19109

۱۹۱۰۹

تأثير تابشدهي دوتپي و محيط برهمكنش بر فرآيند مادهبرداري فلزات و پديده انفجار فاز با ليزر نانوثانيه

دكتراي تخصصي

فيزيك اتمي و ملكولي

۱۳۹۰

۱۳۹۵/۱۱/۲۴

دكتر محمد حسين مهديه

فيزيك

در اين رساله، اثر محيط برهم كنش و تابش دهي دوتپي در برهم كنش پرتو ليزر تپي (با طول تپ نانوثانيه) و هدف رسانا مورد مطالعه قرار گرفت. ديناميك ماده برداري در دو محيط برهم كنش هوا و آب مقطر با استفاده از روش پرتو ليزر پمپ گمانه براي هدف نازك آلومينيومي بررسي شد. همچنين، پديده تشكيل و نابودي - حباب در محيط برهم كنش مايع با اين روش مشاهده و مطالعه شد. هدف آلومينيومي ضخيم، در دو پيكربندي تك تپي و دوتپي (به شيوه موازي با زمان هاي تاخير از مرتبه نانوثانيه) در شارهاي مختلف ليزري مورد تابش دهي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه مي توان نرخ ماده برداري را بر حسب شار به سه ناحيه تبخير عادي، انفجار فاز و شكست اپتيكي تقسيم كرد. مقايسه نرخ ماده برداري در دو پيكربندي نشان داد كه استفاده از پيش تپ باعث كاهش شار آستانه انفجار فاز در پيكربندي دوتپي شد. تابش دهي در دو محيط برهم كنش هوا (در فشار اتمسفر) و ارتفاع هاي مختلف آب مقطر انجام شد. در پيكربندي تك تپي، شار آستانه انفجار فاز بزرگتري براي ارتفاع هاي كوچكتر آب نسبت به هوا به دست آمد. در حاليكه براي ارتفاع هاي بزرگتر آب مقطر، شار آستانه انفجار فاز نسبت به هوا كاهش يافت. همچنين، نتايج نشان دادند كه در پيكربندي دوتپي، شار آستانه انفجار فاز براي تمام ارتفاع هاي آب نسبت به هوا مقدار كمتري دارد. به منظور بررسي اثر جذب پرتو ليزر توسط مواد وارد شده به محيط مايع بر نرخ ماده برداري، هدف تيتانيومي توسط پرتو ليزر تپي در پيكربندي تك تپي در محيط برهم كنش مايع تابش دهي شد. نتايج نشان دهنده كاهش نرخ ماده برداري با افزايش غلظت مواد وارد شده به مايع براي شارهاي مختلف ليزري استفاده شده در آزمايش، ارتفاع هاي مختلف آب و محيط هاي آب، اتانول و استون ميباشد.

1397/04/22

Nanosecond Pulsed Laser Induced Ablation and Phase Explosion in Metals and the Effects of Double Pulse configuration and Interaction Medium

7/13/2018 12:00:00 AM

In this thesis, the effect of double pulse configuration and interaction medium in laser induced ablation of metal targets were investigated. Using the pump- probe beam method, the laser ablation dynamics was studied in both air and distilled water ambient for a thin aluminum target. The bubble formation in the liquid ambient was also studied by using the pump- probe beam method. The bulk aluminum target was irradiated in single pulse and double pulse configurations (collinear configuration with nanosecond delay time) in a range of laser fluences. The results show that the ablation rate versus laser fluence is divided to three distinct regions; normal vaporization, phase explosion and optical breakdown regions. In comparison with single pulse irradiation, phase explosion threshold fluence is decreased in double pulse irradiation. Similar irradiations were carried out in distilled water ambient (with different water levels). In single pulse regime, higher values of phase explosion threshold fluence was obtained for low water levels when it compared to air ambient. However, for higher water levels, the threshold fluence decreased to lower values than that of air. In double pulse regime, the phase explosion threshold fluence was higher than that of air ambient for all water levels. In single pulse regime, the titanium target was irradiated by large number of pulses in different liquid ambients. The results show that the ablation rate is reduced with increasing the relative amount of ablated material in different laser fluences, liquid levels and liquid types.