Расчетно-теоретическое исследование возникновения и горения разряда вблизи тугоплавкой металлической мишени в луче непрерывного CO2-лазера

• Автор: Явохин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 c. : ил

Глава I. НИЗКОПОРОГОВЫЙ ПРОБОЙ ГАЗОВ ВБЛИЗИ МИШЕНЕЙ ИЗЛУЧЕНИЕМ НЕПРЕРЫВНОГО С02-ЛАЗЕРА

1.1. Введение. Обзор экспериментальных данных по теме

главы

Т.2. Теплофизические свойства газовой среды вблизи

поверхности металла, облучаемой лазером

1.3. Оптический пробой в равновесной среде. Модель

"теплового взрыва"

1.4. Аналитическое исследование тепловой модели пробоя

1.5. Численное исследование тепловой модели пробоя

1.6. Пробой газов в отсутствие ионизационного равновесия

Выводы
Глава 2. ГОРЕНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ОПТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА ВБЛИЗИ
ПОВЕРХНОСТИ МИШЕНИ
2.1. Введение. Обзор экспериментальных данных по теме
главы
2.2. Оптические свойства плазмы непрерывного разряда
2.3. Постановка задачи
2.4. Модель разряда с отводом энергии теплопроводностью вдоль и поперек луча
2.5. Простейшие модели, учитывающие лучистые потери
2.6. Модель разряда с учетом лучистых потерь и тепл о.-проводности в обоих направлениях
2.7. Численное решение уравнения энергобаланса НОР
2.8. Сравнение с экспериментом и двумерным расчетом
2.9. Разряд в парах мишени
Выводы
Глава 3. ПОДДЕРЖАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ОПТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В СРЕДЕ СО СКОРОСТЬЮ
3.1. Введение
3.2. Оптический разряд в поперечном потоке газа
3.3. Оптический разряд в потоке газа, направленном по лучу
3.4. Энергобаланс в канале глубокого проплавления и распространение в нем лазерного излучения
3.5. Влияние оптического разряда на поглощение энергии
лазерного луча в канале глубокого проплавления
Выводы
Заключение
Литература

Область применения лазеров в науке и народном хозяйстве неуклонно расширяется /15-23/. При этом в центре внимания как ученых, тан и технологов неизменно остается проблема взаимодействия лазерного излучения с веществом /24-29/. Необычайно широкий диапазон частот, временных, пространственных и энергетических характеристик излучения, а также бесконечное разнообразие используемых материалов, сред и их состояния предоставляют исследователям практически неограниченное поле деятельности. Каждый шаг в расширении использования лазеров, кан правило, выдвигает в физике взаимодействия излучения с веществом на первый план такие процессы и механизмы, влияние которых ранее было незначительно или вообще отсутствовало. Создание в 70_х годах достаточно простых и надежных конструкций СС^-лазеров со средней мощностью в несколько киловатт дало технологии машиностроения уникальную возможность локального нагрева, плавления и испарения материалов в атмосфере различных газов /22,18,30/. Возникла настоятельная необходимость детального исследования физических процессов, происходящих при воздействии излучения непрерывных и импульсно-периодических С02~лазеров на металлы. Лазерная обработка, связанная с разрушением или глубоким проплавлением таких материалов, требует концентрации энергии на их поверхности на

уровне I * 10 МВт/см*.
Одним из наиболее существенных и интересных с научной точки зрения явлений, возникающих при такой обработке, является оптический пробой (0П) и горение возникшего оптического разряда (0Р) над поверхностью мишени /31-34/. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что плазма этого разряда часто оказывает ре50.
Рис. II. Распределение температур электронов и атомов в аргоне в последовательные моменты времени при развитии пробоя, і;. с(|: = ^>5 МВт/см . Пунктиром обозначена температура атомов.
4 - стационарное состояние.
Рис. 12. Зависимость плотности мощности пробоя от температуры поверхности мишени в аргоне. I - численный расчет для М/* без учета боковых потерь; 2 - то же при учете боковых потерь. сА-0,3;
3 - расчет для по (1.44); 4 - результат эксперимента для V/38/;
5 - численный расчет для Мо; 6 - эксперимент для |Мо /38/; 7- числе! ный расчет для с использованием неравновесного механизма пробоя