Simulación numérica de láser

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 4085 (2023) Citar este artículo

1136 Accesos

1 Altmetric

Detalles de métricas

En este estudio, se propuso un modelo numérico de la expansión del plasma en la superficie de una gota basado en el método de plasma inicial. El plasma inicial se obtuvo a través de la condición límite de entrada de presión, y se investigó el efecto de la presión ambiental en el plasma inicial y la expansión adiabática del plasma en la superficie de la gota, incluido el efecto en la distribución de la velocidad y la temperatura. Los resultados de la simulación mostraron que la presión ambiental disminuyó, lo que provocó un aumento en la tasa de expansión y la temperatura y, por lo tanto, se formó un tamaño de plasma más grande. La expansión de plasma crea una fuerza impulsora hacia atrás y finalmente envuelve toda la gota, lo que indica una diferencia significativa en comparación con los objetivos planos.

El plasma producido por láser (LPP) se ha estudiado ampliamente en muchas aplicaciones, como la fusión por confinamiento inercial, la deposición por láser pulsado en la ciencia de los materiales y la litografía1,2. La litografía ultravioleta extrema (EUV) se considera una tecnología prometedora para la producción de dispositivos semiconductores de última generación con resoluciones inferiores a 5 nm3,4. LPP se ha desarrollado para la fuente de luz EUV debido a su alta eficiencia, escalabilidad de energía y libertad espacial alrededor del plasma5,6. En la fuente de luz EUV, las gotas de metal como objetivos son irradiadas por láser pulsado para crear un plasma denso y caliente y emitir luz EUV.

Cuando un láser de alta potencia irradia la superficie de la gota, causará una violenta deformación y ruptura de la gota. Klein et al.7 estudiaron la propulsión inducida por láser pulsado y la fuerte deformación de una gota de agua. El aparato para controlar y visualizar se discutió en detalle8. Aunque la respuesta de la dinámica de fluidos del metal y las gotas de agua por el impacto del láser es análoga, el mecanismo de propulsión es notablemente diferente9. La razón principal es la generación de plasma de alta temperatura en la superficie de la gota de metal.

La evolución del plasma juega un papel clave en el proceso de generación de EUV a partir de gotas de metal irradiadas por un láser de alta potencia. En particular, los parámetros del estado del plasma determinan la absorción de energía láser y las características de radiación EUV. Sato et al. midió el perfil espacial de la densidad de electrones, la temperatura de los electrones y la carga iónica promedio utilizando una técnica de dispersión de Thomson (TS)10. Descubrieron que el perfil espacial difería con diferentes condiciones de plasma. En todas las condiciones de plasma, la emisión intensa de EUV solo se observó a una temperatura de electrones suficientemente alta y en un rango de densidad de electrones adecuado. Sasaki et al.11 señalaron que se obtiene una alta eficiencia de conversión (CE) con plasma de baja densidad, que se produce irradiando primero una microgota de estaño con el láser de pulso previo para producir el plasma preformado. Después de la irradiación láser previa al pulso, el plasma se expande hasta 10 veces el radio inicial y da como resultado que la densidad disminuya a 0,001 de la densidad sólida. Schupp et al.12 encontraron que la intensidad del láser es el parámetro pertinente que establece la temperatura del plasma y la distribución del estado de carga de los iones de estaño al variar la energía y la duración del pulso del láser, lo que ayudaría a obtener una CE alta. Los iones de alta energía en la expansión del plasma contaminarían la óptica. Comprender la dinámica de expansión del plasma sería beneficioso para optimizar las técnicas de mitigación de desechos13,14,15. Además, la expansión del plasma también afecta la deformación de la gota, que no se ha entendido lo suficiente. Por lo tanto, el estudio de la expansión del plasma es de gran importancia para las fuentes de luz EUV.

La simulación numérica es un método eficaz para explorar la física del plasma en los procesos de ablación con láser. La expansión del plasma producido por láser consta de dos etapas, la expansión isotérmica durante el pulso y la expansión adiabática después del pulso16. Para las simulaciones numéricas, es necesario modelar primero la generación de plasma, que incluye principalmente las interacciones entre el láser y el objetivo y la absorción de energía del láser en los plasmas.

