Исследование оптико-теплофизических и газодинамических процессов светоэрозии конструкционных материалов фотонных энергоустановок высокой плотности мощности

• Автор: Локтионов, Егор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 245 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

МНОГОФАКТОРНЫХ ПРОЦЕССОВ СВЕТОЭРОЗИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ФОТОННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ВЫСОКОЙ

ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ

1.1. Феноменология

1.2. О расчетно-теоретическом анализе физико-химических процессов светоэрозии конденсированных сред
1.3. О методиках экспериментального исследования оптических, теплофизических, газодинамических и оптико-механических процессов светоэрозии

1.4. Краткие выводы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ФОТОННЫХ
ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР И ЭНЕРГИЙ КВАНТОВ
2.1. Особенности использования синхротронного излучения для исследования оптических характеристик
конденсированных веществ
2.2. Экспериментальное исследование спектральных коэффициентов отражения и поглощения твердотельных мишеней в УФ-ВУФ диапазоне спектра
на Курчатовском источнике синхротронного излучения

2.3. Экспериментальное исследование квантового выхода и спектров возбуждения люминесценции полимерных мишеней в УФ-ВУФ области спектра
2.4. Краткие выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТИ
КОНДЕНСИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ ПРИ ЛАЗЕРНОМ
ВОЗДЕЙСТВИИ
ЗЛ. Экспериментальные условия и методики определения динамики формы кратера на поверхности светоэрозионных мишеней и массового расхода конденсированного вещества
3.2. Экспериментальное исследование спектральноэнергетических порогов лазерной абляции в газовакуумных условиях
3.3. Исследование оптико-теплофизических процессов на поверхности аблирующих мишеней в сверхсильных лазерных полях
3.4. Краткие выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ И МАКРОСТРУКТУРЫ
СВЕТОЭРОЗИОННЫХ ПАРОГАЗОВЫХ ПОТОКОВ В
ПРИПОВЕРХНОСТНОЙ ЗОНЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ
МИШЕНЕЙ В ГАЗО-ВАКУУМНЫХ УСЛОВИЯХ
4.1. Экспериментальные условия и технологии исследования приповерхностных светоэрозионных потоков
4.2. Динамика и макроструктура парогазовых потоков при нанбсекундной лазерной абляции

4.3. Экспериментальное исследование радиально ограниченных светоэрозионных потоков
4.4. Исследование особенностей динамики и макроструктуры потоков при фемтосекундной лазерной абляции
4.5. О динамике и макроструктуре гетерогенных светоэрозионных парогазовых потоков
4.6. Краткие выводы
Глава 5. Исследование критериальных зависимостей спектрально-энергетической эффективности процессов светоэрозии конденсированных сред от регулировочных параметров и условий оптического воздействия
5.1. О влиянии энергии квантов, длительности и частоты повторения импульсов излучения, давления и химического состава буферного газа на динамику процессов светоэрозии конденсированных сред
5.2. Критерии подобия оптико-газодинамических характеристик процессов светоэрозии
5.3. Краткие выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Части слоев вещества, проходящих через состояния, близкие к критической точке, могут: сублимироваться, переходить в состояние перегретой жидкости, переохлажденного пара, возвращаться в твердое состояние или даже переходить в зону нестабильности на фазовой диаграмме. В зоне неустойчивости минимальная флуктуация вызовет быстрое смещение термодинамического состояния вещества в сторону одного из двух краев изотермы на спинодали (линия fg) [95, 111], приводя к образованию или пузырьков, или капель. Расширение пузырьков, в результате которого окружающие капли расталкиваются в стороны, представляет собой взрывное явление. Если максимальная температура ионов не превышает значения критической температуры, вещество может достичь состояния перегретой жидкости (линия ВХЕ) [95].
Описанные выше процессы выноса массы имеют место в течение небольшого времени после воздействия (Дт~1(Г|2-1(Г10 с), по сравнению с временем расширения светоэрозионного парогазового потока (Лт~1(Г4 с) эти процессы выглядят как мгновенный выброс энергии [113]. На начальном этапе характерный радиальный размер парогазового потока намного меньше, чем осевой; существуют условия, при которых можно рассматривать процесс с позиций модели взрыва. Так, модель сферического расширения Н.Д. Арнольда [114], основанная на законах сохранения массы, энергии и импульса, может быть применена и к эллиптическим образованиям простым масштабированием. Характерные зоны в макроструктуре светоэрозионного парогазового потока согласно сферической модели [114] схематично представлены на Рис. 1.2, где начальный размер парогазового потока задан радиусом Я о. В вакууме светоэрозионный парогазовый поток испытывает неограниченное адиабатическое расширение, когда его характерный размер достигает размеров в несколько раз больше Л*о, потенциальная энергия паров почти полностью переходит в кинетическую, т. е. достигается максимальная скорость, которая остается постоянной в течение дальнейшего расширения [44]. В среде