Эрозия поверхности твердого тела под действием мощных пучков заряженных частиц

• Автор: Блейхер, Галина Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 304 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Моделирование тепловой эрозии под действием

мощных импульсных пучков заряженных частиц

1.1. Некоторые понятия и определения

1.2. Механизмы тепловой эрозии

1.3. Основные принципы математического описания тепловой

эрозии под действием мощных потоков излучения

1.4. Типы кинетики испарения в широком диапазоне

мощности излучения

1.5. Математическая модель тепловой эрозии под действием

пучков заряженных частиц умеренной интенсивности
1.5.1. Постановка задачи о тепловой эрозии под действием импульсных пучков заряженных частиц умеренной интенсивности
1.5.2. Скорость фронта испарения
1.5.3. Уравнение баланса энергии на облучаемой
поверхности
1.5.4. Об учете зависимостей теплофизических
характеристик облучаемых веществ от температуры
1.5.5. Математическая формулировка двухфазной модели испарения
1.5.6. Проверка корректности модели
1.5.7. Ограничения двухфазной модели испарения
1.6. Моделирование эрозионных процессов при облучении твердого тела высокоинтенсивными пучками заряженных
частиц
1.6.1. Метод решения уравнений сплошной среды
1.6.2. Уравнения состояния вещества

Глава 2. Эрозия поверхности металлов при воздействии
мощных субмикросекундных ионных пучков
2.1. Параметры мощных ионных пучков
2.2. Структура потока атомов с поверхности при эрозии под
действием мощного ионного пучка
2.3. Распылительная составляющая эрозионного потока
2.4. Испарительная составляющая эрозионного потока
2.4.1. Особенности моделирования тепловой эрозии твердого тела под действием субмикросекундных ионных пучков
2.4.2. Функция энерговыделения
2.4.3. Эволюция нагрева и испарения
2.4.4. Влияние испаряющихся атомов на взаимодействие субмикросекундного пучка ионов с поверхностью
2.4.5. Зависимость кинетики тепловой эрозии металлических мишеней и количества переходящего в пар вещества от параметров пучков
2.4.6. Коэффициенты тепловой эрозии поверхности твердого тела в зависимости от параметров пучков
2.4.7. Влияние теплофизических свойств вещества мишени
на интенсивность тепловой эрозии
2.4.8. Коэффициенты тепловой эрозии при облучении многослойных образцов
2.5. Распылительная и испарительная составляющие эрозионного потока: зависимость от параметров пучков
2.6. Баланс энергии в процессах эрозии поверхности и эффективность использования энергии пучка в зависимости от параметров облучения
2.7 Классификация режимов эрозии при использовании
субмикросекундных ионных пучков
Выводы к Г лаве
Глава 3. Эрозия поверхности металлов под действием
мощных импульсных электронных пучков
3.1. Параметры мощных импульсных электронных пучков
3.2. Функция энерговыделения и модель эрозии поверхности
при импульсном электронном облучении
3.3. Особенности нагрева и испарения металлов под действием
мощных импульсных электронных пучков
3.4. Интенсивность эрозии в зависимости от параметров пучков
3.5. Анализ энергоэффективности эрозионных процессов
3.6. Мощные импульсные электронные и ионные пучки: сравнение закономерностей эрозии
Выводы к Главе
Глава 4. Эрозия поверхности под действием
остросфокусированных пучков заряженных частиц
4.1. Параметры источников остросфокусированных сканирующих пучков заряженных частиц
4.2. Математическая модель тепловых и эрозионных процессов
под действием остросфокусированных сканирующих пучков заряженных частиц
4.2.1. Постановка задачи для расчета пространственно-временного поля температур и скорости фронта испарения
4.2.2. Оценка потерь энергии пучка в парах облучаемого вещества
4.2.3. Величина плотности энергии пучка, приходящейся
на любой элемент поверхности
4.2.4. Расчет коэффициента тепловой эрозии
4.3. Особенности тепловой эрозии под действием

быть на 1..2 порядка больше, но все равно и он оказывается гораздо меньше длительности облучения.
3. Пренебрегаем конечностью скорости распространения тепла. Справедливость этого допущения вытекает из результатов, приведенных A.B. Лыковым. Например, в [59] показано, что даже для времен ?~т0(где т0- время релаксации теплового напряжения;
т0=о/со , где а - коэффициент температуропроводности, о -скорость распространения тепла, причем для металлов т0 « 10"’1 с, а для газов т0 ~ 10'9 с) отклонение в решении задач по классическому уравнению теплопроводности параболического типа и гиперболическому уравнению (т.е. уравнению, записанному с учетом конечности скорости распространения тепла) составляет во фронте теплового потока 20%, а для t~ 2т0- 13%. Характерное время исследуемых нами процессов намного превышает эти значения, следовательно, разница в решении будет еще меньше.
4. Потерями тепла в результате теплового излучения пренебрегаем. Расчеты показывают, что даже при температурах, когда на поверхности происходит интенсивное испарение, поток энергии теплового излучения с конденсированной поверхности на 4-5 порядков слабее потока, обусловленного теплопроводностью.
5. Не рассматривается возникновение метастабильных состояний в конденсированной фазе. Для этого требуется привлечение более сложных методов. В [60] изложен подход, который представляется приемлемым для указанного класса задач.
Рассмотрим математическую модель тепловых и эрозионных процессов в конденсированном веществе под действием импульсных пучков заряженных частиц умеренной интенсивности, полученную с учетом перечисленных выше допущений и предположений.