Вплив тривалості лазерного імпульсу на кінетику індукованого лазером теплового випромінювання поруватих вуглецевих матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.5.297Ключові слова:
iндуковане лазером теплове випромiнювання, кiнетика, поруватий вуглецьАнотація
Дослiджено форму iмпульсних сигналiв iндукованого лазером теплового випромiнювання поруватого вуглецевого матерiалу при варiюваннi тривалостi iмпульсiв лазерного збудження вiд 20 до 40 нс. Виявлено, що амплiтуда i тривалiсть iмпульсiв теплового випромiнювання суттєво залежать вiд тривалостi лазерних iмпульсiв. Зокрема, зареєстровано збiльшення тривалостi iмпульсiв свiчення з 70 до 200 нс, що зумов-лено змiнами розподiлу температури в залежностi вiд глибини у поверхневому шарi опромiнюваного матерiалу. Проведено комп’ютерне моделювання процесiв iмпульсного лазерного нагрiвання i формування сигналiв теплового випромiнювання. Результати моделювання показали задовiльне узгодження з результатами вимiрювань.
Посилання
1. L. Hou, F. Yin, S. Wang, J. Sun, H. Yin. A review of thermal effects and substrate damage control in laser cleaning. Optics and Laser Technology 174, 110613 (2024).
https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.110613
2. N.Y. Galan-Freyle, L.C. Pacheco-Londono, A. FigueroaNavedo, S.P. Hernandez-Rivera. Standoff laser-induced thermal emission of explosives. Proc. SPIE 8705, 870508 (2013).
https://doi.org/10.1117/12.2016067
3. A. Tsuge, Y. Uwamino, T. Ishizuka. Applications of laserinduced thermal emission spectroscopy to various samples. Appl. Spectrosc. 43, 1145 (1989).
https://doi.org/10.1366/0003702894203598
4. A. Mandelis. Laser infrared photothermal radiometry of semiconductors: Principles and applications to solid state electronics. Solid-State Electron. 42, 1 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0038-1101(97)00238-4
5. S. Pham Tu Quoc, G. Cheymol, A. Semerok. New contactless method for thermal diffusivity measurements using modulated photothermal radiometry. Rev. Sci. Instrum. 85, 054903 (2014).
https://doi.org/10.1063/1.4874195
6. G.N. Pearson, M. Harris, D.V. Willetts, P.R. Tapster, P.J. Roberts. Differential laser absorption and thermal emission for remote identification of opaque surface coatings. Appl. Opt. 1997 36, 2713 (1997).
https://doi.org/10.1364/AO.36.002713
7. Z.H. Lim, A. Lee, Y. Zhu, K.-Y. Lim, C.-H. Sow. Sustained laser induced incandescence in carbon nanotubes for rapid localized heating. Appl. Phys. Lett. 94, 073106 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3083554
8. C.I.S. Filho, A.L. Oliveira, S.C.F. Pereira, G.F. de Sa, L.L. da Luz, S. Alves. Bright thermal (blackbody) emission of visible light from LnO2 (Ln = Pr, Tb), photoinduced by a NIR 980 nm laser. Dalton Trans. 48, 2574 (2019).
https://doi.org/10.1039/C8DT04649B
9. C. Schulz, B.F. Kock, M. Hofmann, H. Michelsen, S. Will, B. Bougie, R. Suntz, G. Smallwood. Laser-induced incandescence: Recent trends and current questions. Appl. Phys. B 83, 333 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00340-006-2260-8
10. W. Strek, R. Tomala, M. Lukaszewicz, B. Cichy, Y. Gerasymchuk, P. Gluchowski, L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, D. Hreniak. Laser induced white lighting of graphene foam. Sci. Rep. 7, 41281 (2017).
https://doi.org/10.1038/srep41281
11. P.O. Witze, S. Hochgreb, D. Kayes, H.A. Michelsen, C.R. Shaddix. Time-resolved laser-induced incandescence and laser elastic-scattering measurements in a propane diffusion flame. Appl. Opt. 40, 2443 (2001).
https://doi.org/10.1364/AO.40.002443
12. M. Ditaranto, C. Meraner, N.E.L. Haugen, I. Saanum. Influence of long pulse duration on time-resolved laserinduced incandescence. Appl. Phys. B 112, 359 (2013).
https://doi.org/10.1007/s00340-013-5546-7
13. X. Xu, C.P. Grigoropoulos, R.E. Russo. Nanosecond-timeresolution thermal emission measurement during pulsed excimer-laser interaction with materials. Appl. Phys. A 62, 51 (1996).
https://doi.org/10.1007/BF01568087
14. H.A. Michelsen. Understanding and predicting the temporal response of laser-induced incandescence from carbonaceous particles. J. Chem. Phys. 118, 7012 (2003).
https://doi.org/10.1063/1.1559483
15. L. Landstrom, K. Elihn, M. Boman, C.G. Granqvist, P. Heszler. Analysis of thermal radiation from laser-heated nanoparticles formed by laser-induced decomposition of ferrocene. Appl. Phys. A 81, 827 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00339-005-3284-3
16. S.E. Zelensky, T. Aoki. Decay kinetics of thermal radiation emitted by surface layers of carbon materials under pulsed laser excitation. Opt. and Spectr. 127, 931 (2019).
https://doi.org/10.1134/S0030400X19110298
17. V. Karpovych, O. Tkach, K. Zelenska, S. Zelensky, T. Aoki. Laser-induced thermal emission of rough carbon surfaces. J. Laser Appl. 32, 012010 (2020).
https://doi.org/10.2351/1.5131189
18. S.E. Zelensky, O.S. Kolesnik, V.P. Yashchuk. The role of air in laser-induced thermal emission of surface layers of porous carbon materials. Ukr. J. Phys. 68, 652 (2023).
https://doi.org/10.15407/ujpe68.10.652
19. S.E. Zelensky, O.S. Kolesnik, V.P. Yashchuk. Kinetics of laser-induced thermal emission of porous carbon materials: Dependence on laser wavelength. Ukr. J. Phys. 69, 143 (2024).
https://doi.org/10.15407/ujpe69.3.143
20. V. Karpovych, K. Zelenska, S. Yablochkov, S. Zelensky, T. Aoki. Evolution of laser-induced incandescence of porous carbon materials under irradiation by a sequence of laser pulses. Thai J. Nanosci. Nanotechnol. 2 (2), 14 (2017).
21. S. Zelensky. Laser-induced heat radiation of suspended particles: A method for temperature estimation. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1, 454 (1999).
https://doi.org/10.1088/1464-4258/1/4/306
22. S. Zelensky. Laser-induced heat radiation in borate glass. J. Phys.: Condens. Matter 10, 7267 (1998).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/32/017
23. S.E. Zelensky, L.V. Poperenko, A.V. Kopyshinsky, K.S. Zelenska. Nonlinear characteristics of laser-induced incandescence of rough carbon surfaces. Proc. SPIE 8434, 84341H (2012).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
