izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-1-38-42izmertech-1731Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSИзмерение пространственных характеристик эрозионной лазерной плазмы кремния с помощью малогабаритных спектрометров высокого разрешенияMeasurement of the spatial characteristics of an erosive silicon laser plasma using small-sized high-resolution spectrometersЛапшиновБ. А.LapshinovB. A.

Борис Алексеевич Лапшинов

Москва

Boris A. Lapshinov

Moscow

lbaniipmt@mail.ruТимченкоН. И.TimchenkoN. I.

Николай Иванович Тимченко

Москва

Nikolay I. Timchenko

Moscow

njtim@mail.ruНаучно-исследовательский институт перспективных материалов и технологийРоссияResearch Institute of Advanced Materials and TechnologiesRussian Federation202114062023013842Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1731

Исследованы пространственные характеристики эрозионной лазерной плазмы. Рассмотрено применение малогабаритных спектрометров видимого и ультрафиолетового диапазонов для регистрации спектра излучения плазмы. Эрозионная лазерная плазма сформирована на поверхности кремниевой мишени под действием импульсного излучения лазера с длиной волны 1064 нм при нормальных атмосферных условиях. С использованием перемещаемой щелевой диафрагмы, ориентированной параллельно поверхности мишени, проведено сканирование лазерного плазменного факела. Излучение эрозионной лазерной плазмы зафиксировано с помощью малогабаритных спектрометров. На основании полученных спектров излучения плазмы выявлены зависимости интенсивности спектральных линий кремния от геометрического положения щелевой диафрагмы. Проведено сравнение интенсивностей спектральных линий кремния на полированной и шлифованной сторонах мишени.

The spatial characteristics of the erosion laser plasma are investigated. The application of small-sized spectrometers of the visible and ultraviolet ranges for recording the spectrum of plasma radiation is considered. Erosive laser plasma is formed on the surface of a silicon target under the action of pulsed laser radiation with a wavelength of 1064 nm under normal atmospheric conditions. The laser plasma torch was scanned using a movable slit diaphragm oriented parallel to the target surface. The emission of erosion laser plasma was recorded using small-size spectrometers. Based on the obtained plasma emission spectra, the dependences of the intensity of the spectral lines of silicon on the geometric position of the slit diaphragm are revealed. A comparison is made of the intensities of the spectral lines of silicon on the polished and grinded sides of the target.

эрозионная лазерная плазмакремниеваямишеньспектр излученияинтенсивность спектральных линийerosive laser plasmasilicon targetradiation spectrumintensity of spectral linesReferencesБулаев С. А. Сущность импульсного лазерного напыления в вакууме как способа получения плёнок нанометровых толщин // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 18. С. 25–28.Bulayev S. A., Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2014, vol. 17, no. 18, pp. 25–28 (in Russian).Лунин Л. С., Лунина М. Л., Девицкий О. В., Сысоев И. А. Импульсное лазерное напыление тонких плёнок AlхGa1–хAs и GaP на подложках Si для фотопреобразователей // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 3. C. 403–407. https://doi.org/10.21883/FTP.2017.03.44216.8299Lunin L. S., Lunina M. L., Devitsky O. V., Sysoev I. A., Semiconductors, 2017, vol. 51, no. 3, pp. 387–391. https://doi.org/10.1134/S1063782617030174Сухов Л. Т. Лазерный спектральный анализ. Новосибирск: Наука, 1990. 143 с.Sukhov L. T., Lazernyy spektral’nyy analiz, Novosibirsk, Nauka Publ., 1990, 143 p. (in Russian).Harmon R. S., Lawley C. J. M., Watts J. et al., Minerals, 2019, vol. 9, iss. 12, 718. https://doi.org/10.3390/min9120718Harmon R. S., Lawley C. J. M., Watts J. et al., Minerals, 2019, vol. 9, iss. 12, 718. https://doi.org/10.3390/min9120718Быковский Ю. А. Лазерно-плазменный источник ионов и ядер // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 9. С. 107–112.Bykovskiy Yu. A., Sorosovskiy obrazovatel’nyy zhurnal, 1996, no. 9, pp. 107–112 (in Russian).Мордик С. Н., Ерёменко В. М., Бугай А. Н. и др. Исследование лазерно-плазменного источника ионов с системой постоянных кольцевых магнитов // Журнал технической физики. 2017. Т. 87. № 5. С. 788–790. https:// doi.org/10.21883/JTF.2017.05.44457.1748Mordyk S. N., Eremenko V. M., Bugai A. N. et al., Technical Physics, 2017, vol. 62, pp. 807–809. https://doi.org/10.1134/S1063784217050206Воробьев В. С. Плазма, возникающая при взаимодействии лазерного излучения с твердыми мишенями // Успехи физических наук. 1993. Т. 163. № 12. С. 51–83. https://doi.org/10.3367/UFNr.0163.199312b.0051Vorob’ev V. S., Physics-Uspekhi, 1993, vol. 36, no. 12, pp. 1129–1157. https://doi.org/10.1070/PU1993v036n12ABEH002209Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения: Пер. с англ. М.: Мир, 1974. 468 c.John Ready, Eff ects of High-Power Laser Radiation, New York, London, Academic Press, 1971, 448 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-583950-1.x5001-6Тимченко П. Е., Маринин В. Л. Измерение характеристик и спектрального состава лазерной плазмы // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва. 2010. № 4 (24). С. 142–147.Timchenko P. Ye., Marinin V. L., Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika S. P. Korolyova, 2010, no. 4 (24), pp. 142–147 (in Russian).Хайдуков Е. В., Новодворский О. А., Лотин А. А. и др. Зондовые исследования лазерного эрозионного факела при абляции кремния в вакууме // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. № 4. С. 59–63.Khaydukov Y. V., Novodvorskiy O. A., Lotin A. A. et al., Technical Physics, 2010, vol. 55, pp. 491–495. https://doi.org/10.1134/S1063784210040092Анисимов С. И., Имас Я. А., Романов Г. С., Ходыко Ю. В. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 c.Anisimov S. I., Imas Yа. A., Romanov G. S., Khodyko Yu. V., Deystviye izlucheniya bol’shoy moshchnosti na metally, Moscow, Nauka Publ., 1970, 272 p. (in Russian).Лапшинов Б. А., Тимченко Н. И. Многоканальный измерительный комплекс на базе малогабаритных спектрометров высокого разрешения // Электроника: наука, технология, бизнес. 2019. № 186(5). С. 90–94. https://doi.org/10.22184/1992-4178.2019.186.5.90.94Lapshinov B. A., Timchenko N. I., Electronics: Science, Technology, Business, 2019, no. 186(5), рр. 90–94 (in Russian). https://doi.org/10.22184/1992-4178.2019.186.5.90.94Стриганов А. Р., Свентицкий Н. С. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизованных атомов. М: Атомиздат, 1966. 899 с.Striganov A. R., Sventitskiy N. S. Tablitsy spektral’nykh liniy neytral’nykh i ionizovannykh atomov, Moscow, Atomizdat Publ., 1966, 899 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.