脉冲激光烧蚀粒子输运过程的动力学模拟

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采用Monte Carlo方法,对脉冲激光作用下产生的烧蚀粒子在环境气体中的输运过程进行了数值模拟。分别研究了环境气体原子半径和原子质量对烧蚀粒子和环境气体原子组成的高密度交叠区振荡稳定时间的影响,结果表明,与环境气体原子半径相比,交叠区振荡稳定时间对环境气体的原子质量依赖性较强;分析了在极端条件下,即极大靶衬间距和极小环境气压的情况下粒子输运的动力学过程,通过其变化趋势探求无衬底情况和真空环境情况的动力学特征;讨论了粒子被衬底吸附的临界入射速度对密度恢复时间的影响,发现密度恢复时间随着临界速度的增大先增大后减小;模拟了在混合气体做环境时,混合原子数配比对交叠区振荡稳定时间的影响,结果显示,混合气体的平均原子质量与烧蚀粒子质量越接近,振荡稳定时间越短;同时对多激光脉冲烧蚀情况进行了数值模拟,研究了脉冲间隔对粒子输运过程的影响;最后讨论了Monte Carlo模拟出现的交叠区模型与成核区模型的关系。我们的研究为相关实验结果提供了理论依据,对均匀可控的纳米晶粒的制备具有重要的参考价值。
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