对激光切除等离子体的水力动力学和化学动力学的实验和计算研究
Emily H Kwapis1, Jacob W Posey2, Enrique Medici1
1Nuclear Engineering Program, Department of Materials Science and Engineering, University of Florida, Gainesville, FL 32611, USA. ekwapis@ufl.edu.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|May 31, 2023
概括
调查等离子氧化过程显示,AlO迅速形成. 羽毛液动力学和扩散驱动化学反应,而不是冲击波,导致氧化的形成.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 等离子体物理学的物理学
- 化学动力学 化学动力学
背景情况:
- 激光切除等离子体化学涉及流体动力学,热力学和反应之间的复杂相互作用.
- 了解等离子体中的气相氧化对于各种应用至关重要.
研究的目的:
- 为了研究在空气中纳米秒激光消光的等离子体的气相氧化化学.
- 阐明水力动力学混合,热力学和冲击波在氧化形成中的作用.
主要方法:
- 使用光学光谱仪对等离子体羽毛进行实验测量.
- 采用先进的多物理建模用于计算分析.
- 检查了物种分布,温度梯度和冲击波动态.
主要成果:
- 在1微秒内观察到氧化物 (AlO) 在等离子体羽毛中的形成.
- 计算结果表明,在羽毛外围的<20 ns时,AlOx物种的形成.
- 鉴定了由于火山口相互作用而形成的,促进了AlO和Al的混合,形成氧化 (Al2O).
- 观察到氧气和氧化的上升运输,增强分子形成.
结论:
- 激光切除等离子体中的化学动力学主要是由扩散,度梯度和羽毛水力学驱动的.
- 激光切除过程中产生的强冲击波不会阻碍化学反应.
- 该研究提供了关于激光诱导等离子体中氧化形成机制的见解.