Moscicki y Hoffman17,18 desarrollaron un modelo teórico para la interacción del rayo láser con el objetivo y el siguiente con el material evaporado e investigaron el efecto de la longitud de onda del láser en los parámetros del plasma de carbono ablacionado con láser. Galasso et al.19 propusieron un modelo unificado para la ablación láser de silicio, que se utiliza para determinar la distribución de la energía láser entre el objetivo y el plasma. Se han identificado tres mecanismos fundamentales como factores principales: la transición de la eliminación de masa por evaporación a volumétrica que ocurre a la temperatura crítica, los procesos de colisión y radiación que subyacen a la etapa inicial de formación de plasma y el mayor impacto del mecanismo de eyección de líquido. Wang et al. consideró además el efecto de blindaje de plasma para simular la ablación con láser pulsado de un objetivo de aluminio mediante el análisis de elementos finitos20.

A partir de la revisión de los estudios numéricos sobre el plasma, es evidente que los modelos numéricos serían muy complicados si los mecanismos del plasma se consideraran de manera integral y presentarían un gran desafío para el desarrollo de modelos numéricos. Sin embargo, la expansión adiabática del plasma también es crítica para la fuente de luz EUV. En un sistema de disparo de doble pulso, afecta la deformación del objetivo de la gota después del prepulso y la emisión del EUV después del pulso principal. La complejidad de los modelos físicos durante el láser pulsado ha impedido que los investigadores realicen más estudios sobre la expansión adiabática del plasma. Por lo tanto, es importante desarrollar un modelo más eficiente para tratar con estos procesos físicos complejos basados ​​en supuestos apropiados.

Su et al.21 desarrollaron un modelo hidrodinámico de radiación simplificado que considera la ecuación de transferencia de radiación para investigar las propiedades de radiación y la evolución dinámica de iones altamente cargados en un plasma producido por láser en el vacío. Aggoune et al.22 estudiaron las características de expansión de un vapor metálico asumiendo una distribución de plasma inicial. Estos trabajos ignoraron el complejo mecanismo físico de la formación del plasma y tratan el plasma con una determinada forma y estado como distribución inicial para estudiar su proceso de expansión adiabática, lo que puede simplificar enormemente el modelo físico del plasma.

En los modelos simplificados, dado que primero es necesario suponer la forma y el estado del plasma inicial, se define aquí como el método del plasma inicial. Aunque algunos mecanismos físicos se ignoran en los modelos simplificados, todavía se pueden obtener hallazgos valiosos, lo que demuestra que el método de plasma inicial es muy eficaz23.

Hasta ahora, el método de plasma inicial se ha utilizado solo para objetivos planos y no existe un modelo adecuado para objetivos de gotas. Debido a la forma esférica de la gota, no existe restricción en la expansión más allá del diámetro de la gota, y la expansión del plasma en la superficie de la gota no puede analizarse teóricamente como en el caso de un objetivo plano24. El método de plasma inicial debe ampliarse para adaptarse a más situaciones. La superficie del objetivo es irritada por un pulso láser y expulsa partículas de vapor debido al cambio de fase, que se ionizarán en plasma25. El plasma continúa absorbiendo energía láser y se expande, lo que puede identificarse como expansión isotérmica hasta que finaliza el pulso láser. Aunque el proceso físico es bastante complejo, puede considerarse dominado por el plasma. Para el modelado numérico, es razonable suponer que el plasma se expulsa directamente desde la superficie del objetivo en un determinado estado. Así, el modelo físico se simplifica en términos de física de alta energía y será más eficiente en dinámica de fluidos. Bajo esta suposición, el método de plasma inicial se puede utilizar para simular la expansión del plasma, la propulsión del plasma y la deformación de las gotitas inducida por el plasma.

En este artículo, se propone un modelo numérico de expansión de plasma en la superficie de la gota basado en el método de plasma inicial. El plasma inicial se obtuvo a través de la condición límite de entrada de presión. Se investigan el efecto de la presión ambiental sobre el plasma inicial y la expansión adiabática del plasma sobre la superficie de la gota, incluido el efecto sobre la distribución de la velocidad y la temperatura.

