Étude expérimentale de l'effet de focalisation sur le claquage laser sous atmosphères d'argon

Steve Rudz (1) , Maxime Wartel (1) , Mamadou Sankhe (1) , Stéphane Pellerin (1) , Jean-Luc Hanus (2, 3, 4)

1 GREMI - Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés
2 LaMé - Laboratoire de Mécanique Gabriel Lamé
3 DivS - Dynamique interactions vibrations Structures
4 INSA CVL - Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire

Laser induced breakdown is commonly used in Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to characterize materials (temperature, electronic density …) and also to ignite gaseous mixtures. In spectroscopic applications it is necessary to collect the emitted light from the laser spark (in plasma state), which implies an a priori knowledge of its spatial position. However, the laser spark can move along the laser axis around the focal point due to the used optical focalization parameters. To our knowledge this phenomenon has been observed but never specifically studied. The purpose of this experimental work is to study the spatial reproducibility of the laser induced breakdown in a controlled atmosphere of argon for several pressures and two different focalization parameters for a given laser energy, and at a wavelength of 532 nm.

Le claquage laser est couramment utilisé en spectroscopie d’émission afin d’identifier certaines caractéristiques des matériaux étudiés (espèces, température, densité électronique ...) et également pour l’initiation de déflagration/détonation. En spectroscopie d’émission la nécessité de collecter la lumière émise par le plasma impose de connaître au préalable sa position dans l’espace afin d’assurer la reproductibilité des essais. Cependant le claquage laser n’apparaît pas toujours au point focal : il peut se déplacer légèrement le long de l’axe laser selon la configuration optique. A notre connaissance, ce phénomène fortement dépendant des conditions de focalisation laser a été observé, mais jamais spécifiquement étudié. Nous proposons dans ce travail d’étudier la répartition spatiale du claquage laser sous une atmosphère contrôlée (argon) ainsi que la reproductibilité de quelques raies caractéristiques à différentes pressions initiales et deux conditions de focalisation pour une énergie laser fixe, et à une longueur d’onde de 532 nm

Mots clés: Claquage laser; Nd:YAG; reproductibilité; argon

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]; Plasmas

Steve Rudz, Maxime Wartel, Mamadou Sankhe, Stéphane Pellerin, Jean-Luc Hanus. Étude expérimentale de l'effet de focalisation sur le claquage laser sous atmosphères d'argon. 24ième Congrès Français de Mécanique, Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-02571016⟩