قياس معلمات البلازما للتيتانيوم النانوي باستخدام مطيافية الانهيار المستحث بالليزر في ظل ظروف مختلفة

الباحث

منتظر شهاب أحمد

المشرف

حيدر عبدالرضا صالح - قصي عدنان عباس

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

LIBS; Plasma parameters; Titanium nanomaterials; Electron temperature

تم في هذا العمل استخدام الليزر النبضي النيودينيوم: ياك ذو زمن نبضة 10 نانوثانية وتكرار نبضة 6 هرتز وقطر بقعة الليزر 2 مليميتر sic طاقات مختلفة )200 و 300 و 400 (mJ كمصدر لمطيافية البلازما المستحثة بالليزر (LIPS) على االاهداف الكبيرة والميكروية والنانوية من عنصر التيتانيوم. تم فحص خصائص استخدام طريقة ال LIPS عند طاقات الليزر المختلفة ، وعند ظروف بيئية مختلفة وأظهرت الظروف التشغيلية المختلفة النتائج التالية: ازدادت كل من درجة حرارة البلازما وكثافة البلازما وشدة الانبعاث مع زيادة طاقة الليزر. كذلك ازدادت درجة حرارة البلازما بشكل طفيف ¢ بينما زادت الكثافة بشكل ملحوظ . وكذلك تعززت شدة خطوط الانبعاث للهدف النانوي مقارنة بالأهداف الماكروية والكبيرة في جميع الظروف المختلفة من el sell) المحيطء الهواء تحت الفراغ ، وفي Ap عند مستويات فراغ مختلفة). كذلك تنخفض درجة حرارة البلازما ، بينما تزداد كثافة البلازما مع زيادة ضغط الفراغ من 2 إلى 8 Torr ، بسبب زيادة تصادم الإلكترونات. بينما تقل شدة الانبعاث مع زيادة الضغط. تشير القيم العالية لمعامل Keldysh لطاقات الليزر المختلفة لهدف التيتانيوم ( 20.22 و 16.49 و 7 عند 200 و 300 و 400 (mJ إلى أن آلية التأين تحدث بواسطة عملية تسمى عملية تعدد الفوتونات Yau من عملية المجالات المنبعثة والتي تعزز من عملية الانهيار. إن أفضل طريقة لتعزيز شدة اشارة ال LIPS وتحسينها لتكون قابلة للفحص والقراءة هي استخدام هدف نانوي Yar من هدف كبير او مايكروي أو عن طريق تغطية الهدف الكبير بمادة نانوية ، حيث تعمل الجسيمات النانوية كأنظمة معزولة حرارياً ، وبالتالي خفض عتبة الانهيار وتعزيز شدة الانبعاث.

In this work, a Q-switched Nd: YAG laser of 10 ns pulse duration, 6 Hz pulses repetition, and 2 mm spot diameter at different pulses energies (200, 300, and 400 mJ) was used as a source for the laser-induced plasma spectroscopy (LIPS) from bulk, micro, and nano- Titanium targets. The characteristics of LIPS using were investigated at different laser energies, and different environmental conditions show the following results: The plasma temperature, plasma density, and emission intensity increased with increasing the laser energy. The plasma temperature was slightly increased, while the density significantly increased, and the emission lines intensity was enhanced for the nano target compared with the micro and bulk targets, in all conditions (ambient air, in the air under vacuum, and in Ar under different vacuum levels). The plasma temperature decreased, while the plasma density increased with increasing the vacuum pressure, from 2 to 8 Torr, due to increasing the electron collisions. While the LIPs intensity decreased with increasing pressure. All plasma parameters satisfy the plasma criteria. The high values of the Keldysh parameter for the different laser energies from the Ti target (20.22, 16.49, and 14.27 at 200, 300, and 400 mJ) indicate that the ionization mechanism occurs by multiphoton process rather than by field emission, which can enhance the breakdown. The formation of the started electrons acts as seeds enhancing the breakdown and plasma emission. From the foregoing, the best way to enhance the intensity of the LIPS and improve it to be distinct is to use a nano-target instead of a bulk target or by covering the bulk target with a nanomaterial, whereby the nanoparticles act as nearly thermally isolated systems, thus lowering the breakdown threshold and enhancing the emission intensity.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب