Subproject B.8
Gekoppelte PIC-DSMC-Simulation von lasergetriebenen ablativen Expansionsvorgängen
Wie verhalten sich durch Ablationsprozesse erzeugte Plasmen bei weiteren Interaktionen mit Laserpulsen?
Laserablationsprozesse spielen eine immer wichtigere Rolle in der Festkörperphysik und Materialbearbeitung. Deshalb wurden in den letzten Jahren auch zunehmend Computersimulationen von Laser-Festkörper-Interaktionen entwickelt, die sich jedoch meist auf die direkte Wechselwirkung und die Auswirkungen auf den Festkörper selbst beschränken und mit Methoden der Molekulardynamik ausgeführt werden. Die Expansion des Plasmas direkt nach dem Ablationsprozess ist jedoch für den weiteren Prozessverlauf mit von entscheidender Bedeutung. So haben die Interaktion des Lasers mit dem entstehenden Plasma oder die Kontamination des Festkörpers einen wesentlichen Einfluss auf die weitere Wechselwirkung des Lasers, werden jedoch in den bisherigen Simulationen meist vernachlässigt.
Die mesoskaligen Simulationen in diesem Projekt erlauben die Analyse der Plasmaexpansion nach dem Ablationsprozess und können damit die Interaktion des Plasmas mit einem erneuten Laserpuls erfassen. Für diese Simulationen muss die numerische Modellierung des Laserpulses in Form von elektromagnetischen Feldern entwickelt und in das Verfahren umgesetzt werden. Die Ergebnisse sind dann wieder von direktem Interesse für die molekulardynamischen Simulationen, da sich durch die Dämpfung des Laserpulses aufgrund der Plasmawechselwirkung die Strahl- und Umgebungsbedingungen ändern, sowie für experimentelle Untersuchungen.
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