شبیه‌سازی و مدل‌سازی دینامیک کندوسوز لیزری عنصرهای تیتانیم، سیلسیم و تنگستن با لیزر تپی نئودیمیم یاگ در محیط آب مقطر

یکی از روش‌های سریع، ایمن و پاک برای تولید نانوذره‌های کلوییدی با ویژگی‌های مختلف ساختاری و نوری، روش کندوسوز لیزر تپی در محیط مایع است. در صورتی‌که، دیگر روش‌های ساخت نیاز به دمای بالا، زمان واکنش طولانی و رویه‌های شیمیایی چند مرحله‌ای دارند. این مقاله شبیه سازی فرایند کندوسوز لیزر تپی و عامل‌های موثر بر ویژگی‌های نانوذره‌های تولیدی عنصرهای تیتانیم، سیلسیم و تنگستن در محیط آب مقطر به ارتفاع یک سانتی‌متر از سطح نمونه را مورد بررسی قرار می‌دهد. بدین‌منظور لیزر نئودیمیم یاگ تپی با پهنای زمانی ns، طول موج‌های 1064 و nm 532 و قطر کانونی µm200 به کار گرفته شد. هم‌چنین محاسبه‌ها با در نظر گرفتن تاثیر محیط آب مقطر و اثر تعداد مختلف تپ لیزر در نرخ کندگی مورد بررسی قرار گرفت. توزیع دما روی سطح فلز، میزان کندگی و شاریدگی آستانه‌ی کندگی با مدل انتقال حرارت دو سیالی و توسط نرم‌افزار کامسول مولتی فیزیکس به دست آمد.

Dynamic modelling and simulation of laser ablation of titanium, silicon and tungesten elements by pulsed Nd: YAG laser in a distilled water

Pulsed laser ablation in liquid solution is a fast, safe and clean method for producing colloidal nanoparticles with different structural and optical characteristics. However, the other synthesis methods require high temperatures, long reaction times and multistep chemical synthetic procedures. In this paper, the simulation of nanosecond pulsed laser ablation process and effective parameters on the Titanium, Silicon, and Tungsten elements in distilled water environment at the height of 1 cm from the surface of the metal is investigated. For this purpose, the pulsed Nd:YAG laser with nanosecond time duration, wavelengths of 1064nm and 532nm, a focal diameter of 200 mm is used. The simulation is based on considering the effects of the water environment and number of laser pulses. The distribution of temperature on the metal surface and the threshold fluence is determined by twofluid heat transfer model using Comsol Multi physic Package.