Para reducir la complejidad del problema, se hacen suposiciones por simplicidad. El plasma está en equilibrio termodinámico local (LTE) y se considera como una mezcla de dos especies: vapor de metal y gas ambiental. El flujo se trata como un fluido compresible y sigue la ley de los gases ideales.

Las ecuaciones que gobiernan son la conservación de la masa (continuidad), Eq. (1), cantidad de movimiento, Ec. (2), y energía, Ec. (3).

donde ρ es la densidad, U es el vector de velocidad, p es la presión, μ es la viscosidad dinámica, Cp es el calor específico, κ es la conductividad térmica y εr es el coeficiente de emisión neta (NEC).

Las ecuaciones de transporte para el modelo estándar de turbulencia k-ε son:

donde k es la energía cinética de turbulencia, ε es su tasa de disipación, μt es la viscosidad turbulenta, Yi es la fracción de masa de cada especie, Gk representa la generación de energía cinética de turbulencia, Ym representa la contribución de la dilatación fluctuante en turbulencia comprimible, C1ε, C2ε, σk y σε son constantes.

Las ecuaciones de transporte de especies en flujos turbulentos son:

En la ecuación de transporte, Yi es la fracción de masa, Dm i es el coeficiente de difusión de masa (m2/s) y Sct es el número de Schmidt turbulento.

El dominio computacional es axisimétrico con una dimensión de 1 mm × 0,6 mm, como se muestra en la Fig. 1a. El semicírculo representa la superficie de la gota y el radio de la gota R0 = 25 μm. El semicírculo izquierdo donde se ilumina el láser y se origina el plasma inicial está diseñado como una entrada de inyección de material (marcado como el lado frontal) y el semicírculo derecho se trata como una pared (marcado como el lado posterior). El modelo físico se describirá en detalle a continuación.

Esquema de (a) dominio computacional y (b) mallado.

Debido a que el plasma se expande a un ritmo tremendo, se debe considerar la compresibilidad. Para simular el proceso de eyección de plasma desde la superficie frontal, se utiliza la condición límite de entrada de presión. El plasma inicial se forma debido a la irradiación láser, con duraciones de pulso típicas que van de 3 a 10 ns9,26,27,28,29, por lo que aquí la entrada de presión se mantiene durante 3 ns para obtener la distribución de plasma inicial, después de lo cual no más el material es expulsado y la condición límite se establece como una pared. La temperatura inicial del plasma y la densidad numérica para la condición límite de entrada de presión son T = 30 000 K y na = 1 × 1019 cm−3, que se toman de los parámetros termodinámicos típicos del plasma30,31. Debido a que el campo de flujo está en un estado supersónico en esta etapa, se requiere un refinamiento de la malla de la región 200 µm fuera de la superficie de la gota para obtener resultados de simulación más precisos y para mantener la estabilidad de las iteraciones numéricas, consulte la Fig. 1 (b) .

Dado que Kurilovich et al.32 señalaron que el plasma tiene un efecto notable en el objetivo de la gota dentro de los 30 a 50 ns después del final del láser, se simuló la expansión adiabática del plasma inicial durante 30 ns y el efecto de la presión ambiental en Se investigaron tanto el plasma inicial como la expansión adiabática. Las ecuaciones gobernantes se resuelven numéricamente en Ansys Fluent 16.0.

Aquí se supone que el plasma es una mezcla de vapor de hierro y argón, y los coeficientes de transporte se toman de los cálculos de Murphy33. En plasma caliente, el transporte de radiación no puede ser ignorado, y el tratamiento efectivo es el método del coeficiente de emisión neta (NEC)34,35. Las propiedades de transporte del plasma se representan en la Fig. 2 en función de la temperatura.

Coeficientes de transporte del plasma (a) calor específico, (b) conductividad térmica, (c) viscosidad y (d) coeficiente de emisión neta.

