• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Часові параметри оптимальної реєстрації емісійного спектра при використанні мілісекундних лазерних імпульсів

Рубрика: 
РАДІОФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ПЛАЗМИ
Дзюбенко, МI, Дегтярьов, АВ, Колпаков, СМ, Прийомко, OO
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, 61085, Україна

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, пл. Свободи, Харків, 61022, Україна
E-mail: mid41@ukr.net
https://doi.org/10.15407/rej2020.04.030
Мова: українська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Отримані емісійні спектри сплаву міді і срібла з різними тривалостями реєстрації. Випромінювання, що потрапляє на фотоприймач спектрометра, складається з відбитого випромінювання лазера, лінійчастого спектра парів досліджуваної речовини і розігрітого матеріалу в конденсованій фазі. При збільшенні часу реєстрації спектра його фонова складова різко зростає. Мета роботи – вивчення умов взаємодії лазерних імпульсів мілісекундної тривалості з металами та визначення часових параметрів реєстрації оптичного сигналу випромінювання, які  забезпечують оптимальну реєстрацію емісійного спектра в діапазоні 400…800 нм.

Методи і методологія роботи. Основною проблемою при реєстрації емісійного спектра є наявність суцільної теплової компоненти.. Теоретично розраховано форму лазерного імпульсу для оптимальної реєстрації емісійного спектра. Показано, що чистота емісійного спектра залежить від тривалості його реєстрації. Процес мінімізації безперервної компоненти лазерного емісійного аналізу полягає у формуванні оптимальної форми лазерного імпульсу і підтримці її в процесі роботи. Емпірично встановлено, що оптимальний час реєстрації емісійного спектра при тривалості лазерного імпульсу 5 мс становить 1...3 мс.

Результати роботи. Встановлено, що основними факторами, які впливають на співвідношення інтенсивностей безперервного і лінійчастого спектрів, є теплофізичні властивості металу і форма імпульсу лазерного випромінювання, особливо крутизна його заднього фронту. При використанні в лазерному емісійному аналізі лазерів з квазіоптимальною формою імпульсу можна збільшити максимальну частоту оптимальної реєстрації емісійного спектра. Для тривалості імпульсу 3 мс і енергії 10 Дж максимальна частота лазера, за якої можливий лазерний емісійний аналіз, може скласти 70...75 Гц.

Висновок. Процес оптимізації лазерного емісійного аналізу полягає у формуванні оптимальної форми лазерного імпульсу і підтриманні її в процесі роботи.
Ключові слова: емісійний спектр, лазерне зварювання, лазерне різання, лазерний імпульс, тривалість, форма імпульсу

Стаття надійшла до редакції 12.05.2020
УДК 621.373.826
Radiofiz. elektron. 2020, 25(4): 30-37
Повний текст (PDF)

References: 

 

  1. Kinkade K., Nogee A., Overton G., Belforte D., Holton C. Annual Laser Market Review & Forecast: Lasers enabling lasers. Laser Focus World. 2018. Vol. 54, Iss. 1. Р. 42–67.
  2. Портативный LIBS-спектрометр Rigaku Katana. URL: http://ccsservices.ru/catalog/libs-spektrometry/portativnyy-libs-spektro...
  3. Лазерный анализатор элементного состава NanoLIBS-Q. URL: https://www.czl.ru/catalog/spektr/libs-spectrometers/nanolibs-q-spektrom...
  4. Портативный лазерный спектрометр (LIBS) металлов, почв, руд, песков, удобрений и т. п. URL: https://www.iskroline.ru/spectrometers/sciapslibs/
  5. Каюков С.В. Обработка металлов импульсным лазерным излучением миллисекундной длительности. Изв. Самарского научного центра РАН. 1999. № 1. С. 39–50.
  6. Афанасьева О.В., Лалазарова Н.А., Федоренко Е.П. Использование лазеров малой мощности в промышленных технологиях. Радиотехника: науч.-техн. сб. ХНУРЭ. Харьков, 2013. Вып. 175. C. 63–67.
  7. Кривцун И.В., Семёнов И.Л., Демченко В.Ф. Численный анализ процессов нагрева и конвективного испарения металла при обработке излучением импульсного лазера. Автоматическая сварка. 2010. № 1. C. 5–10.
  8. Воробьев В.С. Плазма, возникающая при взаимодействии лазерного излучения с твердыми мишенями. Успехи физ. наук. 1993. Т. 163, № 12. С. 51–82.
  9. Демтредер В. Лазерная спектроскопия. Основные принципы и техника эксперимента. Пер. с англ. под ред. И.И. Собельмана. Москва: Наука, 1985. 608 с.
  10. Развитие и применение квазиоптических и оптических методов и способов в радиофизических исследованиях в терагерцевой области спектра: отчет о НИР «Оплот». Ин-т радиофизики и электрон. им. А.Я. Усикова НАН Украины; рук. М.И. Дзюбенко, В.К. Киселев. Харьков, 2011. Кн. 3. 268 с. № ГР 0107U001081.
  11. Kushida T. Laser Induced Temperature Radiation. Jap. J. Appl. Phys. 1965. Vol. 4, Iss. 1. P. 73–84.
  12. Рывкин С.М., Салманов В.М., Ярошецкий И.Д. Тепловое излучение кремния под действием лазерного излучения. Физика твердого тела. 1968. Т. 10. С. 1052–1060.
  13. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. Пер. с англ. Москва: Мир, 1974. 470 с.