Кінетика індукованого лазером теплового випромінювання поруватих вуглецевих матеріалів: залежність від довжини хвилі лазера
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.3.143Ключові слова:
iндуковане лазером теплове випромiнювання, кiнетика, поруватий вуглецьАнотація
Дослiджено форму iмпульсних сигналiв iндукованого лазером теплового випромiнювання поруватого вуглецевого матерiалу при збудженнi першою та другою гармонiками неодимового лазера. Виявлено, що тривалiсть iмпульсiв теплового випромiнювання суттєво залежить вiд довжини хвилi лазерного збудження, що зумовлено вiдмiнностями глибини проникнення лазерного випромiнювання у поверхневий шар. Зазначений ефект є актуальним за умови, якщо у дослiджуваному матерiалi глибина проникнення лазерного випромiнювання перевищує довжину теплової дифузiї за час порядку тривалостi лазерного iмпульсу. Проведено комп’ютерне моделювання процесiв iмпульсного лазерного нагрiвання i формування сигналу теплового випромiнювання. Результати моделювання показали задовiльне узгодження з результатами вимiрювань.
Посилання
L.T. Lin, D.D. Archibald, D.E. Honigs. Preliminary studies of laser-induced thermal emission spectroscopy of condensed phases. Appl. Spectrosc. 42, 477 (1988).
https://doi.org/10.1366/0003702884427852
S. Chen, C.P. Grigoropoulos. Noncontact nanosecondtime-resolution temperature measurement in excimer laser heating of Ni-P disk substrates. Appl. Phys. Lett. 71, 3191 (1997).
https://doi.org/10.1063/1.120286
D. Wasserman. Nanosecond modulation of thermal emission. Light: Sci. Appl. 8, 68 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41377-019-0179-1
N. Moteki, N. Takegawa, K. Koizumi, T. Nakamura, Y. Kondo. Multiangle polarimetry of thermal emission and light scattering by individual particles in airflow. Aerosol Science and Technology 45, 1184 (2011).
https://doi.org/10.1080/02786826.2011.583299
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
G. Aprilis, C. Strohm, I. Kupenko, S. Linhardt, A. Laskin et al. Portable double-sided pulsed laser heating system for time-resolved geoscience and materials science applications. Rev. Sci. Instr. 88, 084501 (2017).
https://doi.org/10.1063/1.4998985
Y. Zhang, P. Sun, L. Liu, D.-X. Wang, S.-Y. Chen et al. Effects of Li ions on the thermal radiation induced by NIR laser in rare earth doped oxide. Spectroscopy and Spectral Analysis 38, 2725 (2018).
J. Deng, Z. Du, L.R. Benedetti, K.K.M. Lee. The influence of wavelength-dependent absorption and temperature gradients on temperature determination in laser-heated diamond-anvil cells. J. Appl. Phys. 121, 025901 (2017).
https://doi.org/10.1063/1.4973344
L. Landstrom, K. Elihn, M. Boman, C.G. Granqvist. 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
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
S.E. Zelensky, T. Aoki. Decay kinetics of thermal radiation emitted by surface layers of carbon materials under pulsed laser excitation. Optics and Spectroscopy 127, 931 (2019).
https://doi.org/10.1134/S0030400X19110298
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
K. Zelenska, S. Zelensky, A. Kopyshinsky, S. Rozouvan, T. Aoki. Laser-induced incandescence of rough carbon surfaces. Jpn J. Appl. Phys. Conf. Proc. 4, 011106 (2016).
https://doi.org/10.56646/jjapcp.4.0_011106
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
K.S. Zelenska, S.E. Zelensky, O.S. Kolesnik, T. Aoki, P.O. Teselko. Laser-induced thermal emission of carbon microparticles on transparent heat-sink substrates. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics 26, 201 (2023).
https://doi.org/10.2139/ssrn.4042483
S.E. Zelensky, A.S. Kolesnik, A.V. Kopyshinsky, V.V. Garashchenko, K.S. Zelenska, V.M. Stadnytskyi, E.V. Shinkarenko. Thermal emission of carbon microparticles in polymer matrices under pulsed laser excitation. Ukr. J. Phys. 54, 983 (2009).
M. Kokhan, I. Koleshnia, S. Zelensky, Y. Hayakawa, T. Aoki. Laser-induced incandescence of GaSb/InGaSb surface layers. Optics and Laser Technology 108, 150 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.06.053
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).
A. Savvatimskiy. Resistivity and heat capacity for solid graphite up to 3000 K. In: Carbon at High Temperatures. Springer Series in Materials Science, 134 (Springer, 2015).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-21350-7_2
C.Y. Ho, R.W. Powell, P.E. Liley. Thermal conductivity of the elements: A comprehensive review. J. Phys. Chem. Reference Data 3, Suppl. No. 1 (1974).
M.N. Polyanskiy. Refractive index database. https:// refractiveindex.info.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
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}
