Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь
In this paper, the visible thermal emission of carbon materials under the irradiation by nanosecond infrared laser pulses is investigated. For rough carbon surfaces, the experiments show that the pulse length of laser-induced thermal emission depends on the direction of observation. In particular, i...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Publishing house "Academperiodika"
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023589 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023589 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20235892025-06-28T05:04:00Z Anisotropy of Laser-Induced Thermal Emission of Rough Carbon Surfaces Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь Zelensky, S.E. anisotropy laser-induced thermal emission kinetics rough surfaces carbon анiзотропiя iндуковане лазером теплове випромiнювання кiнетика шорсткi поверхнi вуглець In this paper, the visible thermal emission of carbon materials under the irradiation by nanosecond infrared laser pulses is investigated. For rough carbon surfaces, the experiments show that the pulse length of laser-induced thermal emission depends on the direction of observation. In particular, in the case of observation along the material’s surface, the duration of the emission pulse is typically 20÷40% longer than in the direction perpendicular to the surface. For the explanation of the observed anisotropy of the kinetics of laser-induced thermal emission, a calculation model is proposed, which accounts for significant heterogeneity of pulsed laser heating of rough surfaces. The computer modeling predicts that peaks and valleys of the surface relief can be heated to significantly different local temperatures, and the temperature relaxation in the relatively hot peaks is longer than in the relatively cold valleys. As a result, when the laser-induced thermal emission is observed along the surface, the valleys are shadowed by the peaks, and this circumstance leads to the observed anisotropy of thermal emission kinetics. The results of the computer simulations with regard for the effect of shadowing are consistent with the results of measurements. У данiй роботi дослiджено видиме теплове випромiнювання вуглецевих матерiалiв при опромiненнi iнфрачервоними лазерними iмпульсами наносекундної тривалостi. Для шорстких вуглецевих поверхонь експерименти показують, що тривалiсть iмпульсу iндукованого лазером теплового випромiнювання залежить вiд напрямку спостереження. Зокрема, при спостереженнi вздовж поверхнi матерiалу тривалiсть iмпульсу випромiнювання зазвичай на 20–40% бiльша, нiж у напрямку, перпендикулярному до поверхнi. Для пояснення спостережуваної анiзотропiї кiнетики лазерно-iндукованого теплового випромiнювання запропоновано розрахункову модель, яка враховує значну неоднорiднiсть iмпульсного лазерного нагрiву шорстких поверхонь. Комп’ютерне моделювання передбачає, що вершини та западини рельєфу поверхнi можуть бути нагрiтi до суттєво рiзних локальних температур, а температурна релаксацiя у вiдносно гарячих пiках довша, нiж у вiдносно холодних долинах. Як наслiдок, коли iндуковане лазером теплове випромiнювання спостерiгається вздовж поверхнi, долини затiняються пiками, i ця обставина приводить до спостережуваної анiзотропiї кiнетики теплового випромiнювання. Результати комп’ютерного моделювання з урахуванням ефекту затiнення узгоджуються з результатами вимiрювань. Publishing house "Academperiodika" 2025-06-28 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023589 10.15407/ujpe70.6.355 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 70 No. 6 (2025); 355 Український фізичний журнал; Том 70 № 6 (2025); 355 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe70.6 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023589/3304 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023589/3305 Copyright (c) 2025 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-06-28T05:04:00Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
анiзотропiя iндуковане лазером теплове випромiнювання кiнетика шорсткi поверхнi вуглець |
| spellingShingle |
анiзотропiя iндуковане лазером теплове випромiнювання кiнетика шорсткi поверхнi вуглець Zelensky, S.E. Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| topic_facet |
anisotropy laser-induced thermal emission kinetics rough surfaces carbon анiзотропiя iндуковане лазером теплове випромiнювання кiнетика шорсткi поверхнi вуглець |
| format |
Article |
| author |
Zelensky, S.E. |
| author_facet |
Zelensky, S.E. |
| author_sort |
Zelensky, S.E. |
| title |
Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_short |
Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_full |
Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_fullStr |
Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_full_unstemmed |
Анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_sort |
анізотропія індукованого лазером теплового випромінювання шорстких вуглецевих поверхонь |
| title_alt |
Anisotropy of Laser-Induced Thermal Emission of Rough Carbon Surfaces |
| description |
In this paper, the visible thermal emission of carbon materials under the irradiation by nanosecond infrared laser pulses is investigated. For rough carbon surfaces, the experiments show that the pulse length of laser-induced thermal emission depends on the direction of observation. In particular, in the case of observation along the material’s surface, the duration of the emission pulse is typically 20÷40% longer than in the direction perpendicular to the surface. For the explanation of the observed anisotropy of the kinetics of laser-induced thermal emission, a calculation model is proposed, which accounts for significant heterogeneity of pulsed laser heating of rough surfaces. The computer modeling predicts that peaks and valleys of the surface relief can be heated to significantly different local temperatures, and the temperature relaxation in the relatively hot peaks is longer than in the relatively cold valleys. As a result, when the laser-induced thermal emission is observed along the surface, the valleys are shadowed by the peaks, and this circumstance leads to the observed anisotropy of thermal emission kinetics. The results of the computer simulations with regard for the effect of shadowing are consistent with the results of measurements. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023589 |
| work_keys_str_mv |
AT zelenskyse anisotropyoflaserinducedthermalemissionofroughcarbonsurfaces AT zelenskyse anízotropíâíndukovanogolazeromteplovogovipromínûvannâšorstkihvuglecevihpoverhonʹ |
| first_indexed |
2025-10-02T01:19:25Z |
| last_indexed |
2025-10-02T01:19:25Z |
| _version_ |
1851765423385608192 |