Para verificar que el modelo puede simular la expansión del plasma, es necesario investigar cuantitativamente la dinámica de la pluma. Después de que se haya formado el plasma inicial, la distancia de expansión del plasma R(t) (con respecto a (0,0) a lo largo del eje x) a presiones ambientales de 100 Pa y 1000 Pa se comparan en la Fig. 3. Puede ser visto que sigue el modelo de choque a una presión ambiental de 100 Pa y sigue el modelo de arrastre a una presión ambiental de 1000 Pa. Los resultados de la simulación concuerdan bien con el estudio experimental de Sharma et al.36. Vale la pena señalar que la distancia de expansión en función del tiempo en el vacío sigue una relación lineal, que es diferente de la de los gases ambientales37,38.

Distancia de expansión del plasma en función del tiempo a diferentes presiones ambientales.

La temperatura es un parámetro clave del plasma. Para una mayor verificación de la distribución de temperatura del modelo, las simulaciones se realizan con un tamaño objetivo de 0,4 mm2 y una duración de pulso láser de 6 ns a presión atmosférica, lo que se adapta a la configuración experimental de Barthélemy et al.39 La temperatura del plasma obtenida de la simulación se compara con los datos de las mediciones y los cálculos del modelo, como se muestra en la Fig. 4. Se puede ver que la temperatura del plasma cae sustancialmente hasta 1 μs, después de lo cual se ralentiza progresivamente. Los resultados de la simulación concuerdan bien con los datos experimentales y de cálculo.

Evolución temporal de la temperatura del plasma obtenida a partir de (a) simulaciones, (b) cálculos del modelo y (c) mediciones experimentales de Barthélemy et al.39.

La fracción de masa, la velocidad y la distribución de temperatura del plasma inicial en la superficie de la gota a diferentes presiones ambientales se muestran en la Fig. 5, donde pa es la presión ambiental. El tamaño inicial del plasma es mayor a una presión ambiental relativamente más baja. La presencia de frentes de choque en el borde exterior se manifiesta como una región de valores máximos en los contornos de velocidad y temperatura, como se muestra en la Fig. 5b, c. Este modelo puede predecir la generación de ondas de choque durante la rápida expansión del plasma, lo que se ha observado ampliamente en experimentos cuando un láser golpea un objetivo40,41.

Efecto de la presión ambiental sobre (a) la fracción de masa, (b) la velocidad y (c) la temperatura del plasma inicial.

A medida que se obtienen imágenes del plasma debido a la luz emitida a alta temperatura, la distribución de temperatura del plasma inicial se compara con la imagen capturada al comienzo del experimento9 del plasma de gotas de estaño producido con láser, y los resultados se muestran en la Fig. 6. Se puede ver que en la etapa temprana de formación de plasma en la superficie de una gota, el objetivo de la gota se ha sumergido dentro del plasma caliente. Los resultados de la simulación son consistentes con las observaciones experimentales. Los perfiles de velocidad y temperatura en el eje se muestran en la Fig. 7. Se puede observar que a baja presión ambiental el plasma puede obtener una mayor velocidad de expansión, lo que implica una mayor dimensión del plasma inicial. La temperatura alcanza un valor extremo en la posición del máximo de velocidad, lo que se debe a los saltos en parámetros físicos como velocidad, temperatura, presión y densidad que ocurren antes y después del frente de choque42,43.

(a) El plasma inicial y (b) la imagen del plasma de gotas de estaño producido con láser en el experimento de Kurilovich et al.9.

(a) Velocidad y (b) perfiles de temperatura en el eje en el plasma inicial.

El efecto de la presión ambiental sobre la expansión adiabática del plasma en la superficie de la gota se muestra en la Fig. 8. El plasma se expande tanto hacia el frente como hacia la parte posterior de la gota, tendiendo a rodearla, y la tendencia a rodearla es más notable a presiones ambientales más bajas. Este fenómeno es significativamente diferente de la expansión del plasma en un objetivo plano porque la gota no limita la expansión del plasma.

Efecto de la presión ambiental sobre (a) fracción de masa, (b) velocidad y (c) temperatura para la expansión del plasma a 30 ns.

Los perfiles de velocidad y temperatura en el eje a 30 ns se representan en la Fig. 9. Dado que el gas ambiental debilita la energía cinética de la expansión del plasma, el aumento de la presión ambiental conduce a una disminución significativa de los valores máximos de velocidad durante la adiabática. expansión del plasma. Mientras tanto, el plasma pierde más energía debido a la conducción y radiación del calor a una presión ambiental más alta, lo que resulta en una temperatura más baja.

