Plasma-assisted laser ablation of tungsten; Reduction in ablation power threshold due to bursting of holes/bubbles

タングステンのプラズマ支援レーザーアブレーション; ホール/バブルの破裂によるアブレーションパワー閾値の減少

梶田 信; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 坂口 亙*; 西島 大*

Kajita, Shin; Ono, Noriyasu*; Takamura, Shuichi*; Sakaguchi, Wataru*; Nishijima, Dai*

ヘリウム照射損傷を受けたタングステンのナノ秒レーザーを用いたアブレーションを、分光法を用いて調べた。表面温度が十分に高い状態(15001600K)で、タングステンにヘリウムプラズマを照射すると表面にサブマイクロサイズのホール/バブルの形成が確認された。損傷なしのタングステンからは1J/cm以下では発光が観測されないが、ヘリウム照射を行ったタングステンからの発光は閾値が0.2J/cmと著しく減少した。レーザー照射によるホール/バブルの破裂が、アブレーション閾値の減少を生む原因となっていると考えられる。

Nanosecond laser ablation of tungsten (W) that was exposed to helium plasmas was investigated using optical emission spectroscopy. Sub-micrometor holes/bubbles are formed on the surface of W specimen when it was exposed to the helium plasma at sufficient higher temperature ( 1500-1600 K). The onset pulse energy to detect W I becomes 0.2 J/cm after the W specimen was exposed to high-density helium plasmas, though the emission from a pure virgin W (before helium plasma irradiation) cannot be detected when the pulse energy was lower than 1 J/cm. Laser-induced bursting of the holes/bubbles is suggested to be the physical mechanism leading to the significant reduction in the ablation power threshold.