Geração de um jato metálico neutro por ablação a laser - Juliana Barranco de Matos (2012)
Estudos experimentais foram realizados visando a geração de um jato metálico de átomos neutros por ablação a laser em alvos de cobre. Para estudar a composição da pluma gerada por ablação e para estudar o processo de remoção da fração carregada eletricamente da pluma, foi utilizado um dispositivo constituído por um par de eletrodos de extração de íons e por um sensor de pressão de PVDF. O sensor de PVDF responde à pressão das partículas em sua superfície, enquanto o potencial aplicado aos eletrodos extrai os íons da pluma. A dependência da fluência do laser na razão entre as populações dos íons e átomos neutros na região entre 20 a 32 J/cm2 foi investigada e utilizaram-se valores de tensão de extração de até 800 V. Neste intervalo dos parâmetros de estudo, o percentual de átomos neutros varia entre 30 - 8% da população total da pluma. O ajuste de uma função de distribuição Maxwelliana de velocidades foi realizado ao sinal do sensor de PVDF para inferir os parâmetros de velocidade de deriva, que variou de 3,4 a 4,6 km/s e, através do modelo hidrodinâmico encontrado na literatura para o tratamento da expansão da pluma, foi possível obter os valores de temperatura translacional da pluma variando entre 8 e 14×104 K. Constatou-se a existência de um mecanismo interno de aceleração das partículas da pluma, atribuído à formação de camada dupla, que por sua vez gera um potencial acelerador interno. Foi inferido, pela diferença entre a velocidade de deriva e a velocidade térmica, que este potencial acelerador é da ordem de 3 V, mesmo quando não há tensão aplicada aos eletrodos. Foi verificado que a pluma gerada por ablação a laser na condição experimental deste trabalho encontra-se no regime em transição, que para baixas fluências apresenta um comportamento de partícula livre, e em fluências mais altas é possível observar um comportamento de plasma. Pelos resultados obtidos, foi confirmada a geração de um jato metálico neutro que poderá ser utilizado em experimentos de separação isotópica usando lasers.