Lazer plazmasi (Be) elementida ko’p zaryadli ionlarni hosil bo’lish jarayonini tadqiq qilish

Lazer plazmasi (Be) elementida ko’p zaryadli ionlarni hosil bo’lish jarayonini tadqiq qilish

Davletov I.Yu¹ ., Khakimov N.Z¹., Vapayev M.E^1*.,

Japaqov A.I¹., Otabayev S.K¹.

1. 
   Urganch davlat universiteti.
   

*[e-mail]

Bugungi kunda lazer nuri yordamida qattiq sirtda hosil qilingan ko’p zaryadli ionlardan tashkil topgan plazma nanoprotsessiya, ion implantatsiyasi (ko’chirish), ion litografiyasi, biotibbiyotda va sirtni modifikatsiya qilishda keng qo'llanilmoqda. [1-3]. Ko’p zaryadli ionlar o’zaro tasiridan potensial va kinetik energiyaga ega bo’ladi. Ultra qisqa to’lqinli ionlarda potensial energiyasi kinetik energiyasidan katta bo’lishi mumkin. Sirtni modifikatsiya qilishda kinetik energiyasi past bo’lgan ko’p zaryadli ionlar qulay bo’lib bir zaryadli ionlar bilan erishib bo’lmaydigan kuchli qo’zg’alish orqali nono o’lchamli krater xosil qilish mumkin [4]. Lazer plazmasi ko'p zaryadli ionlarini o'rganishda olingan adabiyotlar tahlili shuni ko'rsatadiki, yuqori energiyali ko’p zaryadli ionlarni rekombinatsiya jarayoniga uchramasdan qayd qilish yoki biror sirtga yo’naltirishgacha bo’lgan jarayonlar nazariy jihatdan ancha kam o'rganilgan va modellashtrilmagan. Ko’p zaryadli ionlarni kinetik va potensial energiyasi taqsimoti qurulmagan. Yengil elementlar ichida (Be) berilliy yuqori erish temperaturasiga ega bo’lgan element bo’lib, ko’p zaryadli ionlardan tashkil topgan yuqori energiyali plazma olish qulay hisoblanadi. Berilliy (Be) elementi kumushdek oq, yengil va qattiq metal, erish temperaturasi 1551 K, bug’lanish temperaturasi 3243 K ga tengdir [5]. Lazer nuri tasirida (Be) qizadi, eriydi, bug’lanadi va yuqori energiyali plazma hosil bo’ladi. (Be) elementidagi bu xolat o’zgarishlari lazer nurlanishining quvvat zichligi diopazoniga bog’liq. Qattiq agrigat holatdagi (Be) dan ikki xil o’tish orqali plazma olishimiz mumkin (1-rasm).

1-rasm. Belilliy elementining qattiq holatdan plazma holtiga o’tish jaroyoni.

Berilliy elementiga quvvat zichligi (q<10⁵-10⁶ W /sm²) bo’lgan lazer bilan ta’sir qilganda, berilliyni gaz holatga o’tish uchun uni qizdiradi, bunda tushgan energiyani ma’lum bir qismi yutiladi. Yutulgan energiya xisobiga berilliy erish temperaturasiga yetadi va 4-holatga o’tadi . Agar quvvat zichligi (q <10⁸ W / sm²) bo’lganda berilliy elementi intensiv ravishda bug'lanadi, lekin hali ham (Be) atomlari ionlashmaydi 2-5 atomar gaz holatda bo’ladi. Quvvat zichligi (q>10⁸ W/sm²) bo’lganda, bug'langan moddaning intensiv ionlanishi sodir bo'ladi. Lazer nurlanishining quvvat zichligi q>10⁹ W/sm² qiymatdan boshlab, bug'langan berilliy gazi katta darajada ionlashtiriladi va lazer nurlanish energiyasining asosiy qismi hosil bo'lgan plazmada yutiladi, bu esa haroratning oshishiga olib keladi natijada ko’p zaryadli ionlardan tashkil topgan 3-5 plazma holatida bo’ladi. Agar lazer energiyasi bug’lanish energiyasidan kichik bo’lsa modda qiziydi va aksincha bo’lsa moodda qizishga ulgurmay tog’ri abilatsiya (lat. Ablatio - olib ketish) - qattiq jismning sirtidan radiatsiya va atrofdan oqib chiqayotgan issiq gaz oqimi ta'sirida moddani chiqarib tashlash jarayonini bildiruvchi polisemantik fizik atama:) hodisasi ro’y berib gaz holatga o’tadi. Bu gaz tarkibida musbat va manfiy ion, atomlar bo’lishi mumkin.

2-rasm. (Be) elementini mass-zaryad spektri.

Ushbu ishda olingan tajriba natijalaridan foydalandi. Bunda (Be) elementida lazer plazmasi ko’p zaryadli ion va yodroni mass-zaryad spektrlarini olishda quvvat zichligi q=10¹¹ W/sm², impuls davomiyligi 50 ns bo’lgan neodim lazerdan foydalnilgan.[6-7] Lazer plazmasi ko’p zaryadli ionlarning massa-zaryadli spektrlarini qayd qilish lazer plazmasi ko’p zaryadli ionlarning intensivligini (sonini), davomiyligini, tezligini, massasini, zaryad karraligini aniqlashga hamda energetik spektrlarini qurishga imkon beradi. Bundan ko’rishimiz mumkinki ko’p zaryadli ionlarning uchish vaqti kamayishi bilan, yuqori zaryadli ionlarning intensivligi kamayadi (2-rasm). Bu tajribada quvvat zijligi yuqori bo’lgan lazer nurini energiyasini katta qismi ko’p zaryadli ionlarni va yodrosini hosil qilishga sarf bo’lgan ya’ni plazmada nurni yutulish energiyasi yuqori bo’lgan. Bunda (Be) elementi sirtini temperaturasi erish temperaturasigacha yetib bormaydi [8]. Xulosa qilib aytadigan bo’lsak sirt qizishiga, erishiga ketgan energiya past bo’ladi, bug’langan molekula va atomlarni issiqlik energiyasi yuqori bo’ladi. Lazer nuri bergan energiyasini katta qismi k’op zaryadli ionlarni o’zaro ta’siridan potensial va kinetik energiyalarini hosil qilishga sarf bo’ladi.

Adabiyotlar

1. J. D. Gillaspy, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 34, R93 (2001).

2. F. Aumayr and H. Winter, Philos. Trans. R. Soc. London Ser A 362, 77 (2004).

3. M. Muramatsu and A. Kitagawa, Rev. Sci. Instrum. 83, 02B909 (2012).

4.T. Meguro, K Kobashi, T. Ishii, N. Tsuji, Y. Yamamoto, H. Takai, and M. Iwaki, Surf. Coat. Technol. 201, 8452 (2007)

5. Oʻzbekiston milliy ensiklopediyasi - Oʻzbekiston Respublikasida chiqarilgan 14 jildli universal milliy ensiklopediya. Birinchi jild. Toshkent 2000- yil

6. Давлетов И. Ю. Спектры ядер легких элементов лазерной плазмы // Илм сарчашмалари. –Урганч. 2004.- №4.- С. 4-7.

7. Davletov I.Yu, Bazarbayeva N, Vapayev M.E. Bir elementli (Al) lazer plazmasi ko’p zaryadli ionlarni tadqiq qilish // Ilm sarchashmalari. Urganch-2018. №7

8. O. Benavides, V. Golikov, O. Lebedeva. Reflection of high-intensity nanosecond Nd:YAG laser pulses by metals. Appl Phys A 2011 DOI 10.1007/s00339-012-7209-7