(a) Velocidad y (b) perfiles de temperatura en el eje para la expansión del plasma a 30 ns.

La Figura 10 ilustra el vector de velocidad y la distribución de energía cinética en la expansión del plasma. Se puede encontrar que el plasma se expande radialmente con la gota como el centro de la Fig. 10a. Cuanto menor sea la presión ambiental, mayor será la energía cinética de expansión, así como el impacto en la parte posterior de la gota.

Efecto de la presión ambiental sobre la expansión del plasma (a) vectores de velocidad y (b) energía cinética.

En este documento se propone un modelo numérico de expansión de plasma en la superficie de la gota basado en el método de plasma inicial. Se investigan los efectos de la presión ambiental sobre el plasma inicial y la expansión adiabática del plasma sobre la superficie de la gota. En general, la presión ambiental disminuye, lo que conduce a un aumento de la velocidad de expansión y la temperatura y, por lo tanto, a la formación de un tamaño de plasma más grande. El plasma en la superficie de la gota se expande radialmente y también afecta la parte posterior de la gota, lo que indica que se genera una fuerza impulsora hacia atrás. Eventualmente, el plasma envolverá todo el objetivo de la gota, lo cual es una diferencia significativa de la expansión del plasma en un objetivo plano. Según este modelo, las distribuciones de iones, así como las propiedades espectrales de la fuente de luz EUV, pueden investigarse más a fondo si se tienen en cuenta la ionización y la transferencia radiativa.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Scheers, J. et al. Espectroscopía óptica rígida resuelta en tiempo y espacio en el resplandor residual del plasma de gotas de estaño producido con láser. física Rev. E. 102, 13204 (2020).

Artículo ADS CAS Google Académico

Giovannini, AZ, Gambino, N., Rollinger, B. & Abhari, RS Distribución de especies de iones angulares en plasmas producidos por láser basados ​​en gotitas. Aplicación J. física 117, 33302 (2015).

Artículo Google Académico

Hori, T. et al. Actualización de tecnología de componentes clave de fuente de luz Euv de 100 W para Hvm 977625 (SPIE, 2016).

Google Académico

Yanagida, T. et al. Caracterización y optimización de la mitigación de partículas de estaño y la eficiencia de conversión de Euv en una fuente de luz Euv de plasma producida por láser 79692T (SPIE, 2011).

Google Académico

Kawasuji, Y. et al. Actualización tecnológica de componentes clave de la fuente de luz Lpp-Euv de alta potencia de 250 W 101432G (SPIE, 2017).

Google Académico

Mizoguchi, H. et al. Actualización del estado de desarrollo de la fuente Euv para la litografía Hvm. J. Láser Micro Nanoeng. 11, 276–284 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Gelderblom, H. et al. Deformación de la gota por impacto de pulso láser. J. Mecánica de fluidos. 794, 676–699 (2016).

Artículo ADS CAS Google Académico

Klein, AL, Lohse, D., Versluis, M. & Gelderblom, H. Aparato para controlar y visualizar el impacto de un pulso láser de alta energía en un objetivo líquido. Rev. Sci. instrumento 88, 95102 (2017).

Artículo Google Académico

Kurilovich, D. et al. Propulsión de plasma de una microgota metálica y su deformación tras el impacto del láser. física Aplicación Rev. 6, 14018 (2016).

Artículo Google Académico

Sato, Y. et al. Perfiles espaciales de densidad de electrones, temperatura de electrones, carga iónica promedio y emisión de Euv de plasmas de Sn producidos con láser para litografía Euv. Jpn. Aplicación J. física 56, 36201 (2017).

Artículo Google Académico

Sasaki, A. et al. Modelado de la interacción inicial entre el pulso láser y el objetivo de gotas de Sn y la formación de preplasma para la fuente Lpp Euv 97762C (SPIE, 2016).

Google Académico

Schupp, R., Torretti, F., Meijer, RA, Bayraktar, M. y Versolato, OO Generación eficiente de luz ultravioleta extrema a partir de plasma de microgotas de estaño impulsado por Nd: Yag. física Aplicación Rev. 12, 014010 (2019).

