b) và 1mm (cột c).
2.1.9. Ảnh hưởng của các yếu tố lên vùng ổn định
Như đã nói ở trên, quá trình bẫy hạt cũng như sự ổn định của hạt phụ thuộc vào các tham số của chùm tia laser, bản chất của hạt và môi trường
48
chứa hạt. Như vậy, sẽ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng lên quá trình ổn định của hạt, tức là ảnh hưởng trực tiếp lên vùng ổn định không thời gian của hạt.
Từ ví dụ trên chúng ta có thể khảo sát sự phụ thuộc của bán kính vùng ổn định ρs và thời gian ổn định τs vào năng lượng tổng của xung laser, bán kính mặt thắt chùm tia, độ rộng xung laser, bán kính hạt trình bày trên hình 2.1.8, 2.1.9, 2.1.10 và 2.1.11 tương ứng.
49
Hình 2.1.8 Phụ thuộc của thời gian ổn định (a) và bán kính ổn định (b) vào năng lượng laser U.
Hình 2.1.9 Phụ thuộc của thời gian ổn định (a) và bán kính
50
Hình 2.1.10Phụ thuộc của thời gian ổn định (a) và bán kính ổn định (b) vào độ rộng xung laser τ.
Kích thước hạt (nm) Kích thước hạt (nm)
Kích thước hạt (nm)
Hình 2.1.11 Phụ thuộc của thời gian ổn định (a) và bán kính ổn định (b)
Từ kết quả của mô phỏng chúng ta thấy rằng khi năng lượng tăng thì thời gian ổn định tăng và bán kính vùng năng lượng giảm xuống. Điều này cho thấy độ ổn định của kìm quang học tăng lên khi sử dụng chùm tia laser có năn lượng lớn.
Ngược lại, khi mặt thắt chùm tia tăng thì sự ổn định của hạt giảm xuống. Điều này có thể giải thích thông qua hiệu ứng nhiễu xạ mạnh của chùm laser. Năng lượng của chùm laser sẽ giảm rất nhanh khi ra khỏi tiêu điểm. Tức là hạt sẽ ổn định lớn trong diện tích mặt thắt chùm tia. Khi ra khỏi diện tích mặt thắt chùm tia quang lực sẽ giảm rất nhanh và do đó tác động của quang lực giảm nhanh không thắng được lực Brown nên hạt không còn ổn định.
Đối với trường hợp độ rộng xung tăng thì độ ổn định theo thời gian tăng, tuy nhiên về không gian thì sự ổn định giảm dần. Khi độ rộng xung tăng thì công suất laser trong khoảng độ rộng xung bảo đảm bẫy được hạt, nhưng công suất trung bình của laser sẽ giảm và do đó quang lực sẽ giảm nhanh theo độ rộng xung. Điều này làm cho hạt dao động mạnh hơn.
Sử dụng kìm quang học để bẫy các hạt có kích thước lớn sẽ ổn định hơn. Điều này hoàn toàn dễ hiểu vì hạt càng lớn thì dao động Brown sẽ nhỏ hơn và do đó dễ bẫy hơn.