В настоящее время существует обширный круг задач, решением которых является плазма, образующаяся при взаимодействии мощного лазерного излучения с веществом мишени. При этом, в зависимости от конкретной прикладной задачи, для возбуждения плазменного факела могут использоваться лазерные импульсы с различной длиной волны, энергией, длительностью и формой импульса. Регистрация эмиссионных спектров лазерной плазмы осуществляется в условиях нормальной атмосферы без предварительной подготовки мишеней. В процессе возбуждения плазмы на поверхности мишени, находящейся в газовой атмосфере, в эмиссионном спектре лазерной плазмы возникает ряд особенностей, по сравнению с плазмой, получаемой в условиях вакуума. Данные особенности могут существенно повлиять на результаты эксперимента при использовании лазерной искровой спектроскопии в натурных условиях. В связи с этим исследование спектральных характеристик плазменного факела, генерируемого лазерным излучением на поверхности твердого тела при различных давлениях окружающего газа и лазерными импульсами различных параметров представляется актуальным. Для определения параметров лабораторной лазерной плазмы возможно использование различных контактных и дистанционных методов диагностики плазмы, однако предпочтение отдается бесконтактным спектральным методам диагностики. Наряду с неоспоримыми достоинствами метода диагностики плазмы с использованием эмиссионных спектров существуют несколько факторов, ограничивающих в ряде случаев его информативность. В настоящее время плазма используется не только как объект научных исследований, но и как рабочее тело при решении различных производственных задач. [1] Спектр применений весьма широк - от воздействия на биологическую ткань потоком плазмы до переработки токсичных и радиоактивных отходов. Благодаря плазменным технологиям можно существенно повысить производительность плавильных и термических агрегатов, наносить новые типы покрытий, синтезировать новые вещества, получать ультрадисперсные порошки, резать любые типы материалов.
Целью работы является изучение состава плазменно-эрозионного факела стеклоуглеродной мишени при лазерной абляции в воздухе с помощью спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы при вариации параметров излучения.
Задачи, которые необходимо решить для достижения данной цели:
1) Изучить основы вакуумно-плазменных технологий.
2) Рассмотреть возможность использования спектрального анализа в исследовании плазменно-эрозионного факела.
3) Провести эксперименты по определению спектрального состава плазменно-эрозионного факела на поверхности стеклоуглерода.
Современные тенденции в микроэлектронике требуют создания качественных пленок нанометровых толщин, постоянно повышаются требования к однородности и гладкости поверхности получаемых структур. Для выращивания пленок требуемого качества перспективен метод лазерно-плазменного напыления, так как в процессе роста участвуют высокоэнергетические частицы плазмы, что позволяет получать сплошные пленки с высокой эпитаксией и кристаллическим совершенством.
В ходе работы были изучены основы вакуумно-плазменных технологий, изучены понятия плазмы, методы ее образования, сферы ее использования.
Рассмотрены способы изучения плазменно-эрозионного факела методами спектроскопического анализа.
Проведены эксперименты по созданию плазменно-эрозионного факела стеклоуглеродной мишени в лабораторных условиях, при различных параметрах лазерного излучения. Определен состав данного плазменно-эрозионного факела, выявлены возбужденные линии углерода С1+, С2+ и примеси
Ar1+, N2+, О1+, О5+, Ne1+, Кг2+, с помощью таблиц Зайделя.