Artículo ADS CAS Google Académico

Hudgins, D., Gambino, N., Rollinger, B. & Abhari, R. Dinámica de desechos de cúmulos neutrales en fuentes de plasma producidas por láser basadas en gotas. J. física. D 49, 185205–185217 (2016).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Gambino, N., Brandstätter, M., Rollinger, B. & Abhari, R. Un detector hemisférico de matriz de sonda langmuir para mediciones con resolución angular en plasmas producidos por láser basados ​​en gotas. Rev. Sci. instrumento 85, 93302 (2014).

Artículo Google Académico

Poirier, L. et al. Emisión de iones fuertemente anisotrópicos en la expansión del plasma producido por Nd:Yag-Laser. física plasmas. 29, 123102 (2022).

Artículo ADS CAS Google Académico

Murakami, M., Kang, YG, Nishihara, K., Fujioka, S. & Nishimura, H. Espectro de energía de iones de plasma láser en expansión con masa limitada. física plasmas. 12, 62706 (2005).

Artículo Google Académico

Hoffman, J., Moscicki, T. & Szymanski, Z. El efecto de la longitud de onda del láser en el calentamiento de la pluma de carbono ablacionada. aplicación física A 104, 815–819 (2011).

Artículo ADS CAS Google Académico

Moscicki, T., Hoffman, J. y Szymanski, Z. El efecto de la longitud de onda del láser en el plasma de carbono inducido por láser. Aplicación J. física 114, 83306 (2013).

Artículo Google Académico

Galasso, G., Kaltenbacher, M., Tomaselli, A. & Scarpa, D. Un modelo unificado para determinar la partición de energía entre el objetivo y el plasma en la ablación de silicio con láser de nanosegundos. Aplicación J. física 117, 123101 (2015).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Wang, Y. & Hahn, DW Un modelo simple de elementos finitos para estudiar el efecto de la expansión de la pluma de plasma en la ablación de aluminio con láser pulsado de nanosegundos. aplicación física A 125, 654 (2019).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Su, MG et al. Análisis de evolución de la radiación Euv de plasmas de estaño producidos con láser basado en un modelo de hidrodinámica de radiación. ciencia Rep.-UK 7, 45212 (2017).

Artículo ADS CAS Google Académico

Aggoune, S., Vidal, F. & Amara, EH Estudio numérico de la expansión del plasma de vapor metálico mediante un pulso láser de nanosegundos. aplicación física A 101, 167–171 (2010).

Artículo ADS CAS Google Académico

Min, Q. et al. Propiedades de radiación y evolución hidrodinámica de iones altamente cargados en plasma de silicio producido con láser. Optar. Letón. 41, 5282 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Stapleton, MW, McKiernan, AP & Mosnier, JP Dinámica de expansión y condiciones de equilibrio en una pluma de litio por ablación láser: modelado y experimento. Aplicación J. física 97, 64904 (2005).

Artículo Google Académico

Brandstätter, M., Gambino, N. & Abhari, RS Dinámica iónica resuelta temporal y espacialmente de plasmas de estaño producidos con láser a base de gotas en dirección de expansión lateral. Aplicación J. física 123, 43308 (2018).

Artículo Google Académico

Torrisi, L. et al. Plasma de carbono producido en vacío por ablación con pulsos láser de 532 Nm–3 Ns. aplicación Navegar. ciencia 252, 6383–6389 (2006).

Artículo ADS CAS Google Académico

Zeng, X., Mao, XL, Greif, R. & Russo, RE Investigación experimental de la eficiencia de la ablación y la expansión del plasma durante la ablación del silicio con láser de femtosegundos y nanosegundos. aplicación física A 80, 237–241 (2005).

Artículo ADS CAS Google Académico

Vogt, U. et al. Ampliación de una fuente de plasma láser de chorro de agua líquida a una potencia media alta para litografía ultravioleta extrema 535–542 (SPIE, 2001).

