تحلیل تجربی پلاسمای لیزری در محیط های مختلف با تکنیک سایه نگاری و کاربرد آن در پایش محیطی حساس

پلاسما به عنوان فاز چهارم ماده، دارای ویژگی هایی است که آن را برای مطالعات آزمایشگاهی و کاربردهای فناوری مناسب می سازد. در این پژوهش، پارامترهای کلیدی پلاسما شامل سرعت انتشار، دما و چگالی با استفاده از تکنیک سایه نگاری اندازه گیری شدند. آزمایش ها با لیزر Nd:YAG در دو انرژی ۱۴۰ و ۲۰۰ میلی ژول و در دو محیط متفاوت هوا و آب انجام گرفت. برای ایجاد پلاسما از طول موج ۱۰۶۴ نانومتر و برای تصویربرداری سایه نگاری از هارمونیک دوم با طول موج ۵۳۲ نانومتر استفاده شد. تصاویر ثبت شده در فواصل زمانی ۱ تا ۱۰ میکروثانیه امکان تحلیل گسترش جبهه موج پلاسما را فراهم کردند. نتایج نشان داد که سرعت انتشار پلاسما در هوا به طور میانگین ۳٫۵۴ کیلومتر بر ثانیه و در آب ۲٫۷۴ کیلومتر بر ثانیه است، دمای پلاسمای هوا ۳۴۳۵ درجه کلوین و در آب ۲۰۰۸ اندازه گیری شد و چگالی آن نیز در هوا برای انرژی های ۱۴۰ و ۲۰۰ میلی ژول به ترتیب ۵٫۰۴ و ۵٫۳۵ کیلوگرم بر مترمکعب و در آب ۴٫۹۱ و ۴٫۹۵ کیلوگرم بر مترمکعب برآورد شد. تحلیل تغییرات زمانی پارامترها افت تدریجی دما، سرعت و چگالی پس از تشکیل پلاسما را نشان داد. این مطالعه نشان می دهد که سایه نگاری ابزار مناسبی برای تحلیل دقیق پلاسمای لیزری در محیط های مختلف است و ویژگی های حساس و دینامیک آن امکان کاربرد در سامانه های رمزنگاری نوری و پایش محیطی حساس را فراهم می آورد. الگوهای فضایی و زمانی پلاسما می توانند به عنوان کانال رمزگذاری داده یا شاخص های محیطی عمل کنند، به طوری که تغییرات کوچک محیطی اثر مستقیمی بر پارامترها داشته باشد.

کلیدواژه ها:

گسترش پلاسما ، دمای پلاسما ، چگالی پلاسما ، تکنیک سایه نگاری ، لیزر Nd:YAG ، پایش محیطی حساس