Zn-Al қорытпа плазмасының электрондық температурасы мен тығыздығын оптикалық спектроскопиялық диагностикалау: лазер энергиясының плазма параметрлеріне әсері
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N3/75-83Кілт сөздер:
Zn-Al қорытпасы, плазманың оптикалық спектроскопиясы, плазма қасиеттері мен параметрлеріАңдатпа
Бұл зерттеуде мырыш пен алюминий қорытпасынан алынған плазманың қасиеттері лазерлік спектроскопия әдістерімен зерттелді. Қорытпа жергілікті өндірісте дайындалған және оның құрамы сәйкесінше 20–80% мырыш пен алюминийден тұрды. Лазер энергиясы 500-ден 900 мДж-ге дейін бапталатын режимде қолданылған, негізгі толқын ұзындығы 1064 нм болатын иттрий-алюминий гранатына (YAG) негізіндегі неодим-легирленген лазер пайдаланылды. Бұл плазманың тәртібін зерттеу және оның жалпы қасиеттерін, соның ішінде электрон тығыздығы мен температурасын анықтау үшін жүргізілді. Электрондардың температурасын анықтау үшін Больцман диаграммасы әдісі қолданылды, ал электрон тығыздығын есептеу үшін Штарк жіктеу әдісі пайдаланылды. Осы екі негізгі параметр негізінде плазманың қосымша сипаттамалары есептеліп, анықталды. Зерттеу нәтижелері лазер энергиясының плазма параметрлеріне айқын әсерін көрсетті: лазер энергиясы артқан сайын электрон температурасы мен тығыздығы едәуір артты. Электрон температурасының ең жоғары мәні 900 мДж кезінде 0,918 эВ-қа жетті, ал 500 мДж кезінде ол 0,537 эВ болды. Екінші жағынан, нәтижелер жоғары лазер энергияларында Дебай саны мен плазмалық жиіліктің артқанын, ал жоғары қуат жағдайында Дебай ұзындығының айқын азайғанын көрсетті.Бұл зерттеудің басты мақсаты – плазманың қасиеттерін тереңірек түсінуге және лазер қуатының осы қасиеттерге әсерін айқындауға үлес қосу. Мұндай нәтижелер металдарды гравюралау мен таңбалау сияқты көптеген өнеркәсіптік және технологиялық қолданыстарға жол ашады.
References
Abbas Z.M., Abbas Q.A. (2024) Aluminum-doped ZnO nano-laminar structures by pulsed laser ablation for gas sensing application. Journal of Optics, 53(2), 544–557. https://doi.org/10.1007/s12596-023-01192-z DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-023-01192-z
Aadim K.A. (2019) Spectroscopic studying of plasma parameters for SnO₂ doped ZnO prepared by pulse Nd:YAG laser deposition. Iraqi Journal of Physics, 17(42), 125–135. https://doi.org/10.30723/ijp.v17i42.447 DOI: https://doi.org/10.30723/ijp.v17i42.447
Ahmed R.T., Ahmed A.F. (2024) Optical emission spectroscopy characteristics of chromium plasma parameters. Journal of Optics, 53(2), 1590–1597. https://doi.org/10.1007/s12596-023-01336-1 DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-023-01336-1
Ahmed R.T., Ahmed A. F., Aadim K.A. (2024) Influence of laser energy on structural and morphology properties of CdO and CdO: Sn production by -induced plasma. Journal of Optics, 53(2), 1564–1573. https://doi.org/10.1007/s12596-023-01291-x DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-023-01291-x
Alkareem R.A., Ahmed B.M. (2025) Influence of laser energy on optical emission spectroscopy characteristics for zinc plasma parameters. Journal of Optics, 29, 1–6.https://doi.org/10.1007/s12596-025-02472-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-025-02472-6
AlRashid S.N., Majeed N.F., Azeez M.A., Mazhir S.N. (2025) Calculating plasma parameters for Zn target using laser-induced breakdown spectroscopy. Journal of Optics, 28, 1–7. https://doi.org/10.1007/s12596-025-02644-4 DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-025-02644-4
Chen F.F. (2015) Introduction to plasma physics. Springer Science & Business Media. https://doi.org/10.1007/978-3-319-22309-4 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-22309-4
Fahem M.Q., Jawad M.H., Abdulsada R.O., et al. (2025) The structure and electrical properties of NiFe₂O₄ and NiMgFe₂O₄ prepared via sol–gel method. Ionics, 31, 6475–6481. https://doi.org/10.1007/s11581-025-06333-x DOI: https://doi.org/10.1007/s11581-025-06333-x
Iftikhar A., Jamil Y., Nazeer N., Tahir M.S., Amin N. (2021) Optical emission spectroscopy of nickel-substituted cobalt–zinc ferrite. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 34, 1849–1854. https://doi.org/10.1007/s10948-020-05734-5 DOI: https://doi.org/10.1007/s10948-020-05734-5
Jamali S., Khoso M. A., Zaman M. H., Jamil Y., Bhutto W.A., Abbas A., Mari R.H., Kalhoro M.S., Shaikh N.M. (2021) Elemental analysis of kohl using laser ablation and atomic absorption spectroscopy (AAS) techniques. Physica B: Condensed Matter, 620, 413278. https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.413278 DOI: https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.413278
