Abstract The nanoparticles (NPs) present on the surface of the sample interact with the electromagnetic field of the incident laser pulse and provide better ablation efficiency. The large surface area of NPs and the mechanism of surface plasmon resonance (SPR) positively affect the Laser Matter Interaction. In this work, we report for the first time to the best of our knowledge the use of silver (Ag) NPs for the enhancement of Laser Ablation Propulsion (LAP) parameters of the metallic targets. An Nd:YAG laser (Quantel Brilliant) having pulse duration 5 ns operating at 1064 nm was used to ablate the copper samples with and without Ag NPs coatings. The Ag Nanoparticles layer was deposited using a spin coating technique. The spatial distribution of the deposited nanoparticles layer on the copper substrate was confirmed using the Atomic Force Microscopy (AFM). The LAP parameters, namely the momentum coupling coefficient Cm, the exhaust velocity VE, the specific impulse Isp and the ablation efficiency ηAB, were calculated. We have also studied the effects of various parameters like laser fluenece, coating of nanoparticles, as well as the interaction effect (fluence × coating) on the ablation efficiency using the Response Surface Regression approach. The analysis has revealed that the Ag nanoparticles coating over the surface of the propellant significantly enhances the LAP parameters. This opens a new avenue for the application of nanoparticles in the field of laser propulsion.

中文翻译：

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Cu的纳米粒子增强激光烧蚀推进（NE-LAP）：响应面回归方法

摘要 样品表面的纳米颗粒 (NPs) 与入射激光脉冲的电磁场相互作用，提供更好的烧蚀效率。NPs 的大表面积和表面等离子体共振 (SPR) 的机制对激光物质相互作用产生积极影响。在这项工作中，我们第一次尽我们所知报告了使用银 (Ag) NP 来增强金属目标的激光烧蚀推进 (LAP) 参数。使用在 1064 nm 下操作的脉冲持续时间为 5 ns 的 Nd:YAG 激光器（Quantel Brilliant）烧蚀带有和不带有 Ag NPs 涂层的铜样品。使用旋涂技术沉积银纳米颗粒层。使用原子力显微镜 (AFM) 确认了铜基板上沉积的纳米颗粒层的空间分布。计算了LAP参数，即动量耦合系数Cm、排气速度VE、比冲Isp和消融效率ηAB。我们还使用响应表面回归方法研究了各种参数的影响，如激光荧光、纳米粒子涂层以及相互作用（通量×涂层）对烧蚀效率的影响。分析表明，推进剂表面上的银纳米颗粒涂层显着提高了 LAP 参数。这为纳米粒子在激光推进领域的应用开辟了一条新途径。计算排气速度VE、比冲Isp和消融效率ηAB。我们还使用响应表面回归方法研究了各种参数的影响，如激光荧光、纳米粒子涂层以及相互作用（通量×涂层）对烧蚀效率的影响。分析表明，推进剂表面上的银纳米颗粒涂层显着提高了 LAP 参数。这为纳米粒子在激光推进领域的应用开辟了一条新途径。计算排气速度VE、比冲Isp和消融效率ηAB。我们还使用响应表面回归方法研究了各种参数的影响，如激光荧光、纳米粒子涂层以及相互作用（通量×涂层）对烧蚀效率的影响。分析表明，推进剂表面上的银纳米颗粒涂层显着提高了 LAP 参数。这为纳米粒子在激光推进领域的应用开辟了一条新途径。以及使用响应表面回归方法对消融效率的相互作用效应（通量 × 涂层）。分析表明，推进剂表面上的银纳米颗粒涂层显着提高了 LAP 参数。这为纳米粒子在激光推进领域的应用开辟了一条新途径。以及使用响应表面回归方法对消融效率的相互作用效应（通量 × 涂层）。分析表明，推进剂表面上的银纳米颗粒涂层显着提高了 LAP 参数。这为纳米粒子在激光推进领域的应用开辟了一条新途径。