Bremen 2017 – wissenschaftliches Programm

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K: Fachverband Kurzzeitphysik

K 2: Laseranwendungen und Laserstrahlwechselwirkung I

K 2.3: Vortrag

Dienstag, 14. März 2017, 09:25–09:45, GW2 B2890

Untersuchungen zur Energieeinkopplung und Plasmadynamik bei laserbestrahlten Metallproben — •Dominic Heunoske — Fraunhofer Ernst-Mach-Institut, Eckestraße4, 79104 Freiburg

Die Dynamik von Verdampfungsprozessen und Plasmabildung sowie deren Einfluss auf die Energieeinkopplung bei der Einwirkung intensiver Laserstrahlung auf Metallproben werden untersucht. Die Versuche wurden mit einem Faserlaser bei einer Wellenlänge von 1070 nm und Spotdurchmessern im Bereich von einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern durchgeführt. Als Probenmaterialien wurden Eisen, Aluminium sowie Kupfer betrachtet. Für die quantitative Charakterisierung der Eigenschaften, der Metalldampfwolke wurden spektroskopische Messungen am emittierten Licht durchgeführt. In den Spektren wurden Emissionsbanden von Aluminiumoxid bzw. Emissionslinien von atomarem Eisen identifiziert. Die Auswertung der spektroskopischen Daten zeigt, dass die Dampfwolke partiell ionisiert ist und erlaubt eine Abschätzung wichtiger Plasmaparameter wie z.B. Elektronendichte und Temperatur. Darüber hinaus wurde die Dynamik der Plasmaexpansion mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera beobachtet. Aus diesen Messungen konnte eine materialabhängige Expansionsgeschwindigkeit ermittelt werden. In Kombination mit einem 1-dimensionalen Expansionsmodell können der Absorptionskoeffizient für die inverse Bremsstrahlung sowie die Abschwächung der Laserintensität im Plasma und der daraus resultierende Einfluss auf die Energieeinkopplung abgeschätzt werden.