Механизм лазерно-индуцированного широкополосного излучения поликристаллического графита

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Под воздействием ИК лазерного излучения на поликристаллический графит в видимой области спектра появляется вторичное широкополосное излучение. С целью выяснения природы этого явления проведено сравнение с излучением при резистивном нагреве и дуговом разряде. Сделан вывод о том, что широкополосное излучение поликристаллического графита можно отнести к антистоксовой люминесценции, которая возникает за счет вынужденного комбинационного рассеяния фотонов при высоких температурах. Предложена и реализована имитационная модель, в рамках которой спектр излучения качественно воспроизводится последовательным включением апериодических звеньев второго порядка.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. Ш. Рехвиашвили

Институт прикладной математики и автоматизации КБНЦ РАН

Author for correspondence.
Email: rsergo@mail.ru
Russian Federation, Нальчик

Д. С. Гаев

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Email: rsergo@mail.ru
Russian Federation, Нальчик

З. Ч. Маргушев

Институт информатики и проблем регионального управления КБНЦ РАН

Email: rsergo@mail.ru
Russian Federation, Нальчик

References

  1. Redmond S.M., Rand S.C., Oliveira S.L. Bistable Emission of a Black-body Radiator // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 5517.
  2. Lui C.H, Mak K.F., Shan J., Heinz T.F. Ultrafast Photoluminescence from Graphene // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. P. 127404.
  3. Qin F., Zhao H., Zheng Y., Cheng Z., Wang P., Zheng C., Yu Y., Zhang Z., Cao W. Pressure-sensitive Blackbody Point Radiation Induced by Infrared Diode Laser Irradiation // Opt. Lett. 2011. V. 36. № 10. P. 1806.
  4. Хрущалина С.А., Рябочкина П.А., Кяшкин В.М., Ванецев А.С., Гайтко О.М., Табачкова Н.Ю. Широкополосное излучение белого света в наноразмерных кристаллических порошках ортофосфатов иттрия, легированных ионами Yb3+ и Er3+, при воздействии лазерным излучением с длиной волны 972 нм // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. № 5. С. 342.
  5. Рябочкина П.А., Хрущалина С.А., Кяшкин В.М., Ванецев А.С., Гайтко О.М., Табачкова Н.Ю. Особенности взаимодействия лазерного излучения ближнего ИК-диапазона с наноразмерными Yb-содержащими диэлектрическими частицами // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. № 12. С. 836.
  6. Zhu Y., Xu W., Li C., Zhang H., Dong B., Xu L., Xu S., Song H. Broad White Light and Infrared Emission Bands in YVO4:Yb3+, Ln3+ (Ln3+ = Er3+, Tm3+, or Ho3+) // Appl. Phys. Express. 2012. V. 5. № 9. P. 092701.
  7. Marciniak L., Strek W., Hreniak D., Guyot Y. Temperature of Broadband Anti-Stokes White Emission in LiYbP4O12: Er Nanocrystals // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 173113.
  8. Strek W., Tomala R., Marciniak L., Lukaszewicz M., Cichy B., Stefanski M., Hreniak D., Kedziorski A., Krosnicki M., Seijo L. Broadband Anti-Stokes White Emission of Sr2CeO4 Nanocrystals Induced by Laser Irradiation // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 27921.
  9. Zhu S., Wang C., Li Z., Jiang W., Wang Y., Yin H., Wu L., Chen Z., Zhang G. High-efficiency Broadband Anti-Stokes Emission from Yb3+-doped Bulk Crystals // Opt. Lett. 2016. V. 41. № 10. P. 2141.
  10. Dornsiepen E., Dobener F., Chatterjee S., Dehnen S. Controlling the White-Light Generation of [(RSn)4E6]: Effects of Substituent and Chalcogenide Variation // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 47. P. 17041.
  11. Рехвиашвили С.Ш. Широкополосное излучение малых диэлектрических частиц // Опт. и спектр. 2020. Т. 128. № 9. С. 1323.
  12. Рехвиашвили С.Ш., Strek W. Тепловое излучение графена // Опт. и спектр. 2021. Т. 129. № 10. С. 1301.
  13. Рехвиашвили С.Ш., Гаев Д.С., Маргушев З.Ч. Антистоксова люминесценция в углеродных материалах // Опт. и спектр. 2021. Т. 129. № 12. С. 1589.
  14. Рехвиашвили С.Ш., Гаев Д.С., Маргушев З.Ч. Широкополосное излучение поликристаллического графита // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 4. С. 382.
  15. Feldmann J., Fischer R., Guss W., Gobel E.O., Schmitt-Rink S., Kratschmer W. White Luminescence from Solid C60 // Europhys. Lett. 1992. V. 20. № 6. P. 553.
