The real-time holographic interferometer with digital high-speed camera is applied to the experimental study of laser induced plasma/plume in pulsed Nd:YAG laser welding. A pulsed Nd:YAG laser with 1.2 kW average power is applied to generate laser induced plume. The recording speed of the high-speed camera is 3,000 f/s. The high speed photographs of weld plume without another visualization method, are compared with the visualization photographs with holographic interferometer. The radiation intensity from the laser induced plume is recorded by the high speed photographs, which fluctuated during laser radiation and disappeared after laser end. The density distribution of the plume is recorded by the holographic visualization method. The experimental results show the process of generation of the laser induced plasma/plume, and give the feasibility of quantitative measurement of laser induced plume in laser welding.
In laser materials processing, localized heating, melting and evaporation caused by focused laser radiation forms a vapor on the material surface. The plume is generally an unstable entity, fluctuating according to its own dynamics. The beam is refracted and absorbed as it traverses the plume, thus modifying its power density on the surface of the condensed phases. This modifies material evaporation and optical properties of the plume. A laser-produced plasma plume simulation is completed using axisymmetric, high-temperature gas dynamic model including the laser radiation power absorption, refraction, and reflection. The physical properties and velocity profiles are verified using the published experimental and numerical results. The simulation results provide the effect of plasma plume fluctuations on the laser power density and quantitative beam radius changes on the material surface. It is proved that beam absorption, reflection and defocusing effects through the plume are essential to obtain appropriate mathematical simulation results. It is also found that absorption of the beam in the plume has much less direct effect on the beam power density at the material surface than defocusing does and helium gas is more efficient in reducing the beam refraction and absorption effect compared to argon gas for common laser materials processing.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
/
v.20
no.5
/
pp.93-102
/
1996
Laser-induced plume and laser-target interaction during pulsed laser deposition are demonstrated for a lead zirconate titanate (PZT). A KrF excimer laser (wavelength 248nm) was used and the laser was pulsed at 20Hz, with nominal pulse width of 20ns. The laser fluence was~$16J/cm^2,$ with 100mJ per pulse. The laser-induced plasma plume for nanosecond laser irradiation on PZT target has been investigated by optical emission spectra using an optical multichannel analyzer(OMA) and by direct observation of the plume using an ICCD high speed photography. OMA analysis showed two distinct ionic species with different expansion velocities of fast or slow according to their ionization states. The ion velocity of the front surface of the developing plume was about $10^7$cm/sec and corresponding kinetic energy was about 100eV. ICCD photograph showed another kind of even slower moving particles ejected from the target. These particles considered expelled molten parts of the target. SEM morphologies of the laser irradiated targets showed drastic melting and material removal by the laser pulse, and also showed the evidence of the molten particle ejection. The physics of the plasma(plume) formation and particle ejection has been discussed.
Pulsed laser ablation is important in a variety of engineering applications involving precise removal of materials in laser micromachining and laser treatment of bio-materials. Particularly, detailed numerical simulation of complex laser ablation phenomena in air, taking the interaction between ablation plume and air into account, is required for many practical applications. In this paper, high-power pulsed laser ablation under atmospheric pressure is studied with emphasis on the vaporization model, especially recondensation ratio over the Knudsen layer. Furthermore, parametric studies are carried out to analyze the effect of laser fluence and background pressure on surface ablation and the dynamics of ablation plume. In the numerical calculation, the temperature, pressure, density, and vaporization flux on a solid substrate are obtained by a heat-transfer computation code based on the enthalpy method. The plume dynamics is calculated considering the effect of mass diffusion into the ambient air and plasma shielding. To verify the computation results, experiments for measuring the propagation of a laser induced shock wave are conducted as well.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
/
v.20
no.3
/
pp.54-62
/
2016
Micro plasma thruster (${\mu}PT$) was studied experimentally with a dual-stage micro-hollow cathode discharge (MHCD) plasma. Electrostatic-like acceleration exhibiting more directional and elongated exhaust plume was achieved by a dual layer MHCD at the total input power less than 10 W with argon flow rate of 40 sccm. V-I characteristic indicated that there was an optimal regime for dual-stage operation where the acceleration voltage across the second stage remained constant. Estimated exhaust plume length showed a similar trend to the analytic estimate of exhaust velocity which scales with an acceleration voltage. ${\mu}PT$ with multiple holes exhibited similar performance with single-hole thruster indicating that higher power loading is possible owing to decreased power through each hole. Boltzmann plot of atomic argon spectral lines showed average electron excitation temperature of about 2.6 eV (~30,170 K) in the exhaust plume.