Jawad M.H., Abdulameer M.R. (2023) The effect of background argon gas pressure on parameters of plasma produced by DC glow discharge. Iraqi Journal of Science, 64(3), 1210–1218. https://doi.org/10.24996/ijs.2023.64.3.17 DOI: https://doi.org/10.24996/ijs.2023.64.3.17
Jawad M.H., Abdulameer M.R. (2024) Study the effect of external voltage on some plasma parameters produced by DC glow xenon gas discharge. AIP Conference Proceedings, 2922(1), 150003. https://doi.org/10.1063/5.0183126 DOI: https://doi.org/10.1063/5.0183126
Jawad M.H., Abdulameer M.R. (2025) Spectral analysis of brass plasma generated by a Nd:YAQ laser at λ = 1064 nm. Russian Physics Journal, 68, 903-911. https://doi.org/10.1007/s11182-025-03509-w DOI: https://doi.org/10.1007/s11182-025-03509-w
Jawad M.H., Abdulameer M.R. (2025) Spectroscopic investigation of plasma from Al–Ni alloy using OES technique: Influence of voltage on plasma parameters. Indian Journal of Physics, https://doi.org/10.1007/s12648-025-03738-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s12648-025-03738-2
Jawad M.H., Abdulameer M.R., Aadim K.A. (2025) Spectral diagnostics of Al–Ni alloys under laser irradiation: Effect of laser energy on plasma parameters. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 25(4), 626–634. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2025-25-4-626-634 DOI: https://doi.org/10.17586/2226-1494-2025-25-4-626-634
Kadhem S.J. (2023) Preparation of Al₂O₃/PVA nanocomposite thin films by a plasma jet method. Science and Technology Indonesia, 8(3), 471–478. https://doi.org/10.26554/sti.2023.8.3.471-478 DOI: https://doi.org/10.26554/sti.2023.8.3.471-478
Khaleel S.F., Aadim K.A. (2025) Investigation study of the plasma parameters for bronze produced by Nd:YAG laser at wavelength 1064 nm: Effect of laser energies. Journal of Optics, 1–6. https://doi.org/10.1007/s12596-025-02698-4 DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-025-02698-4
Mansour S.A.M. (2015) Self-absorption effects on electron temperature-measurements utilizing laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) techniques. Optics & Photonics Journal, 5(3), 79–90. https://doi.org/10.4236/opj.2015.53007 DOI: https://doi.org/10.4236/opj.2015.53007
Mohammed R.S., Aadim K.A., Ahmed K.A. (2022) Spectroscopy diagnostic of laser intensity effect on Zn plasma parameters generated by Nd:YAG laser. Iraqi Journal of Science, 63(9), 3711–3718. https://doi.org/10.24996/ijs.2022.63.9.5 DOI: https://doi.org/10.24996/ijs.2022.63.9.5
Murtaza G., Shaikh N.M., Kandhro G.A., Ashraf M. (2019) Laser induced breakdown optical emission spectroscopic study of silicon plasma. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 223, 117374. https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117374 DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117374
Oyebola O.O. (2017) Long wave-infrared laser-induced breakdown spectroscopy emissions from potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl) tablets. Journal of Scientific Research & Development, 17, 54–56. https://doi.org/10.4302/plp.2011.4.15 DOI: https://doi.org/10.4302/plp.2011.4.15
Rashid T.M., Rahmah M.I., Mahmood W.K., Fahem M.Q., Jabir M.S., Bidan A.K., Adbalrazaq S., Jawad M.H., Awaid D.M., Qamandar M.A., Alsaffar S.M. (2025) Eco-friendly laser ablation for synthesis of CNF@ Au nanoparticles: Insights into enhancing NO₂ gas detection and antibacterial activity. Plasmonics. https://doi.org/10.1007/s11468-025-02874-z DOI: https://doi.org/10.1007/s11468-025-02874-z
Shehab M.M., Aadim K.A. (2021) Spectroscopic diagnosis of the CdO: CoO plasma produced by Nd:YAG laser. Iraqi Journal of Science, 62(9), 2948–2955. https://doi.org/10.24996/ijs.2021.62.9.11 DOI: https://doi.org/10.24996/ijs.2021.62.9.11
Turki Z.T., Fahem M.Q., Mankhi Z.A., et al. (2025) Magnetic field effect on cadmium oxide plasma properties detected by laser spectroscopy. Russian Physics Journal, 68, 804-812. https://doi.org/10.1007/s11182-025-03497-x DOI: https://doi.org/10.1007/s11182-025-03497-x
Wang J., Li X., Wang C., Zhang L., Li X. (2018) Effect of laser wavelength and energy on the detecting of trace elements in steel alloy. Optik, 166, 199–206. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.04.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.04.018
Downloads
Жарияланды
How to Cite
Журналдың саны
Бөлім
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
