Особливості процесів утворення іонізованих компонентів лазерної плазми під дією на поверхню випромінювання ексимерного лазера та лазера на парах міді

7. I. I. Opachko, L. L. Shimon, A. N. Malinin, B. V. Shkoba, B. J. Homjak Mass-spectrometer and projecting microscope setup // V Summer School and International Symposium on the Physics of the Ionised gases. – Dubrovnic. – 1990. – p. 2. 26.

8. A. N. Malinin, I. I. Opachko, L. L. Shimon, B. V. Shkoba, B. Ja. Homjak, Laser mass-spectrometry of the surfaces of XeCl laser active elements Laser and particle beams // Proc. 21ECLIM. – Warsawa. – 1991. pp. 181-183.

9. A. N. Malinin, I. I. Opachko, L. L. Shimon, B. V. Shkoba, B. Ja. Homjak Ions emission peculiarities at interaction of copper laser periodic pulse with a solid surface // Proc. XXVII Colloquium Spectroscopicum Internationale. – Norway. – Bergen. – Griey Hall. – 1991. – June 9-14.

10. Н. С. Белокриницкий, В. М. Добош, А. Н. Малинин, И. И. Опачко, Б. Я. Хомяк, Л. Л. Шимон, Б. В. Шкоба Лазерная масс-спектрометрия поверхности конструктивных элементов XeCl-лазера // Тезисы докладов III Межреспубликанского семинара. – Гродно. – 1992. – с. 23.

11. А. Н. Малинин, Н. С. Белокриницкий, В. В. Браславец, В. М. Добош, С. А. Евдокимов, И. И. Опачко, Б. Я. Хомяк, Л. Л. Шимон, Б. В. Шкоба Влияние состава, примесей и температуры на генерацию и ресурс работы XeCl-лазера // Тезисы докладов III Межреспубликанского семинара. – Гродно. – 1992. – с. 24.

12. А. Н. Малинин, Н. С. Белокриницкий, Л. Л. Шимон, И. И. Опачко, Б. В. Шкоба, В. М. Добош, Б. Я. Хомяк Работа XeCl-лазера в широком температурном интервале // Международная конференция «Современные проблемы лазерной физики и спектроскопии». – Гродно. – 1993. – с. 211-213.

13. A. N. Malinin, N. S. Belokrinitsky, L. L. Shimon, I. I. Opachko, B. V. Shkoba, B. Ya. Khomyak Diagnostics of XeCl-laser in wide temperature range // Proceedings of Satelite Conf. to Sixteenth Congress of Commission for Optics. – Hungary. – Pech. – 1993. – v. 2. – p. 88-91.

14. I. I. Opachko, L. L. Shimon, A. N. Malinin, B. V. Shkoba, B. Ya. Khomyak Mass-spectrometric study of ablation and stimulated desorption processes under UV-radiation of excimer XeCl-laser // Proceedings of Satelite Conf. to Sixteenth Congress of Commission for Optics. – Hungary. – Pech. – 1993. – v. 2. – p. 92.

15. B. V. Shkoba, L. L. Shimon, I. I. Opachko, A. N. Malinin, B. Ya. Khomyak Multivave pulsed UV excimer laser // National physics conference. – Romania. – Sibiu. – 1994. – (September 21-24). – p. 87.

16. I. I. Opachko, L. L. Shimon, A. N. Malinin, B. V. Shkoba, V. M. Dobosh, B. Ya. Khomyak Mass-spectrometric of ablation and stimulated desorption processes under UV-radiation of XeCl-laser // National physics conference. – Romania. – Sibiu. – 1994. – (September 21-24). – p. 88.

17. A. N. Malinin, L. L. Shimon, I. I. Opachko, B. V. Shkoba, V. M. Dobosh, B. Ya. Khomyak Physico-chemical possibilities of increasing energy and life-time characterystics of a compact gas-discharge pulse periodic excimer XeCl-laser // National physics conference. – Romania. – Sibiu. – 1994. – (September 21-24). – p. 94.

18. О. М. Малінін, Л. Л. Шимон, І. І. Опачко, Б. Я. Хом'як Фізико-хімічні можливості покращення енергетичних та ресурсних характеристик малогабаритного газорозрядного імпульсно- періодичного ексимерного XeCl-лазера // Міжнародна наукова конференція присвячена 150-річчю від дня народження видатного українського фізика і електротехніка Івана Пулюя. – Львів. – 1995. – с. 165-166.