So, Soon-Youl;Lee, Jin;Chung, Hae-Deok;Yeo, In-Seon
Proceedings of the KIEE Conference
/
2005.07c
/
pp.2163-2165
/
2005
A pulsed laser ablation deposition (PLAD) technique has been used for producing fine particle as well as thin film at relatively low substrate temperatures. However, in order to manufacture and evaluate such materials in detail, motions of plume particles generated by laser ablation have to be understood and interactions between the particles by ablation and gas plasma have to be clarified. Therefore, this paper was focused on the understanding of plume motion in laser ablation assisted by Ar plasma at 50(mTorr). Two-dimensional hybrid model consisting of fluid and particle models was developed and three kinds of plume particles which are carbon atom (C), ion $(C^+)$ and electron were considered in the calculation of particle method It was obtained that ablated $C^+$ was electrically captured in Ar plasmas by strong electric field (E). The difference between motions of the ablated electrons and $C^+$ made E strong and the collisional processes active.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
/
2004.03a
/
pp.327-334
/
2004
Spectroscopic and electrostatic probe measurements were made to examine plasma characteristics with or without a metal plate for a 10-㎾-class direct-current arcjet Heat fluxes into the plate from the plasma were also evaluated with a Nickel slug and thermocouple arrangement. Ammonia and mixtures of nitrogen and hydrogen were used. The NH$_3$ and $N_2$+3H$_2$ plasmas in the nozzle and in the downstream plume without a plate were in thermodynamical nonequilibrium states. As a result, the H-atom electronic excitation temperature and the $N_2$ molecule-rotational excitation temperature intensively decreased downstream in the nozzle although the NH molecule-rotational excitation temperature did not show an axial decrease. Each temperature was kept in a small range in the plume without a plate except for the NH rotational temperature for NH$_3$ gas. On the other hand, as approaching the plate, the thermodynamical nonequilibrium plasma came to be a temperature-equilibrium one because the plasma flow tended to stagnate in front of the plate. The electron temperature had a small radial variation near the plate. Both the electron number density and the heat flux decreased radially outward, and an increase in H$_2$ mole fraction raised them at a constant radial position. In cases with NH$_3$ and $N_2$+3H$_2$ a large number of NH radical with a radially wide distribution was considered to cause a large amount of energy loss, i.e., frozen flow loss, for arcjet thrusters.
An electron-excited temperature ($T_{ex}$) is not determined by the Boltzmann plots only with the spectral data of $4p{\rightarrow}4s$ in an Ar-plasma jet operated with a low frequency of several tens of kHz and the low voltage of a few kV, while $T_{ex}$ can be obtained at least with the presence of a high energy-level transition ($5p{\rightarrow}4s$) in the high-voltage operation of 8 kV. The optical intensities of most spectra that are measured according to the voltage and the measuring position of the plasma column increase or decay exponentially at the same rate as that of the intensity variation; therefore, the excitation temperature is estimated by comparing the relative optical-intensity to that of a high voltage. In the low-voltage range of an Ar-jet operation, the electron-excitation temperature is estimated as being from 0.61 eV to 0.67 eV, and the corresponding radical density of the Ar-4p state is in the order of $10^{10}{\sim}10^{11}cm^{-3}$. The variation of the excitation temperature is almost linear in relation to the operation voltage and the position of the plasma plume, meaning that the variation rates of the electron-excitation temperature are 0.03 eV/kV for the voltage and 0.075 eV/cm along the plasma plume.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
/
2000.07a
/
pp.5-8
/
2000
The population density of excited species in dc, rf and laser ablation plume plasmas has been measured using laser absorption spectroscopy. It was shown that, when the plasma was modulated by on and off with, the sensitivity and signal to noise (S/N) ratio became high. For example, the atomic O(3$^{5}$ S$^{o}$$_2$) Population density, No* in $O_2$/He mixtures was obtained by the highest S/N ratio at a frequency of 2.7kHz. In a 20Torr room air, the lowest No* level to be detectable was shown to be an order of 10$^{7}$ cm$^{-3}$ . The population densities of resonance Ar(1S$_2$) and Xe(1S$_4$) levels were also measured in barrier discharges and laser ablation plasmas.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
/
v.19
no.5
/
pp.492-497
/
2006
The study on laser-ablation plasmas has been strongly interested in fundamental aspects of laser-solid interaction and consequent plasma generation. In particular, this plasma has been widely used for the deposition of thin solid films and applied to the semiconductors and insulators. In this paper, we developed and discussed the generation of carbon ablation plasmas emitted by laser radiation on a solid target, graphite. The progress of carbon plasmas by laser-ablation was simulated using Monte-Carlo particle model under the pressures of vacuum, 1 Pa, 10 Pa and 66 Pa. At the results, carbon particles with low energy were deposited on the substrate as the pressure becomes higher However, there was no difference of deposition distributions of carbon particles on the substrate regardless of the pressure.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.