Este trabalho apresenta um extenso estudo experimental das características elétricas de um laser de Cu-HBr com o objetivo de determinar as condições de operação que permitem obter máxima potência média e eficiência do laser. Medidas das formas de onda da tensão e corrente de descarga foram realizadas para vários parâmetros importantes de operação do laser: freqüência de repetição de pulsos, tensão de carga, circuito elétrico de excitação e diferentes misturas de gases (Neônio puro, Neônio/HBr e Ne/HBr/Cu). Comparando as medidas para diferentes misturas de gases, foi possível identificar a influência da composição do gás em importantes parâmetros de descarga, tais como: tensão de ruptura, tensão de sustentação, corrente máxima e densidade residual de elétrons. Os resultados experimentais obtidos indicam que a máxima eficiência de conversão do laser ocorre para um campo elétrico efetivo de descarga muito bem definido. Este campo elétrico, por sua vez, depende da densidade residual de elétrons que assume um intervalo no qual o laser opera nas condições ótimas de potência média e eficiência. Foi determinado a maneira pela qual os diferentes parâmetros do laser influenciam esta densidadade residual de elétrons, e foi mostrado que é possível operar o laser com a máxima eficiência em diferentes condições de operação. Embora nestas condições ótimas a energia do pulso de laser permaneça constante, demonstrou-se que a largura do pulso e a potência instantânea máxima do laser variam de forma acentuada. Assim, os resultados deste trabalho mostram que é possível controlar muito bem as características da radiação emitida pelo laser mantendo a eficiência de conversão de energia.

Este trabalho teve como objetivo estudar detalhadamente as propriedades do vapor gerado pela ablação de um alvo sólido de tungstênio por um laser de Cu-HBr, tais como: densidade de átomos, neutros ou ionizados, e a distribuição de velocidades destas mesmas espécies, e obter informações sobre mecanismos de redução das cargas elétricas, de gotículas e de aglomerados no vapor com o objetivo de se obter um jato de vapor monoatômico e neutro, para aplicação de crescimento de filmes finos e espectroscopia de fotoionização. Foram desenvolvidas e testadas três técnicas de monitoramento da pluma de vapor: sensores de PVDF, sondas de Langmuir e ion-gauge. Destas, as duas primeiras se mostraram simples e eficazes para a determinação da distribuição de velocidade de jatos monoatômicos, com a obtenção de parâmetros como temperatura translacional e velocidade de deriva da pluma.

Neste trabalho foram realizados estudos experimentais com objetivo de caracterizar um jato de plasma gerado pelo processo de ablação a laser de vapor de cobre em amostras metálicas (alumínio, cobre e tungstênio). Apesar de poucas referências citarem o laser de vapor de cobre no processo de evaporação de metais, verificou-se que sua utilização no processo de ablação é interessante, por apresentar alta taxa de repetição (kHz). Nos experimentos para esta caracterização utilizou-se uma sonda de Langmuir na configuração cilíndrica, e os parâmetros medidos do jato de plasma foram: temperatura e densidade de elétrons, densidade de íons e velocidade de expansão das partículas do plasma. Os resultados destes parâmetros foram obtidos em função do tempo, da intensidade do laser de vapor de cobre e da distância entre o alvo e a sonda. O limiar de intensidade do laser no processo de ablação dos metais também foi inferido, de forma teórica e experimental. A análise dos resultados deste estudo foi embasada pela Teoria de Sonda de Langmuir juntamente com aproximações da Teoria de Expansão Hidrodinâmica, adequada para tratamento de plasmas em expansão. Os valores típicos de temperatura de elétrons foram da ordem de 15 eV, de densidade de elétrons e íons foram da ordem de 108-109/cm3 e de 109-1010/cm3, respectivamente. O valor de velocidade de expansão do plasma, foi da ordem de 10 km/s para todas as amostras evaporadas.

Processos que envolvem ablação a laser de alvo metálico tem sido foco de estudos atuais devido ao interesse em aplicações como propulsão a laser e devido ao interesse das agências de pesquisa na área de energia como o IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. O presente trabalho tem por objetivo calcular propriedades como temperatura de excitação e população dos níveis excitados de uma pluma de plasma gerada por ablação a laser de alvo metálico, mais especificamente, determinar parâmetros do plasma gerado por ablação de um alvo de molibdênio no estado sólido usando um laser de Nd:YAG. Assim, este trabalho se torna parte de um projeto cuja intenção é realizar a separação isotópica do molibdênio, produzindo o isótopo 99Mo para aplicações em diagnósticos médicos. Através dos estudos realizados foi possível alcançar um entendimento sobre a formação da pluma de plasma de molibdênio. O perfil de profundidade permite entender a composição da pluma no que diz respeito à proporção entre átomos neutros e ionizados. Assim, foram feitas comparações dos espectros de emissão experimentais com espectros sintéticos - construídos baseados em dados da literatura, determinando-se a temperatura de excitação do plasma de molibdênio. Além disso, os dados foram corroborados através dos cálculos realizados por meio de métodos gráficos como de Boltzmann e Saha-Boltzmann. Finalmente, puderam-se quantificar as populações relativas dos estados eletrônicos excitados.

Neste trabalho, desenvolveu-se um conformador de feixe, composto de um par de espelhos, para otimizar a sobreposição espacial entre o feixe de bombeamento e o feixe a ser amplificado, em um amplificador para laser de corante, o qual é bombeado transversalmente por um laser de vapor de cobre. Esse dispositivo utiliza um par de espelhos próximos, levemente inclinados, para transformar e homogeneizar o feixe de bombeamento. Usando os princípios da Óptica Geométrica e de Fourier foi possível simular numericamente o traçado de raio dentro do par de espelhos e o campo da radiação sobre o plano imagem da abertura da fenda de saída do par de espelhos. Neste trabalho apresentam-se e discutem-se os resultados teóricos e experimentais obtidos, os quais possuem uma boa homogeneização do perfil de intensidade indicando que este dispositivo é adequado para a transformar e homogeneizar feixes de laser na fenda de saída do par de espelhos.

Esse trabalho objetivou o estudo da vaporização dos metais refratários (molibdênio, nióbio e tungstênio) quando iluminados por feixe de um laser de Cu-HBr. O foco de observação foi a intensidade do feixe de laser necessária para o início da vaporização desses metais, para a formação de aglomerados e de plasma. Tais limiares foram estudados usando três diferentes técnicas experimentais: (i) utilizando espectrômetro de massa (para verificar a presença de partículas monoatômicas e diatômicas dos metais no sistema, ou seja, os limiares de vaporização e de formação de aglomerados), (ii) placas paralelas polarizadas (para verificar a presença de íons ou cargas livres, ou os limiares de formação de plasma) e (iii) deposição de filmes finos ( que possibilita a determinação da taxa de vaporização e a formação de aglomerados durante o processo). Os limiares de vaporização foram determinados , embora com evidências indiretas dos valores desses limiares e a formação de aglomerados foi observada sem a determinação de seus limiares.