中国激光, 2013, 40 (1): 0102003, 网络出版: 2012-12-05   

基于阴影法的脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉膨胀特性研究

Research on Pulsed CO2 Laser Produced Sn Plasma Plume Expansion Properties by Shadowgraph Technique
作者单位
1 武汉工程大学理学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
3 湖北第二师范学院物理与电子信息学院, 湖北 武汉 430205
摘要
基于阴影法测量了脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉在缓冲气体中的膨胀特性,得到了羽辉边界位置及其等离子体碎屑动能随延时的变化规律,并利用修正的阻力扩散模型拟合了实验数据。研究表明,在入射激光脉冲能量为400 mJ,脉冲半峰全宽为75 ns,缓冲空气气压为1000 Pa时,初期(延时小于100 ns)Sn等离子体羽辉边界的膨胀速度可以达到3 cm/μs,随着延时的增加,由于背景气体分子的热碰撞阻力作用,羽辉粒子的速度急剧下降,后期(延时大于800 ns)羽辉碎屑离子膨胀速度降到了0.3 cm/μs。修正的阻力扩散模型拟合的结果表明等离子体羽辉膨胀的极限尺寸xst=15.2 mm,实验测试结果表明,羽辉碎屑粒子运动的极限距离约为16 mm,理论模型与实验结果吻合较好。
Abstract
The characteristics of pulsed CO2 laser produced Sn plasma plume expansion under ambient air pressures are studied by shadowgraph technique. The dependences of Sn plume expansion position and plasma debris energy on delay time are obtained. The modified drag diffusion model is employed to fit the experimental data. Plasmas are generated by irradiating planar Sn targets using 400 mJ, 75 ns pulses from a CO2 laser. Our results show that the estimated expansion velocity of the plasma in the early stage (delay time is less than 100 ns) is almost 3 cm/μs, and decreases rapidly with delay time to about 0.3 cm/μs at later stage (delay time is larger than 800 ns) because of the thermalization collisions with buffer gas pressure of 1000 Pa. Fitting results of modified drag diffusion model indicate that the plasma plume maximum size is xst=15.2 mm, which is found to agree fairly well with the measured data of 16 mm.

吴涛, 王新兵, 王世芳, 谭荣. 基于阴影法的脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉膨胀特性研究[J]. 中国激光, 2013, 40(1): 0102003. Wu Tao, Wang Xinbing, Wang Shifang, Tan Rong. Research on Pulsed CO2 Laser Produced Sn Plasma Plume Expansion Properties by Shadowgraph Technique[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(1): 0102003.

本文已被 2 篇论文引用
被引统计数据来源于中国光学期刊网
引用该论文: TXT   |   EndNote

相关论文

加载中...

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!