تحلیل تجربی پلاسمای لیزری در محیطهای مختلف با تکنیک سایهنگاری و کاربرد آن در پایش محیطی حساس
نویسندگان
1 پژوهشگر، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.
2 پژوهشگر، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.
3 پژوهشگر، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.
doi
چکیده
پلاسما بهعنوان فاز چهارم ماده، دارای ویژگیهایی است که آن را برای مطالعات آزمایشگاهی و کاربردهای فناوری مناسب میسازد. در این پژوهش، پارامترهای کلیدی پلاسما شامل سرعت انتشار، دما و چگالی با استفاده از تکنیک سایهنگاری اندازهگیری شدند. آزمایشها با لیزر Nd:YAG در دو انرژی ۱۴۰ و ۲۰۰ میلیژول و در دو محیط متفاوت هوا و آب انجام گرفت. برای ایجاد پلاسما از طول موج ۱۰۶۴ نانومتر و برای تصویربرداری سایهنگاری از هارمونیک دوم با طول موج ۵۳۲ نانومتر استفاده شد. تصاویر ثبتشده در فواصل زمانی ۱ تا ۱۰ میکروثانیه امکان تحلیل گسترش جبهه موج پلاسما را فراهم کردند. نتایج نشان داد که سرعت انتشار پلاسما در هوا بهطور میانگین ۳٫۵۴ کیلومتر بر ثانیه و در آب ۲٫۷۴ کیلومتر بر ثانیه است، دمای پلاسمای هوا ۳۴۳۵ درجه کلوین و در آب ۲۰۰۸ اندازهگیری شد و چگالی آن نیز در هوا برای انرژیهای ۱۴۰ و ۲۰۰ میلیژول به ترتیب ۵٫۰۴ و ۵٫۳۵ کیلوگرم بر مترمکعب و در آب ۴٫۹۱ و ۴٫۹۵ کیلوگرم بر مترمکعب برآورد شد. تحلیل تغییرات زمانی پارامترها افت تدریجی دما، سرعت و چگالی پس از تشکیل پلاسما را نشان داد. این مطالعه نشان میدهد که سایهنگاری ابزار مناسبی برای تحلیل دقیق پلاسمای لیزری در محیطهای مختلف است و ویژگیهای حساس و دینامیک آن امکان کاربرد در سامانههای رمزنگاری نوری و پایش محیطی حساس را فراهم میآورد. الگوهای فضایی و زمانی پلاسما میتوانند به عنوان کانال رمزگذاری داده یا شاخصهای محیطی عمل کنند، به طوری که تغییرات کوچک محیطی اثر مستقیمی بر پارامترها داشته باشد.