Google Académico

Klein, AL et al. Conformación de gotas por impacto de pulso láser. física Aplicación Rev. 3, 044018 (2015).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

De Giacomo, A., Dell'Aglio, M., Gaudiuso, R., Amoruso, S. y De Pascale, O. Efectos del entorno de fondo sobre los espectros de formación, evolución y emisión de plasmas inducidos por láser. espectroquim. Acta Parte B 78, 1–19 (2012).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Shabanov, SV & Gornushkin, IB Modelos axisimétricos bidimensionales de plasmas inducidos por láser relevantes para la espectroscopia de descomposición inducida por láser. espectroquim. Acta Parte B 100, 147–172 (2014).

Artículo ADS CAS Google Académico

Kurilovich, D. et al. Escala de ley de potencia de la presión del plasma en microgotas de estaño ablacionadas con láser. física Plasmas 25, 12709 (2018).

Artículo Google Académico

Murphy, AB Los efectos del vapor de metal en la soldadura por arco. J. física. D 43, 434001 (2010).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Abdo, Y., Rohani, V. & Fulcheri, L. Un método óptimo para el cálculo del parámetro Rs del enfoque de aproximación del coeficiente de emisión neta para determinar las características eléctricas y térmicas de los arcos de plasma. J. física. D 50, 445202 (2017).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Gleizes, A., Gonzalez, JJ, Liani, B. & Raynal, G. Cálculo del coeficiente de emisión neta de plasmas térmicos en mezclas de gas con vapor metálico. J. física. D 26, 1921–1927 (1993).

Artículo ADS CAS Google Académico

Sharma, AK & Thareja, RK Dinámica de la pluma de plasma de aluminio producido con láser en nitrógeno ambiental. aplicación Navegar. ciencia 243, 68–75 (2005).

Artículo ADS CAS Google Académico

Mahmood, S., Rawat, RS, Springham, SV, Tan, TL & Lee, P. Estudio de expansión de la pluma de plasma y ablación de materiales de objetivos de Fe y grafito en atmósfera de gas Ar. aplicación física A 101, 695–699 (2010).

Artículo ADS CAS Google Académico

Sankar, P., Shashikala, HD y Philip, R. Dinámica de iones de un plasma de aluminio producido por láser a diferentes presiones ambientales. aplicación física R. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1417-0 (2018).

Artículo Google Académico

Barthélemy, O. et al. Influencia de los parámetros del láser sobre las características espaciales y temporales de un plasma inducido por láser de aluminio. espectroquim. Acta Parte B 60, 905–914 (2005).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Cao, SQ et al. Dinámica y distribución de la densidad del plasma producido por láser mediante interferometría óptica. física Plasmas 25, 63302 (2018).

Artículo Google Académico

Sai Shiva, S. et al. Papel de la absorción láser y modelos de ecuación de estado en plasma ablativo inducido por láser ns y dinámica de ondas de choque en el aire ambiente: Investigaciones numéricas y experimentales. física Plasmas 26, 72108 (2019).

Artículo Google Académico

Qiu, R. et al. Enfoque cinético mesoscópico para estudiar los efectos termodinámicos e hidrodinámicos de desequilibrio de la onda de choque, la discontinuidad de contacto y la onda de rarefacción en el tubo de choque inestable. física Rev. E. 103, 53113 (2021).

Artículo ADS CAS Google Académico

Zhang, Z. & Gogos, G. Teoría de la propagación de ondas de choque durante la ablación con láser. física Rev. B 69, 235401–235403 (2004).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Descargar referencias

Este trabajo fue apoyado conjuntamente por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China bajo la Subvención No. 51776031 y los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales (No. DUT19LAB04).

Laboratorio clave de utilización de energía oceánica y conservación de energía del Ministerio de Educación, Universidad Tecnológica de Dalian, Dalian, 116024, China

Zhenyu Zhao y Weizhong Li

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

ZZ realizó las simulaciones y escribió el manuscrito. WL revisó el manuscrito.

Correspondencia a Zhenyu Zhao.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Zhao, Z., Li, W. Simulación numérica de la expansión de plasma producida por láser en la superficie de una gota. Informe científico 13, 4085 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31069-x

Descargar cita

Recibido: 29 junio 2022

Aceptado: 06 marzo 2023

Publicado: 11 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31069-x

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.