  16. Bayramov A.I., Mamedov N.T., Dzhafarov T.D., Aliyeva Y.N., Ahmadova Kh.N., Alizade E.H., Asadullayeva S.Q., Sadigov M.S., Ragimov Sh.Kh. Photoluminescence and Optical Transitions in C60 Fullerene Thin Films Deposited on Glass, Silicon and Porous Silicon // Thin Solid Films. 2019. V. 690. P. 137566.
  17. Canning J., Sceats M.G. Spatial Distribution of 650-nm Luminescence in UV-processed Germanosilicate Preforms // Opt. Lett. 1994. V. 19. № 15. P. 1119.
  18. Olejniczak A., Tomala R., Zemojtel P., deAraujo Maia A.F., Bezkrovnyi O., Macalik B., Игнатенко О., Beben D., Strek W. Структурные и оптические характеристики синтетических алмазов в нано-, микро- и миллиметровом масштабе // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 1. С. 192.
  19. Li J., Kundrapu M., Shashurin A., Keidar M. Emission Spectra Analysis of Arc Plasma for Synthesis of Carbon Nanostructures in Various Magnetic Conditions // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 024329.
  20. Vekselman V., Feurer M., Huang T., Stratton B., Raitses Y. Complex Structure of the Carbon Arc Discharge for Synthesis of Nanotubes // Plasma Sources Sci. Technol. 2017. V. 26. P. 065019.
  21. Шавелкина М.Б., Амиров Р.Х., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Спектроскопическое исследование плазменной струи гелия с добавками углеводородов // ТВТ. 2020. Т. 58. № 3. С. 327.
  22. Yang L., Deslippe J., Park C.-H., Cohen M.L., Louie S.G. Excitonic Effects on the Optical Response of Graphene and Bilayer Graphene // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 186802.
  23. Osvet A., Palm V., Sildos I. Spectral Hole Burning and Uniaxial Stress Study of Radiation-Induced Defects in Diamond // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. P. 8290.
  24. Зиенко С.И., Слабковский Д.С. Особенности фононного крыла люминесценции алмаза // Письма в ЖТФ. 2019. Т. 45. № 11. С. 9.
  25. Savvatimskiy A.I. Measurements of the Melting Point of Graphite and the Properties of Liquid Carbon (A Review for 1963–2003) // Carbon. 2005. V. 43. № 6. P. 1115.
  26. Ferrari A.C. Raman Spectroscopy of Graphene and Graphite: Disorder, Electron–Phonon Coupling, Doping and Nonadiabatic Effects // Solid State Commun. 2007. V. 143. P. 47.
  27. Saito R., Hofmann M., Dresselhaus G., Jorio A., Dresselhaus M.S. Raman Spectroscopy of Graphene and Carbon Nanotubes // Adv. Phys. 2011. V. 60. № 3. P. 413.
  28. Зиатдинов А.М. Спектроскопия комбинационного рассеяния наноразмерных сотовидных углеродных структур // Вестник ДВО РАН. 2020. № 6. С. 27.
  29. Strek W., Tomala R., Lukaszewicz M., Cichy B., Gerasymchuk Y., Gluchowski P., Marciniak L., Bednarkiewicz A., Hreniak D. Laser Induced White Lighting of Graphene Foam // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 41281.
  30. Strek W., Tomala R. Laser Induced Broadband Emission Spectra of Graphene Foam // Phys. B. 2020. V. 579. P. 411840.
  31. Chaika M., Tomala R., Oleszko M., Strek W. Influence of Low Temperature on White Light Emission from Graphene-based Microchip // Low Temp. Phys. 2023. V. 49. № 3. P. 330.
  32. Зубов В.А., Сущинский М.М., Шувалов И.К. Стимулированное комбинационное рассеяние света // УФН. 1964. Т. 83. № 6. С. 197.
  33. Зиенко С.И. Динамика решетки в фононном крыле спектра люминесценции алмаза // Успехи прикл. физики. 2019. Т. 7. № 6. С. 586.
  34. Хабаров С.П., Шилкина М.Л. Основы моделирования технических систем. Среда Simintech. М.: Лань, 2022. 120 с.
  35. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980. 405 с.
  36. Laser-induced Breakdown Spectroscopy / Eds. Singh J.P., Thakur S.N. Amsterdam: Elsevier Sci., 2020. 604 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Raman spectra of polycrystalline graphite (a) and artificial diamond (b).

Download (115KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Emission spectra of polycrystalline graphite: 1 – laser-induced emission, 2 – emission during arc discharge, 3–5 – emission as a result of resistive heating at different temperatures.

Download (134KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Simulation model of broadband radiation.

Download (116KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».