Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів
The influence of the surrounding air on the amplitude and shape of thermal radiation pulses (at a wavelength of 430 nm) during the heating of the surface layer of a porous carbon material (to temperatures of the order of 2000–3000 K) by the radiation of a Q-switched neodymium laser is studied. When...
Збережено в:
| Видавець: | Publishing house "Academperiodika" |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023078 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023078 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20230782023-11-29T15:44:25Z The Role of Air in Laser-Induced Thermal Emission of Surface Layers of Porous Carbon Materials Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів Zelensky, S.E. Kolesnik, O.S. Yashchuk, V.P. iндуковане лазером теплове випромiнювання поруватий вуглець повiтря laser-induced thermal emission porous carbon air The influence of the surrounding air on the amplitude and shape of thermal radiation pulses (at a wavelength of 430 nm) during the heating of the surface layer of a porous carbon material (to temperatures of the order of 2000–3000 K) by the radiation of a Q-switched neodymium laser is studied. When the pressure of the surrounding air is reduced to forevacuum conditions, the experiments showed a one-and-a-half-fold increase in the amplitude of pulsed signals of thermal radiation and an increase in the decay time of the glow by about a third. Numerical calculations of the dynamics of the temperature field in the surface layer of the material during the irradiation by nanosecond laser pulses are carried out. An improved model is used in the calculations, which accounts for (i) the porosity of the material and (ii) the temperature dependence of the coefficients of thermal conductivity and the heat capacities of carbon and air. To calculate the thermal conductivity of the porous material, a model of a cubic array of intersecting square rods is used. The satisfactory consistency of calculation results with experimental data is obtained. The above-mentioned improvements of the calculation model made it possible to reconcile the estimates of the thermal characteristics of surface layers of carbon, obtained from the emission decay data, with the reference data published in the literature. Дослiджено вплив оточуючого повiтря на амплiтуду i форму iмпульсiв теплового випромiнювання (на довжинi хвилi 430 нм) при нагрiваннi поверхневого шару поруватого ву глецевого матерiалу (до температур порядку 2000–3000 K) випромiнюванням неодимового лазера з модуляцiєю добротностi. Експерименти показали, що при зменшеннi тиску оточуючого повiтря до умов форвакууму спостерiгається пiвтораразове збiльшення амплiтуди iмпульсних сигналiв теплового випромiнювання i зростання часу загасання свiтiння приблизно на третину. Проведено чисельнi розрахунки динамiки температурного поля у поверхневому шарi матерiалу при опромiненнi наносекундними лазерними iмпульсами. У розрахунках використано удосконалену модель, яка враховує (i) поруватiсть матерiалу i (ii) температурнi залежностi коефiцiєнтiв теплопровiдностi та теплоємностi вуглецю i повiтря. Для розрахунку теплопровiдностi поруватого матерiалу використано модель кубiчного масиву квадратних стрижнiв, що перетинаються. Отримано задовiльну узгодженiсть результатiв розрахункiв з результатами експериментiв. Вищезазначенi удосконалення розрахункової моделi дозволили узгодити оцiнки теплових характеристик поверхневих шарiв вуглецю, отриманi за даними загасання свiтiння, з довiдковими даними, опублiкованими у лiтературi. Publishing house "Academperiodika" 2023-11-29 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023078 10.15407/ujpe68.10.652 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 68 No. 10 (2023); 652 Український фізичний журнал; Том 68 № 10 (2023); 652 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe68.10 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023078/3035 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023078/3036 Copyright (c) 2023 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
iндуковане лазером теплове випромiнювання поруватий вуглець повiтря laser-induced thermal emission porous carbon air |
| spellingShingle |
iндуковане лазером теплове випромiнювання поруватий вуглець повiтря laser-induced thermal emission porous carbon air Zelensky, S.E. Kolesnik, O.S. Yashchuk, V.P. Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| topic_facet |
iндуковане лазером теплове випромiнювання поруватий вуглець повiтря laser-induced thermal emission porous carbon air |
| format |
Article |
| author |
Zelensky, S.E. Kolesnik, O.S. Yashchuk, V.P. |
| author_facet |
Zelensky, S.E. Kolesnik, O.S. Yashchuk, V.P. |
| author_sort |
Zelensky, S.E. |
| title |
Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_short |
Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_full |
Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_fullStr |
Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_full_unstemmed |
Роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_sort |
роль повітря в індукованому лазером тепловому випромінюванні поверхневих шарів поруватих вуглецевих матеріалів |
| title_alt |
The Role of Air in Laser-Induced Thermal Emission of Surface Layers of Porous Carbon Materials |
| description |
The influence of the surrounding air on the amplitude and shape of thermal radiation pulses (at a wavelength of 430 nm) during the heating of the surface layer of a porous carbon material (to temperatures of the order of 2000–3000 K) by the radiation of a Q-switched neodymium laser is studied. When the pressure of the surrounding air is reduced to forevacuum conditions, the experiments showed a one-and-a-half-fold increase in the amplitude of pulsed signals of thermal radiation and an increase in the decay time of the glow by about a third. Numerical calculations of the dynamics of the temperature field in the surface layer of the material during the irradiation by nanosecond laser pulses are carried out. An improved model is used in the calculations, which accounts for (i) the porosity of the material and (ii) the temperature dependence of the coefficients of thermal conductivity and the heat capacities of carbon and air. To calculate the thermal conductivity of the porous material, a model of a cubic array of intersecting square rods is used. The satisfactory consistency of calculation results with experimental data is obtained. The above-mentioned improvements of the calculation model made it possible to reconcile the estimates of the thermal characteristics of surface layers of carbon, obtained from the emission decay data, with the reference data published in the literature. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023078 |
| work_keys_str_mv |
AT zelenskyse theroleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials AT kolesnikos theroleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials AT yashchukvp theroleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials AT zelenskyse rolʹpovítrâvíndukovanomulazeromteplovomuvipromínûvannípoverhnevihšarívporuvatihvuglecevihmateríalív AT kolesnikos rolʹpovítrâvíndukovanomulazeromteplovomuvipromínûvannípoverhnevihšarívporuvatihvuglecevihmateríalív AT yashchukvp rolʹpovítrâvíndukovanomulazeromteplovomuvipromínûvannípoverhnevihšarívporuvatihvuglecevihmateríalív AT zelenskyse roleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials AT kolesnikos roleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials AT yashchukvp roleofairinlaserinducedthermalemissionofsurfacelayersofporouscarbonmaterials |
| first_indexed |
2024-03-30T03:10:03Z |
| last_indexed |
2024-03-30T03:10:03Z |
| _version_ |
1804810391562223616 |