, revelando o mecanismo pelo qual as diferenças de energia dos níveis superiores e o processo de recombinação iônica afetam a taxa de decaimento do número de partículas excitadas. Este sistema de imageamento supera as limitações das técnicas tradicionais que coletam a intensidade como um valor integrado na direção da observação, oferecendo um novo método para observar a estrutura de distribuição e o processo de expansão das partículas plasmáticas. As leis espaço-temporais reveladas na evolução do plasma provavelmente fornecerão suporte teórico para aplicações de espectroscopia de plasma induzida por laser de alta precisão.

关键词

espectroscopia a laser; plasma induzido por laser; onda de detonação sustentada por laser; distribuição de partículas

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