Исследование влияния растворенных в воде газов на процесс лазерного пробоя водных растворов наночастиц Cu Текст научной статьи по специальности «Физика»

Исследование влияния растворенных в воде газов на процесс лазерного пробоя водных растворов наночастиц Си

И.В. Баймлер1'2, А.В. Симакин1, С.В. Гудков1'2

1Институт общей физики им. А.М. Прохорова, РАН, Москва, Россия 2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская обл., Россия

ilyabaymler@yandex. ru

При оптическом пробое наблюдается образование плазмы, в которой не последнюю роль в поглощении оптического излучения играют свободные электроны [1] и основой для оптического пробоя является эффект развития электронной лавины [2]. При этом затравочные электроны появляются в результате многофотонной ионизации молекул или атомов газа [3]. Предполагается, что при оптическом пробое водных растворов растворенные в воде газы могут существенно влиять на процесс лавинообразного увеличения числа электронов. Кислород, как акцептор электронов, может в существенной мере замедлять развитие лавины электронов. Инертные газы не должны существенно влиять на процесс, а газы способные донировать электрон, должны ускорять развитие лавины электронов. Данное предположение было экспериментально проверено в работе с помощью водных коллоидных растворов наночастиц насыщенных молекулярным кислородом, атмосферными газами, аргоном и молекулярным водородом, эффект влияния растворенных в воде газов проявляется как в изменении светимости плазменных вспышек, так и в изменении амплитуды акустических сигналов, рис.1.

Си NPs concentration, nri1 Си NPs concentration, тГ1

Рис.1 Влияние растворенных в воде газов на интенсивность (A) интегральных акустических сигналов и (B) светимости плазмы в

зависимости от концентрации наночастиц Cu.

Исследование было выполнено при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (19-02-00061).

[1] A. Vogel, K. Nahen, D. Theisen and J. Noack, Plasma formation in water by picosecond and nanosecond Nd:YAG laser pulses. I. Optical breakdown at threshold and superthreshold irradiance, in IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 2, no. 4, pp. 847-860, (1996)

[2] C. H. Fan, J. Sun, and J. P. Longtin, Breakdown threshold and localized electron density in water induced by ultrashort laser pulses, Journal of Applied Physics 91, 2530, (2002)

[3] A. Alberti, A. Munafo, M. Koll, M. Nishihara, C. Pantano, JB. Freund, GS. Elliott, M. Panesi, Laser-induced non-equilibrium plasma kernel dynamics, J. Phys. D Appl. Phys., 53 025201, (2019)