Физика

Описаны изменения механизмов ионизации в инфракрасном диапазоне

NTU Singapore

Физики из МГУ и Университета Бордо проследили изменение механизмов ионизации от видимого до среднего инфракрасного диапазона. Исследование поможет разработать новые методы микрообработки, приблизит создание сенсоров нового типа, а также будет полезно в биомеханике и реабилитационной инженерии. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Группа ученых кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ исследует механизмы пробоя вещества — необратимого изменения структуры под воздействием лазерного излучения с разной длиной волны. При повреждении материала ультракороткими импульсами первым шагом является генерация плазмы — возбуждение и ионизация электронов. Механизмы ионизации зависят от длины волны воздействующего излучения. В видимом диапазоне преобладает многофотонная ионизация, в то время как в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне генерация электронов происходит за счет туннельного механизма. Затем энергия электронов увеличивается благодаря взаимодействию с лазерным импульсом, чей характер также зависит от длины волны. В видимой области спектра нагрев крайне неэффективен, а в области длин волн 3–4 мкм электроны очень быстро увеличивают свою энергию. Однако на больших длинах волн механизм нагрева снова меняется, и эффективный набор энергии прекращается.

«В данной работе нам впервые удалось проследить изменение описанных механизмов от видимого диапазона длин волн до среднего инфракрасного как экспериментально, так и с помощью численного моделирования. Полученная информация позволяет судить о зависимости порога повреждения материала от длины волны», — рассказал один из авторов исследования Федор Потемкин.

Ученые разрабатывают фемтосекундные источники лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне, что позволяет им контролировать лазерные импульсы и управлять их параметрами при проведении экспериментов. Кроме того, авторы создали теоретическую модель и написали комплекс программ для расчета процессов ионизации. Результаты работы важны для развития оптических компонент среднего ИК-диапазона, так как для развития самих лазерных источников необходимы оптические покрытия и элементы с высокой прочностью. Например, полученные данные помогут повысить точность микрообработки, сделать этот процесс более управляемым и предсказуемым; а также будут актуальны для создания сенсоров и реабилитационной инженерии.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.