Размер шрифта:
  • А
  • А
  • А
Цветовая схема:
  • А
  • А
  • А
Календарь конференций
  • 2 – 5 декабря

    ХLVI Международная научная конференция Общества по изучению культуры США «Экранная история США: мечта, документ, интерпретация — White, Silver and Black Mirrors: ‘Screening’ of American History and Dreams»

  • 7 декабря – 13 марта

    Универсиада "Ломоносов" по микро- и макроэкономике

  • 11 декабря

    Конкурс медиаисследований Национальной ассоциации исследователей массмедиа - 2020

  • 17 – 18 декабря

    VII Международная научная конференция «Русская литература ХХ–XXI веков как единый процесс (проблемы теории и методологии изучения)»

  • 18 декабря

    Международная научно-практическая конференция «Финансово-экономическая реальность: вызовы и возможности»

  • 18 декабря

    Научный круглый стол «Влияние информационных сил на формирование мировых элит (XIX –XXI вв.)»

  • 20 декабря – 31 мая

    Универсиада "Ломоносов" по политологии в 2020-2021 учебном году

  • 1 сентября – 31 декабря

    Форум «Гуманитарные науки и вызовы современности»

  • 4 февраля

    Международная научная конференция "Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии"

  • 7 декабря – 13 марта

    Универсиада "Ломоносов" по микро- и макроэкономике

  • 24 марта

    Международная онлайн-конференция «Острожская Библия и развитие библейской традиции у славян»

Все конференции
Электронная трудовая книжка

Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Программы поддержки талантливой молодежи
20/11/20

Физики МГУ проследили изменение механизмов ионизации от видимого до среднего ИК диапазона

Физики МГУ исследуют механизмы ионизации вещества в широком диапазоне длин волн воздействующего высокоинтенсивного лазерного излучения: от видимого до среднего ИК
Физики МГУ исследуют механизмы ионизации вещества в широком диапазоне длин волн воздействующего высокоинтенсивного лазерного излучения: от видимого до среднего ИК

Сотрудники физического факультета МГУ проследили изменение механизмов ионизации от видимого до среднего ИК диапазона. Исследование поможет разработать новые методы микрообработки, приблизит создание сенсоров нового типа, а также будет полезно в биомеханике и реабилитационной инженерии. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

В настоящее время лазерные технологии активно продвигаются в смежные диапазоны длин волн, недоступные человеческому глазу — рентгеновскую и инфракрасную (ИК) области. История лазерных источников в среднем ИК диапазоне длин волн (2,5-25 мкм) ведется практически от изобретения самих лазеров (с 1964 года). Создаваемые сегодня источники излучения в среднем ИК диапазоне, в отличие от своих предшественников, обладают ультракороткой длительностью вплоть до десятков фемтосекунд (10-15 с). Изменение длины волны и длительности импульса лазерного излучения по сравнению с доступными ранее источниками приводит к новому характеру взаимодействия излучения с веществом.

Группа учёных кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ исследует механизмы пробоя вещества (диэлектриков и полупроводников), то есть необратимого изменения структуры, под воздействием лазерного излучения с разной длиной волны. Для излучения ультракороткой длительности первым шагом на пути повреждения материала является генерация плазмы — возбуждение и ионизация электронов атомов. Механизмы ионизации зависят от длины волны воздействующего излучения. В видимом диапазоне длин волн преобладает многофотонная ионизация, в то время как в среднем ИК диапазоне генерация электронов происходит за счет туннельного механизма. Созданные электроны затем начинают увеличивать свою энергию (нагреваться) за счет взаимодействия с лазерным импульсом. Характер этого взаимодействия также зависит от длины волны. В видимой области спектра нагрев крайне неэффективен. В области длин волн 3-4 мкм электроны очень быстро увеличивают свою энергию. Однако, на больших длинах волн механизм нагрева снова меняется и эффективный набор энергии прекращается. «В данной работе нам впервые удалось проследить изменение описанных механизмов от видимого диапазона длин волн до среднего ИК как экспериментально, так и с помощью численного моделирования. Полученная информация позволяет судить о зависимости порога повреждения материала от длины волны», — рассказал Фёдор Потёмкин, доцент кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ.

Физики МГУ самостоятельно разрабатывают фемтосекундные источники лазерного излучения в среднем ИК диапазоне, что позволяет им контролировать и управлять параметрами лазерных импульсов для проведения такого рода экспериментов. В МГУ разработаны авторские методики по регистрации процесса генерации плазмы (например, с использованием процесса генерации третьей гармоники), измерения ее параметров и эволюции. Сочетание указанного опыта позволяет учёным из МГУ независимо проводить все экспериментальные исследования. Кроме того, в данной работе авторами из МГУ также была разработана теоретическая модель и написан комплекс программ для расчета процессов ионизации.

Полученные результаты важны для развития технологической базы оптических компонент среднего ИК диапазона, так как для развития самих лазерных источников необходимы оптические покрытия и элементы с высокой лучевой прочностью. «Понимание механизмов ионизации, предшествующих пробою, позволяет управлять этим явлением. В частности, создание модифицированных областей с управляемой морфологией, размером и структурой является важной задачей лазерной микрообработки. Так как импульсы с разной длиной волны по-разному взаимодействуют с веществом, то мультиспектральное воздействие (например, за счет использования пары импульсов с разными длинами волн) может привести к повышению точности процесса микрообработки, сделает его более управляемым и предсказуемым. Новые методы микрообработки важны, например, для создания сенсоров на основе волоконных Брэгговских решеток в биомеханике и реабилитационной инженерии (определение суставных напряжений и деформаций)», — добавил Фёдор Потёмкин.