Динамика лазерного факела в процессе синтеза наночастиц

В работе методами скоростной фоторегистрации свечения и тени исследуется динамика лазерного факела, возникающего с поверхности твердых мишеней (YSZ, YAG:Nd, графит) под действием импульса излучения CO₂-лазера длительностью ~500 мкс (по уровню 0.03), энергией 1.0 — 1.3 Дж и пиковой мощностью 6 — 7 кВт. Указанные мишени использовались для синтеза нанопорошка методом лазерного испарения. В ходе исследований обнаружено, что в случае мишеней из YSZ и YAG:Nd спустя ~200 мкс после завершения лазерного импульса на фотографиях появляются темные прямолинейные треки от крупных частиц. Появление в нанопорошке крупных частиц (~10 мкм) связывается с растрескиванием области мишени, где произошла кристаллизация расплава вещества на дне кратера лазерного факела. Такое предположение подтверждается отсутствием крупных частиц при использовании лазерных мишеней из графита, который сублимируется без образования расплава. Дополнительное подтверждение этой гипотезы дали результаты трехмерных численных расчетов остывания кратера, образующегося под действием лазерных импульсов различной формы.