The spectroscopic study of chemical reaction of laser-ablated aluminum-oxygen by high power laser

고 에너지 레이저를 통한 알루미늄-산소 연소현상에 대한 분광분석

Laser-induced combustions and explosions generated by high laser irradiances were explored by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) in rich, and stoichiometric conditions. The laser used for target ablation is a Q-switched Nd:YAG laser with 7 ns pulse duration at wavelength of 1064 nm laser energies from 40 mJ to 2500 mJ ($6.88{\times}10^{10}-6.53{\times}10^{11}\;W/cm^2$). The plasma light source from aluminum detected by the echelle grating spectrometer and coupled to the gated ICCD(a resolution (${\lambda}/{\Delta}{\lambda}$) of 5000). This spectroscopic study has been investigated for obtaining both the atomic signals of aluminum (fuel) - oxygen (oxidizer) and the calculated ambient condition (plasma temperature and electron density). The essence of the paper is observing specific electron density ratio which can support the processes of combustion and explosion between ablated aluminum plume and oxygen from air by inducing high power laser.

이차 추진제로 많이 쓰이는 알루미늄을 고출력 레이저를 이용하여 공기 중의 산소와 반응시켜 발생되는 rich 및 stoichiometric 상태의 알루미늄-산소 연소 현상에 대해 레이저 분광분석법을 이용하여 연구하였다. 7ns의 펄스 주기와 1064nm의 주파수를 가진 Q-switched Nd:YAG 레이저로 40 - 2500mJ의 에너지가 공급되었으며, 플라즈마 빛은 echelle 회절 분광기와 ICCD 카메라로 감지하였다. 레이저 분광분석을 통하여 연료인 알루미늄과 산화제인 산소의 원자 신호를 얻었을 뿐만 아니라, 현상이 일어나는 환경인 플라즈마 온도와 전자밀도가 계산되었다. 특정 전자 밀도비 비교를 통하여, 고출력 레이저를 통해 일어나는 알루미늄과 산소의 연소 및 폭발 현상 변화에 대한 분석이 가능하다는 것에 본 논문의 중요성이 있다.