مشخصه‌يابي و مقايسه ضرايب پلاسماي ليزري با روش ردياب لانگمير در فشارهاي پايين اتمسفر

Characterization and comparison of laser induced plasma parameters by Langmuir probe at low pressure

در اين پژوهش، پارامترهاي پلاسماي توليد شده در ميدان ليزر نانو ثانيه، نظير دماي الكتروني، چگالي يون و همچنين سرعت يون در فشارهاي مختلف گاز محيط به وسيله تك ردياب لانگمير مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از منحني مشخصه جريان ولتاژ ردياب، در فشارهاي مختلف (بازه 5^10×5 تا 10 ميلي‌بار) دماي الكترون در گستره eV 29-2 و همچنين چگالي يوني از مرتبه 3cm 10^ 13 در مقياس ميلي‌متري و 3cm 10^11 در مقياس سانتي‌متري از هدف تخمين زده شده است. در اين روش جدا از مشخصه جريان ولتاژ به دست آمده از ردياب لانگمير، با استفاده از زمان رسيدن بيشترين ذرات باردار (بيشينه سيگنال جريان) از لحظه تشكيل پلاسما مي‌توان سرعت ذرات را در فاصله مشخصي از محل تشكيل پلاسما يا سطح هدف به دست آورد. اندازه‌گيري زمان‌هاي ثبت شده از پرواز الكترون‌ها و يون‌ها، سرعت آنها را از مرتبه cm/s 10^7 براي الكترون‌ها و cm/s 6^ 10 براي يون‌ها برآورد مي‌كند. همچنين نتايج حاصل از اين آزمايش با مقادير به دست آمده در شرايط مشابه آزمايشگاهي به روش سايه‌نگاري مقايسه شده است.

In this paper, the electron temperature and ion density of laserproduced plasma in nanosecond regime in different pressure of ambient gas have been studied by using single Langmuir probe. Using the currentvoltage characteristics curve of probe, the value of electron temperature in different pressure (range of 105×105 mbar) is in the range of 229 eV and also the ion density estimated about 1013 cm3 in millimeter scale and 1011 cm3 in centimeters scale from target to probe. . It is important that regardless of IV characteristic of Langmuir probe, having time of maxim current signal of probe at certain distance from target surface, it would be possible to obtain the particles speed by time of flight method. The results show that the electrons and ions speeds are about 108 cm/s and 106cm/s respectively. Also the results of this experiment are Comparable with other techniques such as Shadowgraphy in the similar experimental conditions.