19. A. N. Malinin, L. L. Shimon, I. I. Opachko, V. M. Dobosh, B. Ya. Khomyak Physico- chemical ways of enhancing the output radiation energy and service life of a compact gas-discharge pulse-periodic excimer XeCl laser // Proc. XX IQEC 96. – Sydney. – 1996. – WL84.

 

Захищаються 19 наукових праць.

Досліджена динаміка іонної емісії при резонансному і нерезонанс-ному поглинанні лазерного випромінювання поверхнею і її кореляція з відбивними властивостями області поглинання. Запропоноване застосування активного елемента ЛПМ для швидкісної реєстрації відбивних властивостей опромінюваної мішені. Встановлені особли-вості дії на поверхню імпульсно-періодичного випромінювання ЛПМ.

Ключові слова: ексимерний лазер, лазер на парах міді, резонансне і нерезонансне поглинання, лазерна мас-спектрометрія, іонна емісія, лазерна плазма.

 

Защищаются 19 научных работ.

В работе впервые с помощью квантового усилителя яркости (КПЯ) на базе активного элемента лазера на парах меди исследована динамика ионной эмиссии при резонансном и нерезонансном поглощении лазерного излучения паром и ее корреляция с отражательными способностями области поглощения. При этом для алюминия возможно резонансное поглощение паром излучения XeCl-лазера ( 308 нм) с последующим переизлучением. Расчеты для этого случая дают зависимость от времени характера ионной эмиссии, а также температуры и концентрации ядра плазменного сгустка с двумя максимумами. Эти параметры влияют на динамику отражательных способностей плазмы. В случае нерезонансно поглощающей графитовой мишени имеем, соответственно, зависимости эмиссии и динамики изменения параметров плазмы с одним максимумом.

Использование для масс-спектрометрического анализа состава поверхности лазерного излучения УФ диапазона имеет свои преимущества, поскольку в этом случае возможно реализовать режим, в котором отсутствует нежелательный эффект «взрывного» испарения, что особенно важно при анализе тонких пленок поверхностного слоя в диапазоне толщин l 0, 1 мкм. При этом для излучения XeCl-лазера ( 308 нм) плотностью мощности q = (1 5) 107 Вт/см2 толщина слоя мишени, экстрагируемого за импульс, составляет 0, 01 0, 02 мкм, а низкие энергии емиттированных ионов (единицы электронвольт) дают возможность отказаться от энергоанализатора, повысив, тем самым, чувствительность масс-спектрометрии в 102 раз. Средняя степень ионизации испаряемого конденсата в этом случае на 1, 5 2 порядка превышает степень ионизации при облучении мишени излучением ИК диапазона, что в сочетании с низкими энергиями емиттированных ионов дает возможность понизить концентрационную границу регистрации примесей в 103 104 раз, и довести ее до 10-8%.

В работе, также, представлены результаты исследования эмиссии ионов под действием на поверхность излучения лазера на парах меди (ЛПМ). В отличие от импульсных лазеров импульсно-периодический характер (с высокой частотой следования импульсов ~10 кГц) излучения ЛПМ вносит свои особенности в эмиссию, обусловленные:

– высокой средней междуимпульсной температурой поверхности и связанной с ней непрерывной составляющей потока частиц;

– образованием кратера и связанными с этим кумулятивными процессами при расширении образованной плазмы.

С учетом этих особенностей и в зависимости от условий фокусирования выделены и классифицированы четыре качественно разных режима ионизации: взрывной, многофотонный, «кумулятивный» и термоэмиссионный. Выявлены нелинейные эффекты ионизации и самофокусировки под действием импульсно-периодического излучения ЛПМ на поверхность связанные с возникновением устойчивых пространственных структур и исследована их корреляция с особенностями ионной эмиссии.

Ключевые слова: эксимерный лазер, лазер на парах меди, резонансное и нерезонансное поглощение, лазерная масс-спектрометрия, ионная эмиссия, лазерная плазма.

 

19 scientific works are being defended.

The ionic emission dynamics at resonant and nonresonant absorption of laser radiation by the surface and its correlation with reflective properties of the absorption region has been investigated. The usage of CVL active element has been proposed for a speedy recording of reflective properties of the target under irradiation. The peculiarities of the action of CVL pulsed – periodic radiation have been established.

Key words: excimer laser, copper vapour laser, resonant and nonre-sonant absorption, laser mass-spectrometry, ion emission, laser plasma.