Нелинейное ослабление лазерного излучения коллоидными продуктами абляции алюминиевой мишени в диметилсульфоксиде

Аннотация: Проведено исследование механизмов нелинейного ослабления наносекундного лазерного излучения наночастицами металлов. Наноразмерная коллоидная система получена при абляции мишени алюминия в диметилсульфоксиде и исследована методами спектроскопии в УФ и видимой областях, динамического рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что средний диаметр наночастиц алюминия равен 47 нм, система частично агрегирована, в ней имеются примеси углеродного происхождения, связанные с разложением диметилсульфоксида. С использованием метода z-сканирования показана возможность снижения коэффициента пропускания на длине волны 532 нм в пять раз при росте плотности энергии импульса от 22 мДж/см² до 2.9 Дж/см². Измерены оптоакустические сигналы и обнаружена сублинейная зависимость их амплитуды от энергии импульса. Оценены пиковые давления, составляющие при плотности энергии 3.26 Дж/см² для коллоидных продуктов абляции алюминия 1.6 МПа. На основе сублинейного характера зависимости амплитуды акустического сигнала от энергии импульса и давления сделан вывод о преобладающей роли процессов испарения в наблюдаемых эффектах. Предложена приближенная модель и оценены пиковые температуры наночастиц алюминия, составившие 3670 – 4090 К.

Ключевые слова: абляционный синтез, металлические наночастицы, z-сканирование, оптоакустический эффект, испарение, нелинейное ослабление излучения.