Исследование фракталов и перколяции в лазерной плазме при действии лазерного излучения умеренной интенсивности на вещество

• Автор: Мичурин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ КОМПАКТНЫХ И ФРАКТАЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ В ЛАЗЕРНОМ ФАКЕЛЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

' §1.1. Пар и плазма вблизи поверхности мишени

§ 1.2. Плазма с дисперсной фазой

§ 1.3. Макромолекулы в насыщенном паре

§ 1.4. Формирование нанокластеров

§ 1.5. Заряд кластеров

§ 1.6. Формирование фрактальных структур при релаксации плазмы

§ 1.7. Перколяция в плотном паре

§ 1.8. Дисперсные среды в поле лазерного излучения

Заключение

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

§ 2.1. Лазерная установка
§ 2.2. Регистрационная часть экспериментальной установки
2.2.1. Исследование свечения и рассеяния
2.2.2. Исследование спектрального состава свечения лазерного факела
2.2.3. Исследование размеров и формы лазерного факела
2.2.4. Исследование СВЧ-поглощения в лазерном факеле
2.2.5. Исследование фрактальных структур
2.2.6. Исследование скачка давления в камере с буферным газом

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОЙ КОМПОНЕНТЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
§ 3.1. Форма и размеры лазерного факела с КДФ
§ 3.2. Поглощение лазерного излучения в лазерной плазме и морфология
разрушения
§ 3.3. Образование кластеров и фракталов в лазерном факеле
§ 3.4. Спектры свечения лазерной плазмы с КДФ и эффективные
температуры
3.4.1. Спектры свечения лазерной плазмы у поверхности металлов. •
3.4.2. Эффективные температуры свечения лазерной плазмы
§ 3.5. Измерение сигнала СВЧ-поглощения
§ 3.6. Проводимость лазерной плазмы, содержащей кластерную
компоненту
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ПЕРКОЛЯЦИЯ В ЛАЗЕРНОЙ ЭРОЗИОННОЙ ПЛАЗМЕ
§4.1. Перколяционные зависимости свечения и СВЧ-поглощения
4.1.1. Бинарные металлические мишени
4.1.2. Бинарные мишени металл-диэлектрик. Мишень А1-АЬОз
4.1.3. Перколяция в лазерном факеле у поверхности трехкомпонентной мишени Al-Cu-MgF2
' § 4.2. Магнито- и электродипольное СВЧ-поглощение в лазерной плазме
4.2.1. Магнито- и электродипольное СВЧ-поглощение в смеси порошков
4.2.2. Магнито- и электродипольное поглощение в дисперсной плазмы лазерного факела
4.2.3. Обсуждение результатов для РН/РЕ—отношения
Выводы к главе 4

ГЛАВА 5. ФРАКТАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ В ЛАЗЕРНОМ ФАКЕЛЕ
§ 5.1. Влияние внешнего давления на эффективность
фракталообразования
§ 5.2. Влияние электронной структуры на фракталообразование
§ 5.3. Зависимость эффективности фракталообразования от плотности
светового потока
§5.4. Модель фрактальной оболочки
§ 5.5. Образование линейных структур
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

свидетельство того, что плотность указанных частиц в зоне облучения и, в частности, в связанной плазме мала. Отметим, что при значительно больших интенсивностях (> 10* Вт/см2) лазерного излучения дискретные линии ионов уверенно регистрируются [20].
2. В режиме связанной плазмы, для всех исследованных элементов, у которых внешнюю оболочку образуют и р-электроны, над уровнем сплошного континуума в диапазоне длин волн 0.7 < Я < 0.9 мкм наблюдается линейчатый спектр излучения атомов буферного газа (аргона или криптона). В работе [133] при облучении металлических мишеней (в том числе, железной) в атмосфере буферного газа УФ лазерным излучением в наносекундном диапазоне длительностей линии буферного газа не обнаружены Данные исследования проводились в ограниченном диапазоне давлений, от 10"2 до 760 Торр. В наших экспериментах этот спектр отчетливо регистрируется в относительно узком диапазоне давлений, границы которого зависят от материала мишени. Результаты, представленные на рис.3.9-3.14, получены при давлении 30 атм., которое не всегда соответствует требуемому диапазону. Поэтому спектр буферного газа при облучении металлов Ыа, 1л, Са, 1п, Бп и В1 не столь отчетливо выделен как, например, в случаях
А1, Ag, Си, 81 и БЪ. Для элементов, у которых внешнюю оболочку образуют с1- и / электроны, этот спектр отсутствует при любом внешнем давлении.
3. Для элементов с с/- и /-электронами во внешней оболочке характерным является присутствие большого числа узких линий, принадлежащих атомарному спектру. Как правило, наблюдаются линии излучения для элементов с ^-электронами и поглощения для элементов с /электронами. Поскольку число уровней для й- и / электронов в диапазоне энергий, меньших 5 эВ, сравнительно велико [134], то неупругие потери начинают играть более важную роль в энергетическом балансе. В результате свободные электроны в лазерном поле не могут набрать энергии (~ 13 эВ), необходимой ■для возбуждения верхних уровней атомов буферного газа. Т.е., ситуация здесь во'многом аналогична той, которая реализуется при пробое молекулярных газов [30, 135]. Если в лазерной плазме присутствует молекулярная составляющая, что в нашем эксперименте реализуется, например, при облучении оксидов и фторидов металлов, то независимо от того, какие электроны образуют внешнюю оболочку металла, дискретный спектр буферного газа не наблюдается. Таким образом, в исследуем диапазоне световых потоков заселение верхних уровней (как атомов металла, так и атомов буферного газа)