بررسی دمای الکترونی و چگالی پلاسمای لیزری به وسیله‌ی ردیاب لانگمویر تا فاصله‌ی از مرتبه‌ی سانتی‌متر از هدف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده ی فیزیک پلاسما و گداخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران ـ ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد واحد تهران مرکز، کدپستی: 86831-14676، تهران ـ ایران

3 پژوهشکده ی لیزر و اپتیک، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

دمای الکترونی و چگالی پلاسمای تولید شده در میدان لیزر در مقیاس نانو ثانیه به وسیله‌ی تک ردیاب لانگمویر تا فاصله‌های از مرتبه-ی سانتی‌متر مورد مطالعه قرار گرفت. برای تشکیل پلاسما، از برهم‌کنش باریکه‌ی کانونی شده‌ی لیزر نئودیمیم- یاگ با طول موج nm 1064 و پهنای زمانی ns 30 با هدف جامد فلزی استفاده شد. از سوزن استیل به قطر mm 35/0 در یک پوشش نارسانا برای ساخت ردیاب لانگمویر استفاده شد. میزان کاهش دمای الکترونی و چگالی پلاسما در فاصله‌ی از مرتبه‌ی سانتی‌متر تخمین زده شد. دمای الکترونی در فشارهای پایین 5-10×5 تا 5-10×10 میلی بار و در فاصله‌های از مرتبه‌ی سانتی‌متر 2 تا eV 8 و میانگین چگالی یون در فاصله‌های 4 تا 6 سانتی‌متر از هدف از مرتبه‌ی 3-cm 1011، تخمین زده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investiycrtion of electron temperature and density of laser-induced-plasma by Langmuir probe up to the centimeters scale distance from the target

نویسندگان [English]

  • Nader Morshedian 1
  • Fereshteh Shahverdi 2
  • Amirhossein Farahbod 3
چکیده [English]

In this paper, electron temperature and ion density of laser-produced plasma in the nanosecond time scale at different ambient gas pressures are studied using single Langmuir probe up to distances of the order of centimeter. The plasma is produced due to the interaction of a focused Nd:YAG laser beam of 30 ns pulse duration with a solid target. Stainless steel rods with 0.35mm diameter are used as Langmuir probe. The reduction rate of the electron temperature and plasma density are estimated within a distance of the order of centimeter. The values of the electron temperature at low pressures of 10-5 up to 10×10-5 mbar are in the range of 2-8eV at the probe distances of order of centimeter. The average value of the ion density is in the order of 1011 cm-3 at the distances 4-6 cm from the target.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser-produced plasma
  • Langmuir probe
  • Electron temperature and donsity

[1] I.H. Hutchinson, Principle of plasma diagnostics, Cambridge university press publisher (1987).

[2] A.H. Dogar, Ilays, S. Ullah, A. Nadeem, A. Qayyum, Langmuir probe measurements of Nd-YAG laser produce copper plasmas, 39 (2011) 3.

[3] J.G. Lunney, B. Doggett, Y. Kaufman, Langmuir probes diagnosis of laser ablation plasmas, J. Phys. Conf. Ser, 59 (2007) 470.

[4] S. Kumari, A. Kushwaha, A. Khare, Laser and photonics lab, Department of physics, Indian Institute of Technology Guwahati, -781039, India (2003).

[5] L. Esfahani, N. Morshedian, A.H. Farahbod, 18th optic & photonic conference, Tabriz University, Iran (2012).

[6] N. Morshedian, A.H. Farahbod, M. Afshari, M. Tarkashvand, E. Agayari, Shadowgraphy of plasma produced by nanosecond laser-matter interaction, 9th Kudowa Summer School, “Towards Fusion Energy” Kudowa Zdroj, Poland, June (2010) 8-12.

[7] F. Shahverdi, N. Morshedian, A.H. Farahbod, 19th optic & photonic conference, Sistan-Baloochestan University, Iran (2013).

[8] F. Shahverdi, N. Morshedian, A.H. Farahbod, 1th conference of physics & engineering of plasma, Shahid-Beheshti University, Iran (2013).

[9] J.M. Herndon, T. Morrow, W.G. Graham, Langmuir probe measurements of plasma parameters in the late stages of a laser ablated plume department of pure applied physics (1996).